如何做好农业物联网后期管理和维护

我国农业发展面临着资源与环境等约束，迫切需要加强农业物联网的应用——物联网如何和农业更好结合
农业物联网作为一项新型信息化集成技术，正改变着我国传统农业的面貌。当前，蓬勃发展的农业物联网存在哪些瓶颈，如何推动其更好发展，记者进行了深入采访。
智慧农业啥样
在北京夏黎城设施农业专业合作社，物联网智能控制系统不间断监测室外温度、湿度、风速、风向等气象指标，实时采集温室内环境和生物信息参数。工作人员介绍，这里的网络型灌溉管理系统能节水69%，智能施药系统可节省农药15%至20%，整个系统可使得菊花分化到现蕾的时间缩短5至7天，商品化率提高15个百分点。
北京夏黎城设施农业专业合作社是北京市设施农业物联网示范工程的一个核心基地。该示范工程初步建设了5000亩核心示范区、2万亩直接带动区和5万亩辐射带动区。据测算，通过物联网技术，核心区蔬菜产量平均提高约10%，基地每年增收1600万元以上。北京市农委信息中心主任刘军萍告诉记者，由于前期示范的良好效果，今年又有6个农业企业和一些农户主动提出安装传感器，通过农业物联网节本增效。
“农业物联网主要有感知、传输和控制三大作用。”中国农科院信息所所长许世卫解释，农业物联网不仅能感知水、肥、热、气、光等外部环境变量，还能感知生物本体，比如，对水稻叶片中的各种营养元素的感知。“如果感知到水稻叶片中叶绿素含量降低，说明缺氮了，就要添加氮肥。如果等到肉眼看到叶片发黄再追肥，就晚了。”
我国农业发展面临着资源与环境等约束，迫切需要加强农业物联网的应用，提高农业精细化管理水平。农业部市场与经济信息司司长张合成说，通过物联网技术改造传统农业，提升农业各环节智能化程度，目标是实现“环境可测、生产可控、质量可溯”。
2011年，农业部发布了《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》，并与发改委、财政部组织实施了北京市设施农业、江苏无锡养殖业等三大国家级物联网应用示范工程，我国农业物联网发展驶入快车道。今年，农业部启动了天津、上海、安徽等三个农业物联网区域试点，并认定了40家农业农村信息化示范基地。在示范区外，各地农业物联网发展也方兴未艾。
制约瓶颈在哪
“当前最大的问题是，没有把物联网技术在农业上的应用量化在经济指标上。不计成本的示范对农业物联网的推广并没有实际价值，要解决谁为应用买单的问题。”2013年中国物联网大会上，物联网产业协会副理事长柏斯维认为，试点示范并不代表真正实现产业化，大规模商业化应用还需要时间。农业是弱势产业，生产条件可控性差，这决定了物联网在我国农业领域的应用明显不同于在工业等领域，导致了其发展初期受资金制约严重。
资金投入是发展农业物联网的首要问题。记者采访发现，农业物联网基础设施建设具有一次性投入大、回报周期长的特点。在农业整体比较效益低、以小农户分散经营为主的情况下，很多物联网设备因价格偏高很难大面积推广。据了解，一套物联网设备，因其核心传感器的不同，价格从一万元到几十万元不等。如果不是从事规模经营或者高效种养殖业，普通种植大田的农民是无力承担的。
“农业专用传感器的缺乏是我国农业物联网发展的瓶颈。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、适用性等方面还有很大提升空间。”农业部信息中心主任李昌健说，我国传感器主要集中在对温度、湿度的监测，对其他环境因子关注较少，尤其对生物本体的感知还很少。国产传感器性能不够稳定，使得监测数据不够准确，经常需要校正，而且器材寿命短。
同时，物联网设备还不够接“地气”，在满足农民使用需求方面还要继续探索。目前，我国农业物联网设备主要产自高校院所的实验室，概念性产品多，实际产业化率不高，且实验室理论研究与农业实际应用差异较大。
“物联网设备要力求方便实用和‘傻瓜化’。”中国农业大学宜兴农业物联网研究中心负责人李道亮教授告诉记者，宜兴水产养殖物联网从实验室概念型产品到最终成熟的应用系统，一共研发了3代产品，对电路、通信、模型三大模块总计改进了上百次，大部分都是为适应当地环境特点和农民 *** 作简便进行的改进。
发展途径何在
“农业物联网项目要以‘测得出、传得快、算得灵、用得好’为建设标准，重点在功能设计、核心技术、推进机制等方面寻求突破。”张合成对记者说。
据介绍，农业部正在积极谋划，争取在财政部的支持下启动“益（e）农计划”，系统推进全国农业生产经营信息化与信息服务体系建设。同时，正在研究建立农业信息补贴制度，加快推动将农业物联网相关产品和装备纳入农机购置补贴目录，以此鼓励电信运营商、IT涉农企业、科研院校等社会力量的积极性，逐步形成政府引导下的投资主体多元化、运行维护市场化，合力推进农业物联网发展。
“农业物联网是个复杂的工程，总体处于试验阶段，既要重视它，又不能盲目夸大其作用，要与现有信息化工作结合。”国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示，物联网发展应用应突出重点，要优先从基础好、规模化程度高的行业入手。他认为，应在水土资源开发利用、生产过程精细管理、农产品与食品安全监控系统等领域优先发展。
面对国内传感器的发展现状，有关专家表示，要坚持自主研发与引进吸收并重。提升农业物联网的自主创新能力，难度大的技术要加快引进吸收，短平快的技术要自主研发，把传感器转换成低成本、便携式的仪器设备，通过单项技术突破与集成应用并举，加快技术研发应用步伐。

第一章　总则第一条　为贯彻《中共中央国务院关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定》，落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》和《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》，促进产业技术进步，根据《中华人民共和国科学技术进步法》等法律法规，制定本办法。第二条　本办法所称国家工程实验室是为提高产业自主创新能力和核心竞争力，突破产业结构调整和重点产业发展中的关键技术装备制约，强化对国家重大战略任务、重点工程的技术支撑和保障，依托企业、转制科研机构、科研院所或高校等设立的研究开发实体。第三条　国家工程实验室的主要任务：开展重点产业核心技术的攻关和关键工艺的试验研究、重大装备样机及其关键部件的研制、高技术产业的产业化技术开发、产业结构优化升级的战略性前瞻性技术研发，以及研究产业技术标准、培养工程技术创新人才、促进重大科技成果应用、为行业提供技术服务等。第四条　国家工程实验室的建设目标：建立先进的产业技术研发试验设施，形成具有行业领先水平、结构合理的创新团队，构建长效的产学研合作机制，成为应用研究成果向工程技术转化的有效渠道、产业技术自主创新的重要源头和提升企业创新能力的支撑平台。第五条　国家工程实验室的建设原则：
国家工程实验室的建设要围绕重大工程建设和产业发展的迫切需求，加强关键技术供给，提升产业持续发展能力。
国家工程实验室要具有显著的专业技术特色、突出的产业技术优势和高水平的创新团队，体现高水平、专业化。
国家工程实验室要充分利用现有研发基础和条件，发挥政府的引导作用，以增量投入带动原有创新资源的优化配置。
国家工程实验室的建设要充分发挥产学研等各方优势和积极性，可针对不同行业特点和实际情况，采取灵活有效的组织形式和运行机制。第六条　国家发展和改革委员会（以下简称国家发展改革委）采用专家评审、竞争择优的方式推进国家工程实验室建设，并对国家工程实验室建设项目予以适当投资补助。第二章　组织管理第七条　国家发展改革委是国家工程实验室建设项目的组织部门，主要负责：
（一）会同国务院有关部门制定国家工程实验室有关政策，发布建设领域，指导国家工程实验室的建设和发展。
（二）组织评审、审批国家工程实验室建设项目资金申请报告，对符合条件的国家工程实验室予以命名。
（三）编制和下达国家工程实验室建设项目投资计划。
（四）组织国家工程实验室的运行评价。第八条　国务院有关部门，各省、自治区、直辖市、计划单列市及新疆生产建设兵团发展改革部门，计划单列企业集团和中央管理企业是国家工程实验室建设项目的主管部门，主要负责：
（一）组织本地区或所属单位国家工程实验室建设项目的申报和管理。
（二）组织国家工程实验室建设项目的验收工作以及进行验收后国家工程实验室的运行管理。
（三）根据国家有关规定建立相应的管理制度，配合有关部门做好稽察、审计、监察和检查等各项工作。
（四）对国家工程实验室建设项目安排适当的配套资金，并通过相关计划支持其发展。第九条　国家工程实验室项目建设单位主要负责：
（一）按照有关批复文件的要求，实施国家工程实验室建设项目。落实国家工程实验室建设与运行的支撑条件，筹措国家工程实验室的建设和运行经费，保障国家工程实验室正常运行。
（二）承担国家有关部门委托的研发任务，保证国家工程实验室的开放和共享，为国家相关重大战略任务、重点工程提供研发和试验条件。
（三）按照有关要求向主管部门报送建设项目实施情况和国家工程实验室的运行情况。第三章　申报与审理第十条　拟申请国家工程实验室建设项目的单位，应根据国家发展改革委发布的建设领域等要求，委托本领域具有甲级资质的工程设计或咨询单位编写建设项目资金申请报告（编制大纲见附件），报相应主管部门审查。第十一条　申请国家工程实验室建设项目应符合以下基本条件：
（一）申请单位应长期从事相关领域的研发，具有主持国家重点科研项目的经历，具备良好的产学研合作基础。
（二）申请单位应在本领域具有先进的研发试验设施和相应的技术创新团队，拥有一批能够带动产业发展的高水平研发成果和技术储备。
（三）提出的国家工程实验室定位明确，发展思路清晰，任务、目标合理，管理体制和运行机制规范。
（四）符合国家其他相关规定。

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实验室建设包括技术和设备的更新，研究人员增加和现有研究员的能力提高等。实验室建设原则是满足实验室工作业务流程的优化及日常管理等方面的需要。设计主要考虑实验室的工艺流程、特殊实验室和功能间的位置选择、建筑物内上层和下层的具体环境、建筑结构等因素。

实验室建设标准方案内容简介

近些年实验室建设主要是靠国家的拨款，因为科技发展缓慢，国家才提出了实验室建设问题，因而设立了国家重点实验室等，而实验室建设也主要是指国家对这些实验室的科研经费支持。

实验室建设标准方案装修设计

整体设计以淡雅、清新色调为主，简约、自然、时尚、高档融为一体，不仅可以体现现代实验室的功能要求，而且极大的满足了人体工程学的规范。在实验室功能隔断时，尽可能减轻建筑楼板的承重，实验室内隔断选用轻质隔墙，根据实验室不同采用不同材料的隔断处理。

天花：一般实验室的天花用不集尘、不易脱落的龙骨支架铝扣板天花。有些仪器需要静音，天花选用消音天花。灯光照明采用内嵌式防尘灯盘30Wx3，工作区照度>450Lux,走道照度>200Lux。

实验室噪音：按照OSHA以及ADA规范，实验室内噪音不得高于60分贝。考虑液质、气质扫描电镜的房间。

实验室地面：对于洗涤室、高温室、气瓶室、含汞实验的实验室、恒温恒湿实验室、洁净实验室、大型仪器室等不同种类实验室，需要采用不同的地面处理方式。

另外关于一些例如生物安全实验室、恒温恒湿实验室等特殊实验室，装修需要遵循相关的技术规范。

实验室建设标准方案配电工程设计

实验室的配电工程是根据实验仪器和设备的具体要求，经过专业的设计人员综合多方面因素设计完成的，与普通建筑有很大区别。因为，实验室仪器设备对电路的要求比较复杂，并不是通常人们所认为的那样，只要满足最大电压和最大功率的要求就可以了。事实上有很多仪器设备对电路都有特殊的要求（例如静电接地、断电保护等）。

在工程建设的过程中发现，大部分用户在实验室设计建设初期，都没有充分考虑到实验室用电的特殊要求，甚至有的用户和设计单位认为实验室的用电量与一般的办公室类似。这样给后期实验室的运行带来了很大的麻烦。

对配电工程的设计，不但要考虑现有的仪器设备情况，同时也要考虑实验室几年的发展规划。充分考虑配电工程的预留问题及日后的电路维护等问题。

实验室建设标准方案空调系统设计

通用实验室的夏季空气调节室内计算参数为：温度26～28℃，相对湿度小于65%。专用实验室的空气调节室内计算参数应按工艺要求确定。空调系统的主要作用是控制实验室的温湿度。空调系统与实验室通风系统配合，才能真正有效地保证实验室的温湿度和房间压力的有效控制。总之，实验室对空调系统的要求，有别于普通办公室或公共区域的空调系统，有其特殊性。

实验室消防系统设计

实验室是一个特殊环境，对消防的要求相对于普通的办公楼来说要高很多。实验室设计人员要根据实验室的具体情况（设备投资及工艺特点、实验工艺要求、储存样品和试剂的种类、实验室建筑物的特点等），采用不同的消防措施来保障实验室的消防安全。

实验室排水系统设计

给水系统选择：根据科研、生产、生活、消防等方面用水对水质、水温、水压和水量的要求，结合室外给水系统等因素，从技术经济指标上比较后确定。用水定额、水压、水质、水温及用水条件，应按工艺要求确定。水管由土建方通过预埋管铺设在地板下面，引到中央台指定位置；对于边台，水管由土建方埋设在墙里引到指定位置。其余工作由实验室建设单位完成。

纯水系统：水质满足GB/T6682-1992《分析实验室用水规格和试验方法》中规定二级水的要求。纯水系统，电阻率≥5MΩ·cm。超纯水水质要求：电阻率≥182MΩ·cm,25℃。另外对于纯水的管道输送问题，也要符合相关的标准要求。

实验室气瓶间设计

实验室用气危险而复杂，针对不同实验室，应对气体从布局、分类、消防、配电等方面作专门考虑。

实验室供排气设计

实验室的很多设备的运行都需要各种各样的气体供应，同时也会产生废气。如何既安全又方便地解决供排气问题，也是一直以来困扰实验室工作人员的问题之一。传统的实验室供气方式是采用将气瓶安置在仪器设备的旁边，危险气体的气瓶放置在气瓶柜内。排气采用直接排放到实验室或是通过简易的管道排放到窗外。在实验室的发展过程中，随着实验室仪器设备的增加，实验室内经常是密布着各种各样的管道和气瓶。这样处理既造成了非常大的安全隐患，也不美观。

正确的实验室供排气的解决方案是把实验室的供排气看作一个系统。这个系统要考虑到安全性、便利性、日常实验室的管理、气瓶的更换等问题，同时要重点考虑实验室今后的发展，对于特殊气体还要考虑特殊的技术解决方案。

实验室自控系统设计

VAV控制系统的主要目的是精确控制实验室的通风以及空调系统，保证实验室的温度、湿度、换气次数、以及有毒气体的排放等可以在最节能的前提下达到设计标准。

对生物安全实验室、恒温恒湿实验室等特殊要求的实验室，还需要利用自控系统来严格控制各实验室间的压力梯度变化等。

实验室排风系统设计

实验室供排风系统是整个实验室设计和建设过程中规模最大、影响最广泛的系统之一。供排风系统完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。

实验室过度负压，通风柜气体泄漏，实验室噪音等问题，一直是困扰实验室工作人员的难题。这些问题给长期在实验室中工作的人员，甚至工作在实验室周围的管理和后勤人员，造成了身体和心理上的伤害。

供排系统完善的实验室，是一个环境和谐、安全、健康的工作场所。实验室压力、噪音、房间的换气次数、气流组织、通风柜有毒气体残留等都是值得关注的问题。

实验室仪器摆

实验室仪器摆放的设计是一个实验室设计中的重点和难点之一。实验仪器的摆放看似简单，可实际上需要考虑的因素非常多。实验仪器是否可以良好安全地运行，是否可以妥善地得到保护，是否可以将环境对其的影响度降到最低，相互之间是否有影响，实验人员是否可以方便地使用等等问题，都是在考虑实验室仪器摆放位置的时候需要关注的问题。合理的布置实验仪器，不仅需要设计人员对仪器设备本身，对环境、供水、供气、供电、废液废气的排放等方面的特殊要求非常了解外，还需要设计人员具有相当丰富的建筑工程设计及施工管理等方面的知识。

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