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浅谈农业物联网发展

木马童年 2019-6-10 21:40 10 0

  摘 要 分析当前农业物联网发展现状及面临的问题,探讨相应的应对措施和技术解决方案,以期提高农业物联网发展水平。 中国论文网 https://www.xzbu.com/5/view-4721695.htm  关键词 农业物联网 农业网络信息化 ...

  摘 要 分析当前农业物联网发展现状及面临的问题,探讨相应的应对措施和技术解决方案,以期提高农业物联网发展水平。 中国论文网 https://www.xzbu.com/5/view-4721695.htm  关键词 农业物联网 农业网络信息化 问题 应对措施

随着微电子、计算机和网络信息技术在各个领域的渗透和普及,以全球互联网为基础的“物联网”正在兴起,并被业界称之为第三次信息技术革命。

我国农业正处于传统农业向现代农业的转型时期,全面实践这一新技术体系的转变, 网络信息化技术将发挥独特而重要的作用, 也为现代农业发展提供了前所未有的机遇。 充分利用智能化信息管理技术发展现代化农业, 同样成为当今各个国家农业发展的热点之一。2009年8月,温家宝总理提出建立中国传感信息中心的战略设想,为发展我国“农业物联网”提供了契机和动力。

一、物联网技术发展迅速

物联网的概念是在 1999 年由美国麻省理工大学首次提出的。国际电信联盟ITU2005 年度报告中提出:信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人,发展到连接任何物体的阶段,而万物的连接就形成了物联网。从技术层面上看,“物联网”与互联网有着天然的紧密联系,二者都是基于某种开放的网络间通信协议,实现了同构或异构网络的互联与信息交换。如果说互联网更多是指利用通信线路把分布在不同地点上的多个独立的计算机系统连接起来,构成网络资源共享的系统,那么物联网则是要把所有具备信息传感功能的设备或物体互联,从而形成的一个巨大的传感器智能网,最终可达到“全面感知、可靠传送、智能处理”的综合功能。

中国近年来互联网产业迅速发展,网民数量全球第一,未来物联网产业发展中已具备基础。物联网连接物品网,达到远程控制的目的,或实现人和物、物和物之间的信息交换。当前物联网行业的应用需求和领域非常广泛,潜在市场规模巨大。物联网产业在发展的同时还将带动传感器、微电子、视频识别系统一系列产业的同步发展,带来巨大的产业集群生产效益。

国家工业和信息化部通信发展司司长张峰指出,物联网是当前最具发展潜力的产业之一,将有力带动传统产业转型升级,引领战略性新兴产业的发展,实现经济结构和战略性调整,引发社会生产和经济发展方式的深度变革,具有巨大的战略增长潜能,是后危机时代经济发展和科技创新的战略制高点,已经成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。我们必须牢牢把握产业创新方向和机遇,加快物联网产业的发展。

二、农业物联网研究

(一)我国农业物联网发展

上个世纪 90 年代,在我国随着互联网技术的成熟和普及,互联网络开始进入农业领域,农民们可以随时随地及时快捷的获得各种科技信息、管理信息、市场供求信息、气象与土壤信息、作物与病虫害信息等等。网络信息技术正在改变因农业高度分散、生产规模小、时空变异大、量化与规模化程度差、稳定性和可控程度低等行业性弱点。

农业物联网,即在大棚控制系统中,运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,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,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件,可以为温室精准调控提供科学依据,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

它的应用是将大量的传感器节点构成监控网络,通过各种传感器采集信息, 以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

(二)国外农业物联网发展现状

以欧美为代表的世界发达国家,无论是政府还是企业都在物联网方面制定了自己的发展规划,并将依托互联网、网络信息技术来发展农业。

发达国家在农业信息网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面,全方位推进农业网络信息化的步伐,利用“5S”技术(GPS、RS、GIS、ES、DSS)、环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等,对农作物生产进行精细化管理和调控,有力地促进了农业整体水平的提高。

三、我国农业物联网产业现存的问题

(一)物联网面临的问题

1、缺乏核心技术自主知识产权

在物联网技术发展产品化的过程中,我国一直缺乏一些关键技术的掌握,所以产品档次上不去,价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这也是限制物联网发展的关键因素之一。

2、行业技术标准缺失

目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准:接口的标准化;数据模型的标准化。

3、产业链发展不均衡

和美国相比,国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。要大力发展农业物联网,在体制方面还有很多工作要做。产业链的合作需要兼顾各方的利益,而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下,物联网普及仍相当漫长。

4、不同行业间协作困难较多

物联网应用领域十分广泛,许多行业应用具有很大的交叉性,但这些行业分属于不同的政府职能部门,要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用,在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动,以开放的心态展开通力合作,打破行业、地区、部门之间的壁垒,促进资源共享,加强体制优化改革,才能有效的保障物联网产业的顺利发展。

5、盈利模式无经验供借鉴

物联网分为感知,网络,应用三个层次,在每一个层面上,都将有多种选择去开拓市场。目前并没有新型而且能成熟发展的商业盈利模式。   另外用户使用成本的壁垒及应用推广的安全等等都是亟待解决的问题。

(二)我国农业物联网存在的问题

我国的农业物联网方兴未艾,也存在着一些问题:一是发展有自身的困难,我国农业物联网发展自身存在产业化程度低、农产品流通市场化程度低、农业现代化水平低、农村金融不完善、农业科技普及不完善等众多问题;二是其发展模式尚未清晰;三是存在一定的风险,企业盈利模式还在探索之中;四是支农资金运用效率较低,缺乏一支高效、反应迅速、职能清晰的管理队伍,各辖区财政部门,办公开支及人员配备不尽合理,缺乏专业理财规划和监督。

四、应对措施

(一)技术支持

农业物联网的发展需要相应的技术支持,科技是第一生产力,农业物联网的发展首先要得到技术上的支持,只有这样农业物联网才有可能实现。

1、农业技术支持分类

农业技术支持包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方面。农业技术支持面大、范围广,还有在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用科技也应该进一步扩大。还可以进一步完善形成农业环境监控物联网。针对大规模农业园区设施农业和野外农田,离散部署无线传感器节点,组建无线传感器网络,对作物生长环境、农业气象要素,如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等进行动态实时采集,并通过GPRS/CDMA/3G移动通信网络实时传输至远程中心服务器,中心服务器接收存储数据,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以达到分布式监测、集中式管理。

2、技术支持案例

在北京大兴精准农业示范区,处处能体验到物联网“感知”农业的技术魅力。鲜切花生产基地的温室环境监测与智能控制系统,通过室内传感器“捕捉”各项数据,经数据采集控制器汇总、中控室电脑分析处理,结果即时显示在屏幕上。管理人员通过另一项技术——视频语音监控系统随时指挥。

像采育镇鲜切花生产基地这样,大兴已在5个镇、6个村示范推广精准农业技术,智能温室娃娃、室外气象自动监测、负水头精准灌溉、液肥精准施用、静电精准喷药等信息化专利技术,实时定量监控农作物在不同生长周期所需的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等,调节水肥药的投入,帮助农民实现更高层次的精耕细作。

许多地方已经开始积极的尝试农业远程诊断系统,该系统前端设备支持多种传感器接口,同时支持音频、视频功能,可以有效的为农业专家提供第一手的现场专业数据;此外,农业专家还可以通过PC终端登录农业诊断系统,实现远程控制灌溉等操作,解决了农业专家极为缺乏的现状。

该系统支持H.264 编码,能实现窄带宽下流畅视频传输,具有超低码率,带宽自适应功能。其单卡传输CIF 图像在2.5G网络环境下,最高可达8 帧/秒;双卡传输CIF 图像最高可达15 帧/秒;在3G网络环境下,可达15帧/秒。

前端设备是传感器接口、视频采集和无线传输为一体的智能采集终端,采用便携式设计,自带电源,一次充电可使用2~4个小时;支持可变倍摄像机,可调节摄像机,满足对诊断植物推近观察的需要。

后端软件平台支持灵活的管理和调度功能,满足一位专家对多个前端的农业咨询支持需要,支持农业专家远程双向语音对讲功能。

支持分级用户权限管理,采用数据流加密技术,保证网络通信安全。支持多种PTZ 协议,协议可扩展,工业标准的控制I/O。

(二)政策支持

农业是弱势产业,同时又是国民经济和社会发展的基础产业。农业经济是国民经济持续稳定快速增长的重要基石。长期以来,我国公共财政对三农欠账较多,近年来虽然加大了支农力度,并取得显著成效,但从总体来看,我国农业经济发展仍很缓慢,三农问题依然严峻。在这一历史环境下,如何认真贯彻落实中央提出的“工业反哺农业,城市支持农村”的大政方针,让有限的财政支农资金发挥出最大效益,促进农业经济尽快走向繁荣昌盛,为社会主义新农村建设奠定坚实的基础,是各级政府财政部门义不容辞的职责。

(三)资本支持

农村信贷方式单一、农民信息不畅、缺少创业资本等因素使得农村经济不能快速发展。各级政府应当积极引导通信、交通、具有农业科研实力的院校等相关科研单位与农民互利互惠;还应制订与之相适应的税收、财政政策实行惠农;应积极投资入股,通过设立政府担保基金、财政参股等方式成立中小企业贷款担保机构,在一定的基础上共享利益,缓解农民创业资金问题。

完善农村融资渠道,提高信贷资本,为农业物联网发展企业提供资金支持,大力发展农村信贷,为农业物联网的发展提供强有力的金融支持。

五、农业物联网展望

物联网技术应用市场正在全球范围快速增长,随着通信设备、管理软件等相关技术的深化,物联网技术相关产品成本的下降,物联网业务将逐渐走向全面应用。 农业无疑是物联网应用的重要领地。我国的农业物联网还有很长的路要走,还处于产业启动期,只有积极探索农业物联网的商业模式,降低农产品的成本,提高农产品的品质和生产效率,打造农产品的品牌,促进农业物联网从政府推动迈向市场驱动,突破规模化应用的障碍,多方合作、推动关键核心技术的突破以及重点领域应用的开拓,才能实现农业物联网的健康和可持续发展。

(作者单位:襄阳职业技术学院)

参考文献:

[1]刘海明.物联网技术在农业生产中的应用探究[J].农业与技术,2012,32(5):30.

[2]张伟,庞博,梁海鹏等.物联网技术在公共安全领域的应用初探[J].天津科技,2012(4):42-45.

[3]孙忠富等.物联网发展趋势与农业应用展望[J].农业网络信息,2010(5):5.

[4]管继刚,物联网技术在智能农业中的应用[J].通信管理与技术,2010(6):24.

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