山東省智慧農業生產中物聯網技術應用的必要性分析及發展策略

王德旗

（山東省寧陽縣萬豐種業有限公司，山東 寧陽 271400）

我國是農業生產大國，農業的安全生產是經濟長久穩定發展、穩定民心的有效保障[1-2]。自20世紀80年代以來，中共中央發布的中央一號文件中多次主題涉及到農業、農村、農民，具體部署相關農村農業的發展。由此可知，中共中央高度重視農村地區、農村經濟的發展，實現農業的現代化、標準化生產任重而道遠[3]。

隨著科技水平不斷的進步，傳統農業的生產模式已不適應新時期農業生產的需求，需要勇于打破傳統的思維模式，在快速發展的互聯網技術帶動下推進智慧農業的發展[4]。智慧農業是農業生產的高級階段，代表及承載著未來農業發展的方向，主要是指將互聯網技術在傳統農業中不斷推廣應用，以優化創新傳統農業的生產模式，對我國農業生產的轉型比較有利，且對農業生產管理體系的建立完善均有積極的作用。

近些年隨著社會經濟的快速發展，物聯網技術在各行各業中得到了快速的應用，對當前大數據時代的到來起到了積極的推動作用，大大提高了人們的生產生活效率，實現了各行各業的智能化、高效化。在我國推廣基于物聯網技術的智慧農業發展可為我國農業生產的發展注入新的活力、加快其發展的速度。而智慧農業生產中物聯網技術的應用是一項長期的系統性工程，需要在較長的一段時間采取多樣化的方式逐漸解決發展中面臨的問題[4-6]。

山東省是農業大省，近些年農業生產領域中互聯網技術等應用范圍越來越廣泛，智慧農業在該省發展已經初具規模，基礎較為扎實。《山東省農業現代化規劃（2016-2020年）》明確提到了山東省智慧農業的相關發展情況，山東省政府辦公廳印發的《關于加快全省智慧農業發展的意見》中也提到了到2022年時智慧農業發展的目標即為數據互聯互通、產業融合發展、服務高效便捷。

1 農業標準化生產引入物聯網的必要性及功能分析

智慧農業標準化生產中通過應用物聯網技術，可以實現對農業生產中相關環境因子的遠程收集，包括濕度、溫度、pH值等，之后開展相應的比對分析，結合分析結果做出指令，以實現對農業生產的自動化管理，包括施肥、灌溉等方面，為農作物的生產創造最利于其生長發育的環境條件[6]。一是有助于提高土地產出率、增加農作物對自然災害的抵抗能力。在農業生產中重視標準化生產、推進物聯網技術，對農業生產實現了標準化、數字化管理，確保農業生產各項管理的標準化、統一化，為農產品的產量及品質提供了較好的保障。二是有利于對農產品信息建立起監控追蹤系統。在農業生產中推進智能化的物聯網技術，有利于對農產品生產及銷售過程中的相關信息進行監控，建立起追蹤系統，確保農產品從生產到最后食用階段全程信息的透明化，讓消費者更加放心，對降低農產品的食品安全事故非常有效。三是有利于新的農業信息化生產模式的形成。在農業生產逐漸向智能化生產的過程中，新一代各項先進信息技術（包括移動物聯網、大數據等）的推廣，可以促進新的農業信息服務模式的產生。

在農業的智能化、標準化生產中物聯網技術的應用具備的功能可以從以下幾個方面分析[7-8]。一是采集農業生產中的各項數據。農業生產中相關環境因子的指標，包括濕度條件、光照強度及時間、溫度條件、土壤中的含水量、土壤中農藥殘留情況等，通過應用物聯網技術后可以實現智能化監控、采集。二是實時開展視頻的傳輸。農作物的生產中，物聯網技術應用后可通過一些高清的數字攝像頭對實時視頻數據進行收集，為后期專家系統做出分析提供足夠的資料。三是對農業生產中的環境條件等進行控制。農作物的品種不同、生長階段不同，對環境因子有著不同的要求，物聯網技術應用后可結合具體需求標準、特征參數等指標控制相關環境條件，自動對控制系統中相關數據監控的啟停進行調控，實現智能化管理（圖1）。四是建立起農業生產的專家系統。基于先進的物聯網技術，建立起虛擬專家系統，在計算機中將相關農作物的病害情況、防治手段等輸入，通過虛擬專家對這些數據及視頻等信息開展抽象處理，以做出是否需要采取措施調控、如何采取措施等決定。

圖1 智能化管理下的大棚黃瓜生長情況

我國農作物產品質量問題的出現主要原因在于使用農業投入品、加工等環節的標準體系執行不到位，加上農業生產者多數以家庭為單位，難以有效地推廣農業生產的標準化。在農作物的標準化種植過程中，智慧農業通過物聯網技術的應用，對各環節進行了統一化管理，包括土壤整理、種子選擇及處理、播種方法、管理、收獲等，期間結合實際需求合理地進行各相關參數的調整，促使農業生產的自動化、智能化管理，降低農業生產對人力、環境等條件的過多依賴，降低農業生產的風險[9]。

2 物聯網技術應用于山東省農業生產中的現狀及實例分析

山東省是我國農業生產大省，農業生產方式較為傳統，先進的機械化技術推廣水平不高，農民在農業生產中的信息化意識不強，應對農業生產中變化多端的氣候條件能力不足，不利于農作物的安全生產。以山東省的西南地區為例，當地在夏季時節主要種植的作物為大豆，種植規模每年穩定在6.67萬hm2以上，當地的降雨量每年均有不同程度的差異，比如2013年8-9月時很少，溫度高，大豆出現了大幅度減產；進入2014年9月后，降雨量又較2013年增加，土壤含水量過多，農戶應對能力欠缺，大豆生產中同樣出現減產；由此可知，農戶對土壤含水量難以有較好的把握，主要憑借自身積累的經驗，存在很大的盲目性，無法及時精準監測到農作物的實際需求、無法及時調控。

2015年，山東省濟陽縣某鎮在生產中推廣了物聯網技術，針對小麥、玉米生產開展“四情”信息方面的監測，精準施肥、噴藥，大大降低了這些農業投入品的使用量，在降低勞動力及物資成本的同時，在降低農業面源污染等方面發揮出了積極的作用。通過物聯網技術對農田的監測體系實現遠程監控，獲得的數據可以為田間生長動態、病蟲害發生趨勢等的預測提供第一手資料，相對于人工監測方式，其效率更高、監測信息更為精準。

山東省臨朐縣某鎮的鮮桃基地中，物聯網技術應用后對桃園的管理實現了現代化、智能化，信息的采集實現了遠程化控制。物聯網技術將施肥與灌溉結合起來，推廣滴灌技術（圖2），不僅節約肥水資源，而且利于農產品產量及品質的提高。

圖2 農業設施大棚內的滴灌設備

此外，物聯網技術還在山東省設施農業中得到了廣泛的推廣。山東省農業科學院在蔬菜生產大棚內運用了物聯網數據系統，對大棚內的生產環境進行智能化監測，實現了蔬菜生產信息采集的便捷化，并就蔬菜的質量建立了質量追溯系統。山東省濟南市萊蕪區某鎮在番茄的溫室栽培大棚中推廣運用了物聯網技術，對大棚內的溫度、二氧化碳、濕度等環境參數建立起實時監測體系及遠程監控系統，結合實際精準施策，大大節約了成本，生產出來的產品相對于大田番茄品質更高，且可追溯的質量保證贏得了更多消費者的信賴，市場上銷售情況良好，供不應求。

3 基于物聯網技術的智慧農業發展中存在的問題

目前山東省智慧農業生產中應用物聯網技術還存在以下問題。

3.1 農業產業化的水平不高

建設智慧農業早期，統籌規劃方面缺乏，不少部門都參與進來，存在投入重復、信息建設分散、設備利用率不高等問題，與當前農業農村經濟快速發展的實際需求不相適應。很多部門收集的數據信息處于碎片化狀態，難以有效整合、信息共享機制不完善，智慧農業在發展中涉農方面的信息數據無法充分整合及提供有效支撐。

3.2 缺乏專業人才

與傳統的農業生產進行比較，智慧農業有著很高的技術含量，對農業生產者也提出了更高的要求，目前山東省農業生產多數以家庭為單位，農業生產者的整體教育程度不高，在現代農業的技能等方面的培訓能力不足，不利于農業的現代化發展、物聯網技術的應用。

3.3 政策方面的引導力度不夠

目前為了實現農業生產的現代化，山東省各地政府結合各地實際制定出臺了一系列的政策并逐步推廣，為各地智慧農業的發展、物聯網技術的應用提供政策方面的支撐。但是由于一直以來缺乏長效機制，農業生產的環境條件惡劣，很多物聯網技術應用中需要的設備暴露在風雨中，影響了其穩定性，導致頻繁發生故障，而且目前不少智慧農業生產基地建在遠離城市的農村地區，維護的難度變大、時效性難以保障，不僅大大增加了應用的成本，還降低了其應用的效果。

3.4 資金投入相對不足

智慧農業的建設中引入現代化的物聯網等設備及技術、人才，建立信息平臺，在農業的現代化發展道路上起到了積極的作用，但是前期的建設、運營需要巨大的資金投入，且在短期內不會取得經濟效益，在政府資金有限、融資渠道不完善的情況下，智慧農業發展中物聯網技術的推廣難以持續推進。尤其是對于當前山東省很多區域農業生產中物聯網技術還處于建設階段，規模不大，且分布區域分散，一些關鍵性的設備、技術產品批量生產難度大，加上農業生產所處的環境較工業生產更為惡劣，對傳感器等關鍵性部件的穩定性要求更高、造價也就更高。

3.5 科技水平不夠，缺乏創新性

智慧農業的發展需要強大的科技支撐，目前在智慧農業生產中物聯網技術的應用各地區沒有既定的模式和經驗，缺少先進的科學技術指導，建設過程都處于不斷探索的階段，因此整個智慧農業的推進步伐相對緩慢。農業龍頭企業、農業合作社等與科研院校技術交流較少，無法實現智慧農業共性關鍵核心技術突破，新技術也無法得到快速的示范應用。

4 物聯網技術在智慧農業中應用的策略

4.1 加大對新技術的研發力度

隨著社會經濟的快速發展，物聯網技術的水平不斷提高，智慧農業生產必須重視物聯網技術的應用，加大對技術的研發、注重技術的創新，以提高物聯網技術人員的專業素質水平。

4.2 對現有的相關法律法規予以完善

完善的法律法規可為智慧農業的發展、物聯網技術的應用提供強大的政策支撐。作為農業生產大國，我國必須重視農業經濟的可持續發展，給予完善的政策保障，可結合各地實際對智慧農業生產、物聯網技術的應用等方面的項目給予政策傾斜，并給予大力的支持。

4.3 加大對專業人才的培養

智慧農業生產的根本在于人才。目前我國經濟正處于轉型關鍵期，農業生產逐漸由傳統生產模式過渡到適合新時期要求的現代農業模式，此過程中人才發揮著不可替代的作用。政府部門要加大對人才的培養，在農業發展中重點推廣智慧農業，這就對物聯網專業技術人員需求更大，因此可與高校之間開展合作，培養出更多專業技術水平高、愿意投身到現代農業發展建設中的專業人才[7-9]。

4.4 加大資金投入

目前智慧農業生產中應用物聯網技術面臨的較大問題即為資金的缺乏，可結合山東省各地實際探索多樣化的融資渠道[10-11]。物聯網技術應用在農業生產中是一項長期的系統工程，涉及到的內容比較多，前期需要的投資額巨大，因此除了政府投入以外，還可以通過相關政策的完善鼓勵更多的企業參與進來，在農業生產與企業發展共用的基礎上逐漸推廣物聯網技術，不斷構建并完善智慧農業的信息共享平臺。整體來說要建立起以財政投資為主的機制、降低農業生產者面臨的風險，為物聯網技術快速應用于智慧農業中提供資金方面的保障[12-13]。