基于農業物聯網的柑橘種植果園

韓 彪，陳泰儒，劉 歡，崔正疆，劉光洋

（成都理工大學信息科學與技術學院，四川成都 610059）

1 柑橘行業現狀

1.1 柑橘品種及分布特點

近年來全國各地，適合種植柑橘的省份達到了20多個，受氣候條件等影響四川、浙江、廣東、重慶、湖南等8個偏南方的省份成為了主要的栽培地，一年全國有90%的柑橘來自這里。而四川境內，種植區域主要集中在號稱天府之國的成都平原以及周邊的眉山、南充、資陽、樂山等城市。其中著名的柑橘品種有眉山碰柑、蒲江丹陵丑柑，廣元的鄰水臍橙。

1.2 四川柑橘產量和成本

柑橘又名“水果之王”，截至目前，我國已成為世界柑橘種植面積第一國家，深受國民的喜愛到2018年底，四川省已經達到了46.67萬hm2的柑橘園，并在以每年6 666.67 hm2的速度遞增，而這些果園絕大多數都是粗放管理，管理技術落后、農藥化肥過度使用、水資源嚴重浪費，農業勞動力以及農資價格不斷上漲，成本不斷增加。因此應用農業物聯網技術改變整個柑橘種植現狀，升級為現代生態高效的栽培體系勢在必行。

2 柑橘產業的優劣分析

2.1 柑橘產業的優勢

2.1.1 自然資源優勢顯著。四川柑橘產業在自然資源方面優勢明顯。柑橘種植區全年氣候溫暖濕潤，降水雨量充沛，全年日照時間長，并且土層厚、結構好，土壤肥沃，這些自然條件十分利于柑橘的成長。

2.1.2 基礎設施日益完善。隨著社會經濟的發展，科技水平的提升，四川省的各種基礎建設日益完善。在交通建設方面，鄉村公路基本實現各鎮各村完全覆蓋，城市高速公路，鐵路以及航道已經形成交通網絡。在水利建設方面，四川的江河渠道星羅分布，水源充足，為柑橘的澆灌提供了便利的條件。這些基礎設施的完善為柑橘產業的發展奠定了良好的基礎。

2.2 柑橘產業的劣勢

2.2.1 農戶規模小，種植體系不完善。從四川柑橘產業目前發展現狀來看，不難發現個體經營仍然占據著大多數，具有產量少，規模小，病蟲災害等抵抗力弱，缺乏一個科學的種植體系和現代化的設備，大多數事務是人工操作，種種原因導致其效率低下，成本高，收益少，使得農戶對其重視度逐漸降低，以此形成一個惡性循環，影響大規模經營商戶的出現，從而阻礙柑橘產業的現代化發展。

2.2.2 經營模式落后，種植效率低下。柑橘種植管理過程中，按照平常的經營模式，化肥、農藥以及人工勞務等成本計算，到最后剩下的利潤就不太可觀，加之自然災害等風險，靠柑橘種植成為全部收入來源的家庭寥寥可數。與此同時，隨著不斷上漲的人工勞動力和農資價格，柑橘的售價沒有顯著的提高，從而使得小規模的種植利潤偏低，經濟效益的降低影響了農戶的積極性和成本投入，更難以形成大規模，高效率的柑橘種植環境。另一方面大部分果園管理人員主要根據傳統的經驗，靠天賞飯的態度，使得沒有學習更加先進科學栽培知識的機會，導致沒有及時的應對自然災害，包括平常的防蟲施肥，除草灌溉等工作的不足，導致了最終柑橘的低產和品質的不盡人意。在這種情況下，就迫切需要降低成本和提高產量及品質。基于以上問題我們提出了基于農業物聯網的智能柑橘種植園示范案例，從設備可行性，長期成本計算，預測效果，計算難度以及發展前景方面進行了論證和分析。

3 應用示范案例

農業物聯網是指在農作物種植控制系統中，種植人員利用物聯網系統中的溫濕度、光照、二氧化碳等傳感器設備，觀察農作物生長環境中的適度、溫度、光照強度等各種參數指標，并與正常值對照比較，進而遠程調節，實現設備精準調控以及科學化管理，保證農產品一直處于適宜的生長環境，最終達到增產增量，提升經濟效益的目的。

依靠中國農科院柑橘研究所（重慶）、成都理工大學等科研院所研發穩定性、準確性和可靠性更高，以及針對性更強的農業傳感器，同時結合5G等新一代通信技術，進一步降低使用成本，形成種植管理應用終端，根據柑橘種植管理需求將生產模型系統化、體系化和實用化。通過地球科學與技術學院和信息科學與技術學院相關老師的指導，把計算機、通信網絡、無線傳感等技術應用到與地球空間和地理信息密不可分的農業生產中，農戶可以在田間二維碼站點掃描對應的片區實習種植情況，登錄APP查看獲取柑橘的各種參數指標和正常值對比圖表，控制溫濕度的調節，相關設備如捕蟲燈，360旋轉噴水頭的開啟關閉，報警裝置的設置等管理功能。

在四川云萃農業科技有限公司、四川省德陽市邱家灣柑橘合作社和四川省井研縣示范園（樂山）總計200余hm2柑橘種植基地中，種植了目前四川省主流柑桔品種以及一些最新的優良品種。在這些基地中，通過對產品和系統進行示范性應用，讓客戶直觀感受到新技術的應用對果園種植管理帶來的便利、成本的降低以及效益的提高。

4 系統產品服務及價值

相應的設備提供商提供各種柑橘新品種購買渠道、果園規劃、配套設施、柑橘種植知識的學習，盡最大能力滿足用戶提出的功能需求；同時與政府合作，加大對當地種植戶的優惠政策，探索形成柑橘采摘項目以及旅游產業的可能性，最大程度增加農業額收入。經過測試和分析得到，從軟件到硬件（氣候檢測點、各式傳感器、病害蟲捕撈器、自動灌溉體系、中央管理平臺），從設計方案到安裝，以及后期的維護保修等等都需要全面的考慮。大概估計整套設備每6.67 hm2需花費10萬元左右，且種植面積越大平攤到每畝成本越低。相比較傳統種植管理可減少農藥化肥用量20%左右、節約用水量20%以上、增加產量10%左右、節約人工成本35%以上。以6.67 hm2標準化果園核算，應用系統后，每年大約節約7.5萬～12.5萬元支出，同時產量和品質的提升，也額外增加了收入。

綜合案例可知，農業物聯網的應用對柑橘產業的良性發展具有重大意義。智能柑橘種植園可以利用傳感器設備搜集柑橘目前的生長環境中各種數據，然后通過傳感器設備對各項數據進行調控，實現精準化的種植管理。另外，智能柑橘種植園可以將柑橘整個生長過程中的數據完整記錄并保存下來，以便于柑橘的追根溯源，保證其綠色無公害。與傳統的柑橘種植園相比較，基于農業物聯網的智能柑橘種植園明顯是各方面占優，也體現出農業物聯網科學培養、精準調控的優勢。因此，柑橘產業要獲得長足發展，應用農業物聯網勢在必行。

5 重點難點

農業是一個國家的國民經濟發展的基礎。作為自然災害嚴重的農業大國，我國的農業專家相對匱乏，政府對農業的重視程度不夠，農業方面的科技也相對落后，在新時期要發展現代農業經濟，就必須要立足科技，實現農業經濟的信息化和智能化。農業物聯網的出現雖然打破了原有的農業管理格局，實現了科學種植和管理，但在一些方面也存在著難點。

基于農業物聯網的智能柑橘種植園重點解決了柑橘種植的綜合管理問題。比如說灌溉自動控制系統解決了田間大面積種植無人值守節水灌溉的穩定性、效率性、節能型；農藥化肥精準管理系統按時按量，節約資源且最大程度達到效果。同時整個生產過程，大量的傳感器，監測器將采集的環境信息通過智慧物聯網技術加以匯集分析，使農戶精準掌握柑橘種植所有情況，及時應對和預防異常參數變化，對關鍵生產環節進行精準調控最大程度降低了自然環境氣候對農作物生長的不利因素。這些也是傳統的農業生產方式遠遠達不到的。

就目前農業發展現狀來看，基于農業物聯網的生態技術依然存在著難點。首先，農業物聯網的新興技術設備會使得企業研發成本增加。由于技術剛剛興起，效果和不確定性有待驗證，行業標準的不統一等使得設備成本增加。其次，農戶主會對新興技術保持觀望態度。基于農業物聯網的種植技術不成熟，企業難以說服農戶使用新技術，這也會影響企業生產設備的積極性。另外，農戶主的知識技能有所欠缺。農業物聯網智能化的水平和操作所需具備的知識技能對農戶主自身提出了一定的要求。因此，政府在發展農業經濟時，要從企業和農戶主的利益出發，制定科學合理的發展政策，保證農業物聯網的廣泛應用。

6 結語

隨著我國近年來的飛快發展，各行各業的轉型升級不可避免。首當其沖的就是國之根本——農業，可以看見，傳統的農業生產方式向現代化，智慧化的農業生產方式發展的過程中，物聯網技術正逐漸應用到農業生產的各個方面中來，包括自動化灌溉，溫濕度檢測控制，病蟲害防治，農產品質量安全監控和追溯，銷售和物流配送等各個環節，結合了無線傳感，移動通信，互聯網等相關技術，以其高效，高產，綠色，生態的特點顯示出其巨大的潛力和價值，成為了未來農業發展的新趨勢。