物联网改变生活,特别是对传统农业,使其成为现代化农业,以发达国家美国为目标发展着。通过物联网进入农业领域前后对比,不难发现:传统农业的种植生产过程已经发生了翻天覆地的变化,由以前农民凭借自己务农的经验,以及对天气变化的掌握情况对庄家进行浇水、施肥、打药等,到现在在温室大棚里数字化的控制、浇水、施肥、打药全部机械化完成,而且还可以实时对植物进行智能分析而实时调节大棚里的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度等等,并且还可以根据需要,分片进行不同量的供给。
物联网节约了农民更多的时间。通过农业物联网,种大棚的人可以通过家里的电脑实时了解大棚内的各种影响植物生长和产量的要素的情况,比如温度、水分和二氧化碳浓度等。此外,农民可以实时把自己家大棚里的情况分享给远在千里之外的批发商,通过远程交谈,可以促成一单单生意。而农民也可以将自己大棚情况挂在农业生产企业网站上,让批发商和市民实时了解自家大棚内的生产情况。目前物联网技术已覆盖相当广,如农业和林业等。
物联网可以让农产品更符合需求。因为农民可以借助物联网来了解当前市场状态,需要什么样的农产品,哪种农产品需求量更大,进而可以进行精准种植,将来收成了也好销售,价格也高,避免了以前依靠菜农经验来盲目种菜的弊端。
物联网让农业更深入人心。因为不管是批发行还是市民,都可以通过物联网的手段来知道自己今天所买的蔬菜或者水果怎样长出来的,环境是否合乎标准,是否使用了生态肥料等。这些信息,市民都可以通过查阅标签的方式而知晓,甚至市民可以观看生态蔬菜和水果的生长基底视频等。市民还可以通过物联网来知晓自己买的蔬菜水果等运输时经历了哪些地方,运输时间多长等,当然这只是冰山一角。
以上这些都是物联网带给农业的巨大变化,这些变化包含空间和时间各个方面,极大促进了农业的飞速发展。
物联网技术虽然是一个新型的交叉学科,但是它的几个关键技术都比较成熟,并分别得到了广泛的应用。农业物联网技术的应用是现代农业
物联网(The Internet of Things)是通过各种信息传感设备,如传感器、RFID、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个庞大网络。
物流网不是一项全新的技术,而是在计算机、通讯技术、传感技术、网络技术以及信息处理技术发展到今天而产生的集成性创新技术。农业物联网核心是通过物联网技术实现农产品生产、加工、流通和消费等信息的获取,通过智能农业信息技术实现农业生产的基本要素与农作物栽培管理、畜禽饲养、施肥、植保及农民教育相结合,提升农业生产、管理、交易、物流等环节智能化程度。
实现生产资料生产环节智能化
利用智能传感器可实现农业生产环境信息的实时采集,组织智能物联网可以对采集数据进行远程实时报送。采用不同的传感器节点构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降水量、温度、空气湿度、气压、光照度和CO2浓度等物理量参数,同时将生物信息获取方法应用于无线传感器节点,通过各种仪器、仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,为农作物大田生产和温室精准调控提供科学依据,优化农作物生长环境,不仅可获得作物生长的最佳条件,提高产量和品质,还可以提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率,从而实现生产资料生产的智能化、科学化及集约化。
实现农产品种养环节精细化
精细农业(Precision Agriculture)是利用3S,即全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)的差异对地块水平精确到平方厘米的一整套综合农业管理技术,实现农田 *** 作的自动指挥和控制。在土壤检测阶段,通过采用高精度土壤温湿度传感器,依据土壤墒情和作物用水次第施行精准灌溉,不但能有效提高农业灌溉用水使用率,缓解水资源日趋紧张的矛盾,并且为作物提供了更好的生长环境,充分发挥现有节水设施的作用,优化调度,提高效益,使灌溉更加简约有效;在环境监测阶段,有线或无线网络可以将温室内温度、湿度、光照度、土壤含水量等数据传递给数据处理系统,如果传感器上报的参数超标,系统将出现阈值(Threshold Value)告警,并自动控制相关设备进行智能调节。
实现农产品加工环节自动化
物联网技术将进一步渗透到农产品的深加工技术与设备中,使农产品的深加工设备朝着自动化和智能化方向发展。在品质分级阶段,计算机视觉和图像识别技术可用于农产品的品质自动识别和分级方面,如种蛋、谷粒表面裂纹检测。梨、苹果等农产品表面缺陷和损伤的检测。根据大小、形状和颜色对黄瓜、土豆、苹果、玉米和辣椒等果蔬进行自动分级,从而实现农产品加工过程的自动远程控制,实现降低成本、提高生产效率和产品品质的目标。
实现农产品流通环节信息化
在农产品运输阶段,可对运输车辆进行位置信息查询和视频监控,及时了解车厢内外的情况和调整车厢内温湿度。还可对车辆进行防盗处理,一旦发现车锁被撬或车辆出现异常,自动进行报警。在存储阶段,通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察,记录现场情况以保证粮库内的温湿度平衡,为粮食的安全运送和存储保驾护航。在农产品销售阶段,农产品可以实现网络展示于交易,瞬间完成信息流、资金流和实物流的交易,农产品电子商务已不再仅仅是产品供求交易的 *** 作平台,而是前延至产前订单,后续至流通配送等一体化的综合平台,即紧紧围绕产业链环节,在信息化管理的平台上实现信息共享、管理对接和功能配套。
实现农产品消费环节可溯化
由集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等构建农产品和食品追溯系统,可实现农产品质量跟踪、溯源和可视数字化管理,即对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控,及农产品安全信息在不同供应链主体之间进行无缝衔接,大大提高了农产品质量。消费者购物时,只需根据商家提供的EPC(产品电子代码)标签,就可以通过电脑、手机、电话及扫描查询机等各种终端设备快捷方便地查询到农产品从原料供应、生产、加工、流通到消费整个过程的信息(见图2),从而作出适当的购买决策,满足了消费者的安全权、知情权、选择权和监督权。发展的需要,也是未来农业发展的方向。物联网技术对于农业应用来说不是噱头,而是机遇。正如20世纪80年代生物技术在农业领域的应用推动了农业科技的跨越式发展一样,物联网科技的发展也必将深刻影响现代农业的未来。
农业物联网方向很多,但是目前发展很迅速的是农业环境的监测和检测。这是农业物联网的发展方向,也是国家规划方向。目前中国大部分地区加速城镇改造,将土地整合集中承包给大型企业进行农场运营。所以这块需要很多土地环境检测和监控设备。
目前杭州互联网发展较快,基于移动互联网客户端,很多公司进行物联网与移动客户端的结合,以后农场作业会越来越趋向智能化,你能够用手机控制家中的电器,农业物联网就能够实现躺在家里等着收获。
随着第四次工业革命的快速发展,信息科学技术和多领域科学技术深度融合,诱发新的产业技术革命。新一代信息 科技 与农业的深度融合发展,孕育了第三次农业绿色革命——农业的数字革命,使农业进入了网络化、数字化、智能化发展的新时代。
在农业数字革命的推动下,世界农业产生了两大变革:一是产生了以 智慧农业 为代表的新型农业生产方式,让农业生产更加“智慧”、更加“聪明”;二是促进了 农业数字经济 发展,激活了“数据要素”的价值潜能,赋能数字农业农村新发展。
2020 年中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》再次对智慧农业的发展给出了指导:“依托现有资源建设农业农村大数据中心,加快物联网、大数据、区块链、人工智能(AI)、第五代移动通信网络(5G)、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用”
智慧农业是依托互联网技术、大数据以及远程监控等现代高 科技 对传统农业进行科学化管理,在农业经营与管理的过程中实现资源消耗最低、环境破坏最少,进而实现农业生产成本的降低,实现农业现代化、智能化发展。智慧农业是农业发展的高级阶段,也是农业发展的必然趋势,从管理学角度而言,智慧农业的生产率及能源使用效率更高。
近10来,美国、英国、德国、加拿大、日本、韩国等农业发达国家高度关注智慧农业的发展,从国家层面进行战略部署,积极推进 农业物联网、农业传感器、农业大数据、农业机器人、农业区块链 等智慧农业关键技术的创新发展。
2015年,加拿大联邦政府预测与策划组织发布了《MetaScan3:新兴技术与相关信息图》,指出土壤与作物感应器(传感器)、家畜生物识别技术、农业机器人在未来5-10年将颠覆传统农业生产方式。日本2015年启动了“基于智能机械+智能IT的下一代农林水产业创造技术”项目,核心内容是“信息化技术+智能化装备”。
2017年,欧洲农机工业学会提出了“农业40(Farming40)”计划,强调智慧农业是未来欧洲农业发展的方向。
2018年,美国科学院、美国工程院和美国医学科学院联合发布《面向2030年的食品和农业科学突破》报告,重点突出了传感器、数据科学、人工智能、区块链等技术发展方向,积极推进农业与食品信息化。美国NSTC“国家人工智能研发战略计划”中,将农业作为人工智能优先应用发展的第10个领域,资助农业人工智能 科技 的中长期研发;美国农业部“2018-2022年战略规划”中,突出了农业人工智能、自动化与遥感技术的应用。
根据国际咨询机构(Research andmarket)分析,2019年全球智慧农业市值167亿美元,2027年将达到292亿美元,2021-2027年全球智慧农业市值年复合增长率(Compound annual growthrate,CAGR)将达到97%。
目前,国际上以美国为代表的大田智慧农业、以德国为代表的智慧养殖业、以荷兰为代表的智能温室生产以及以日本为代表的小型智能装备业,均取得巨大进步,形成了相对成熟的技术与产品,而且还形成了商业化的发展模式,为我国发展智慧农业提供了可借鉴的经验。
我国2014年提出“智慧农业”的概念,与美国相比落后大约30年。我国农业上应用信息技术起步较晚但发展较快。由于我国区域间经济发展不均衡,智慧农业在不同地区发展差异较大,东部地区因地理优势和经济因素在智慧农业发展上取得了显著成果,西部地区山区多,发展相对较慢,并且还存在原始的传统农业。我国智慧农业的发展在2009-2015年进入缓慢增长期,2016-2020年进入快速增长期。
我国智慧农业科学研究在实验室中的进展迅速,但在实际应用中进展缓慢,并且依托现代化农业设施的发展,主要集中在农田改造、水利设施、电力设施等方面。部分地区发挥其独特优势,尽管总体经济落后。
2016 年,新疆地方政府大力倡导智慧农业概念,新疆生产建设兵团利用智能专家系统与专家智慧库等技术在呼图壁县红柳塘示范园区进行棉花种植生产布局,并重点建设了“123工程”,因地制宜,大大推进了当地棉花产业体系的快速发展。
近年来,浦东新区在智慧农业发展中成果显著。第一,初步建立了智慧农业发展体系,建立了大数据中心、智慧农业工作机制和研发平台;第二,建立“农民一点通”和“惠农通”等服务平台,加强对农民生产技术上的指导;第三,建立了田间档案记录及二维码管理的农产品监控与追溯系统,及时记录农产品生产过程中的播种、施肥、施药等各种数据,为农产品的质量安全提供保障;第四,物联网建设试点初步建立,现有19家智慧农业示范基地,主要利用传感器在大棚中运用“水肥一体化”技术进行生产;第五,推动智慧农业发展的同时带动了一批高 科技 企业,例如:上海孙桥农业园区、多利农庄等。
2020年,广东建立了以政府为引的投资引入民间资本,通过“1+4+N”模式发展智慧农业,即以“基础设施、平台载体、龙头企业和新型农民”为核心要素,优先在农业生产经营管理及农产品质量安全等N个场景和领域进行推广应用,获得了良好的效果。
目前,从我国农业生产模式及农民文化素质角度来看,智慧农业存在应用难题。由于我国农村人均占地少且文化素质不高,大部分农业生产采用包干到户及分散经营的小农生产,因此在模式上和技术上存在推广难题。
比如,想要实现农业生产转型发展智慧农业的农户只能自己出资购买相应的设备及软件服务,这一方面将给农民带来较大的经济压力,另一方面也会提升农民的生产经营风险。同时,对于新兴互联网技术而言,我国在应用方面还未实现标准规范化发展,许多传感器、智能设备及机械设备之间无法形成数据信息共享,致使不同厂家的产品只能独立化运营,无法形成规模化发展,同样不利于智慧农业的发展。
其次,在农业数据共享方面,不仅我国农村地区信息化建设成熟度不同,导致无法建成健全的农业信息数据共享平台。同时,由于我国农业统计数据部门较为且各部门的信息化发展程度与技术也存在差异性,进一步加剧了农业数据共享体系建设。具体发展问题包括:不同农业数据统计部门根据自身需求搜集和计算数据,缺乏统一的体系规划,致使农业数据重复获取或者存在数据空白问题;农业数据平台网站较多,但是每个平台之间界限不清,底层架构的不同导致数据无法实现共享。
随着新技术和新方法的进步,智慧农业所涉及的元件更加微型化、功能也更加多样化,为智慧农业的发展打下了良好的基础;传感器等微型元件的低廉化,使智慧农业的发展更为迅速。智慧农业不是简单的把智能农机搬运到农村作业,还需要一个“智慧乡村”及其完善系统的基础设施和服务保障。在国家政策的支持下农村地区信息化程度越来越高,农民重视文化的观念越来越强烈,相信智慧农业将会迎来更好的发展期
当前,我国正处于向第二个一百年奋斗目标迈进入 历史 关口,大力发展智慧农业,对变革传统农业生产方式,大幅度提高农业资源利用率和生产效率,实现农业高质量发展具有重要作用,对“全面推进乡村振兴,加快农业农村现代化”具有重大意义。
参考资料
百度百科——智慧农业
《 中国农业文摘·农业工程 2021年第6期 —— 智慧农业的发展现状与未来展望 》
《 农业经济 2021/10 —— 我国智慧农业的发展困境与战略对策 》
《 现代农业研究26卷 —— 智慧农业发展现状及前景分析 》
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物联网的发展前景很不错,具体如下:1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。物联网的发展前景很不错,具体如下:
1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。
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