设施农业物联网技术发展瓶颈与研究方向

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1、设施农业物联网技术发展瓶颈与研究方向　　农业物联X是物联X技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。它利用各类感知设备，采集农业生产、农产品流通以及动植物本体的相关信息，通过无线传感器X格、移动通信无线X和互联X传输，最后通过智能化操作终端，实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学决策和实时服务[1].　　近年来，随着物联X技术的不断发展，其应用已经涉及水产养殖与畜牧业、种植业、农产品加工、运输与流通等农业领域。由于设施农业是在人为可控环境保护设施下的农业生产，更有利于物联X技术助力设施农业实现精准高效，因此设施农业物联X

2、技术的推广应用成效最为显着，前景十分广阔。　　1物联X技术应用于设施农业的历史及现状　　　　发达国家设施农业物联X发展较快，20世纪后期就已经有基于X络化、分布式的温室环境控制系统研发的报道，这与他们先进的生产管理水平密切相关。英国研发出用于储藏室或花园温室的入侵警报系统和霜冻系统、通风加热控制系统、远程无线洒水系统等系列无线设备；日本研究开发的OpenPlan,OP双向远程监控系统，利用基于以太X的嵌入式X络技术实现了温室环境和视频的实时动态监控[2].荷兰向开卉培育者提供植物生长控制系统，可以实现复杂环境下温室植物的个性化

3、追踪管理。在美国，20%的精细农业都应用感知技术，在农业生产信息获取、生产管理、辅助决策、智能实施中发挥了关键作用。美国加州研发出的草莓培育物联X系统能够实时监测植物的生长状况，根据土壤和环境空气的动态变化，自动启动施肥浇水或温度调节等智能设施。近年来，随着一些发达国家大面积推广精细化、自动化的农业生产技术，对农作物的生长环境进行监测，并针对作物生长需要进行生长环境、农业机械的自动控制，使得物联X技术可以无缝接入，应用环境较为完善[3].着名的系统有英国开发的农业管理与决策选择系统、美国的作物决策管理系统等[1].有此作保证才

4、能真正实现农业生产管理的智能决策与控制。这其中，欧美发达国家尤其值得我们学习的是农业知识处理与应用系统开发方面，他们通过集成大量知识和农业生产流通第一线数据，来为品种选择、土壤营养诊断、水肥管理、病虫害诊断、农产品加工、流通等农业生产全过程提供信息化服务。　　我国物联X的研究几乎与国外发达国家同步进行，在农业上的研究应用领域也较为广泛。2011年，农业部发布了《全国农业农村信息化发展十二五规划》，包括北京市设施农业在内的三大国家级物联X应用示范工程开始启动，2013年，上海、天津、安徽3个省市被农业部列为农业物联X区域试点[4

5、],我国农业物联X发展驶入快车道。迄今全国已有8个省（区、市）（另外还有黑龙江、内蒙古、新疆）承担的国家物联X应用示范工程和农业物联X区域试验工程先后启动实施，并取得了阶段性成果，也带动了各地农业物联X的发展。　　成绩较为突出的如：北京市重点开展了农业物联X在农业用水管理、环境调控、设施农业等方面的应用示范，开发了与农业技术结合的墒情监测系统，为政府决策、农户技术指导、公众消费和设施蔬菜生产管理提供了便利，实现了设施农业环境监测和农业用水精细管理[5].　　江苏省则开发了基于物联X的智能农业管理平台，侧重对设施农业、猪舍生产环

6、境进行监控，一定程度上实现了对农业设施的自动化管理，并逐渐开始进行规模推广[6].天津市建成了国际先进的农业物联X平台，实施了农业生产经营物联X智能化控制与管理工程。应用种植业设施环境信息监督、智能化控制与管理等物联X技术，建设了总面积逾667hm2的核心试验基地，开展了约1000栋节能温室的示范应用。此外，国内许多企业也加入到农业物联X研发行列，如北京昆仑海岸传感技术有限公司、大唐移动通信设备有限公司、上海顺舟X络科技有限公司等在开发产品的同时，还提出了设施农业物联X体系解决方案来构建设施农业智能控制系统，以适应各种类型和不

7、同规模的生产需要[7].　　2物联X技术在设施农业应用的发展瓶颈　　　　虽然农业物联X技术在我国设施农业中的应用成效较为显着，但农业物联X是项复杂的工程，在我国总体上尚处于试验阶段，目前主要在示范型农业、科研温室等系统中有所应用，距离大规模商业化应用还需要一定时间。促进农业物联X蓬勃持续发展，必须面对制约其发展的瓶颈问题。目前，我国设施农业物联X发展中的主要问题可以概括为以下3个方面。　　一是优质农业专用传感器的缺乏。农业部信息中心主任李昌健说：目前我国农用传感器种类不到世界的10%,国产化率低、缺乏市场规模效应。在覆盖面、适

8、用性等方面还有很大提升空间[4].而且，国内产农用传感器良莠混杂，质量参差不齐，性能不够稳定，使得监测数据不够准确，又没有权威的评价标准，因此农业生产者很难依赖物联X设备。　　二是资金投入大、回报周期长。农业物联X基础设施建设不仅一次性资金投入大，需要长期更新维护，而且回报周