基于农业物联网技术的智能农业产业发展现状研究

基于农业物联网技术的智能农业产业发展现状研究引言目前，信息技术正日益深刻地改变着世界经济格局、社会形态和人类生活方式，同时也被广泛应用于农业各个领域。智能农业或信息化农业是现代科学技术革命对农业产生巨大影响下逐步形成的一个新的农业形态，其显著特征是在农业产业链的各个关键环节，充分应用现代信息技术手段，用信息流调控农业生产与经营活动的全过程。在智能农业环境下，信息和知识成为重要投入主体，并能大幅度提高物质流与能量流的投入效率，智能农业是现代农业发展的必然趋势和高级阶段。在加快传统农业转型升级的过程中，智能农业将成为发展现代农业的重要内容，为加快发展农村经济，进一步提高农民收入提供新的经济增长极；为加快农业产业化进程，增强农业综合竞争力提供新的技术支撑。1智能农业是现代农业的重要标志和高级阶段1.1智能农业的基本特征托普物联网指出智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统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量粮库的温湿度平衡。现代农业相对于传统农业，是一个新的发展阶段和渐变过程。智能农业既是现代农业的重要内容和标志，也是对现代农业的继承和发展。其基本特征是高效、集约，其核心是信息、知识和技术在农业各个环节的广泛应用。1.2智能农业的产业特征智能农业是一个产业，它是现代信息化技术与人的经验与智慧的结合及其应用所产生的新的农业形态。在智能农业环境下，现代信息技术得到充分应用，可最大限度地把人的智慧转变为先进生产力，通过知识要素的融入，实现有限的资本要素和劳动要素的投入效应最大化，使得信息、知识成为驱动经济增长的主导因素，使农业增长方式从主要依赖自然资源向主要依赖信息资源和知识资源转变。因此，智能农业也是低碳经济时代农业发展形态的必然选择，符合人类可持续发展的愿望。1.3现代的智能农业智能农业被列入政府主导推动的新兴产业，表明智能农业时代的到来，智能农业与现代农业同步发展，使现代农业的内涵更加丰富，时代性更加鲜明，先进性更加突出，必将极大地提升农业现代化的发展步伐。2物联网技术是智能农业的重要支撑物联网是以感知、识别、传递、分析、测控等技术手段实现智能化活动的新一代信息化技术，其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。因此，物联网在农业领域的广泛应用，既是智能农业的重要内容，也是现代农业的强大技术支撑，同时，智能农业的发展也将为物联网技术在农业领域的应用提供无限广阔的市场。物联网四大技术2.1物联网技术引领现代农业发展方向智能装备农业现代化的一个重要标志，物联网等技术是实现农业集约、高效、安全的重要支撑。这些技术在农业中广泛应用，可实现农业生产资源、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据共享，以保证产前正确规划而提高资源利用效率；产中精细管理而提高生产效率，实现节本增效；产后高效流通并实现安全追溯。农业物联网技术的发展，将会解决一系列在广域空间分布的信息获取、高效可靠的信息传输与互联、面向不同应用需求和不同应用环境的智能决策系统集成的科学技术问题，将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器，也将为培育物联网农业应用相关新兴技术和服务产业发展提供无限的商机。农业物联网在提升农业智能化水平，推动农业现代化的进程中将具有广阔的应用前景。智能农业系统构造图2.2物联网技术推动农业信息化、智能化应用各种感应芯片和传感器，广泛地采集人和自然界各种属性信息，然后借助有线、无线和互联网络，实现各级政府管理者、农民、农业科技人员等“人与人”相联，进而拓展到土、肥、水、气，作物、仓储和物流等“人与物”相连，以及农业数字化机械，自动温室控制，自然灾害监测预警等“物与物”之间相联，并实现即时感知、互联互通和高度智能化。2.3物联网技术提高农业精准化管理水平在农业生产环节，利用农业智能传感器实现农业生产环境信息的实时采集和利用自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送。通过物联网技术监控农业生产环境参数，如土壤湿度、土壤养分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等，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，同时可提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率。2.4物联网技术保障农产品和食品安全在农产品和食品流通领域，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农产品和食品追溯系统，可实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视数字化管理，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，可实现农产品和食品质量安全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，不仅实现农产品和食品的数字化物流，同时也可大大提高农产品和食品的质量。2.5物联网技术推动新农村建设通过互联网长距离信息传输与接近终端小范围无线传感节点物联网的结合，可实现农村信息最后落脚点的解决，真正让信息进村入户，把农村远程教育培训、数字图书馆推送到偏远村庄，缩小城乡数字鸿沟，加快农村科技文化的普及，提高农村人口的生活质量，加快推进新农村建设。3智能农业是国家发展现代农业的战略选择3.1农业的重要地位“十二五”时期是国家全面实现小康并向基本实现现代化迈进的重要时期，也是加快转变发展方式、推动经济转型升级的关键阶段。要实现这一目标，必须把稳定发展农业经济作为全部工作的重中之重，用现代装备武装农业、现代科技提升农业、现代理念营农业、现代知识培训农民，进一步加快推进农业现代化建设，提高农业综合生产能力、抗风险能力和市场竞争能力。3.2现代农业的制约因素目前，国家在加快推进农业新兴产业发展，力争率先实现农业现代化过程中还存在不少制约因素，主要表现在：一是农业本身是“露天工厂”，在农业生产过程中对自然环境和生长因子的控制水平不高，农业生产风险的不确定性和动物疫情变化的突发性难以掌控，农业生产成本持续提高，农产品价格不确定，农民收益不稳定。二是产业化发展水平还不适应现代市场经济要求，以高新技术应用为主的农业高效规模化水平不高；农业组织化还处于初级阶段；农业总体上看，生产与消费脱节，经营与市场分离，土地利用分散，农民与市民分隔等状况还未有根本改变，农业生产还未形成产前、产中、产后全过程紧密链接，生产、流通、消费相互衔接的现代农业产业体系。三是农业信息化水平不高，信息技术在农业生产、流通、管理、监控等各个环节的应用不够广泛，缺少典型示范。智能农业在现代农业中的显示度不高，严重影响了农业资源利用率和生产效率的提高。四是农业生态环境问题越来越突出，农村面源污染治理压力较大，传统农业生产方式和管理模式已难以为农产品质量与安全提供可靠保障。五是农业的功能单一，农业的生产功能、文化功能、生态功能、休闲功能等综合功能远未协调发展起来，农业服务产业化水平不高，农业外延功能潜力有待大力挖掘和开发利用，着力提高农业的品牌效应、区域特色和综合竞争力。农业信息技术和智能农业的应用将为解决以上问题提供有效手段。在江苏农业资源十分匮乏、劳动力资源十分紧缺的省情下，加强智能农业的应用，对于突破江苏农业产业发展瓶颈，改变粗放的农业经营管理方式，提高动植物生产管理科学化水平，提高农业资源利用效率，提高疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展，实现江苏“两个率先”的战略目标，具有十分重大的意义。4国家智能农业产业发展的目标任务和重点方向以转变农业发展方式，提高农业规模化、产业化、标准化、集约化、信息化水平为目标，构建以物联网技术装备为基础、高新科技为支撑、现代经营为特征，劳动生产率高、土地产出率高、综合效益高的现代农业产业体系，为贯彻落实江苏省委、省政府又好又快推进“两个率先”的重大战略决策部署，加快江苏农业现代化进程作出贡献。4.1农业自然资源与产地环境智能监测研究与应用充分应用物联网感知、监测与智能评估等关键技术，建立农产品生产源头自然资源环境动态监测网络，构建适用于不同地域特征和类别的农产品产地环境质量评估模型，集成开发作物生长环境质量监测与评估综合知识系统，为农业产业发展提供安全可靠保障。环境资源监测系统关键技术适用于大田环境的关键参数传感器产业化集成技术，服务于传感器网络优化的地理环境参数的提取与重构技，复杂地理环境下农业物联网多维模型的实时交互与协同技术基于空基传感器组网的区域尺度农业主要灾害因子快速获取技术空地传感器网络支持下的农业多源数据同化与时空尺度转换技术。4.2农作物生产生命周期物联网技术研究与应用以建设新型农业产业形态为目标，以有机粮食生产、设施园艺生产（蔬菜、食用菌、花卉）、设施养殖业生产（畜禽、水产）等为实施对象，集成应用物联网实时感知与监测技术、自组织通信网络技术、智能管理决策技术、综合信息服务技术、云计算与云服务技术等，建设较大规模的以物联网技术装备综合应用为显著特征、与高效集约、绿色低碳生产技术相结合的高水平智能化、产业化、标准化现代农业示范区，实现对主要作物生长信息实时感知、智能诊断、精确调控与智慧管理，以引领设施作物向高产出、高效益、安全优质、低碳环保方向发展。4.3农产品质量安全物联网技术研究以国家食品安全标准为目标，应用物联网溯源与质量控制技术，对示范区农业资源与生长环境实施智能监控，为安全生产提供技术支撑；对农业生产过程及农产品产后初加工、包装、物流、配送实施全程智能跟踪标识，构建从产地到餐桌全过程、从生产到消费全领域的集中管控质量认证体系和检验检测体系，为消费者提供农产品安全保障。4.3农产品质量安全物联网技术研究以国家食品安全标准为目标，应用物联网溯源与质量控制技术，对示范区农业资源与生长环境实施智能监控，为安全生产提供技术支撑；对农业生产过程及农产品产后初加工、包装、物流、配送实施全程智能跟踪标识，构建从产地到餐桌全过程、从生产到消费全领域的集中管控质量认证体系和检验检测体系，为消费者提供农产品安全保障。针对农产品质量安全监测与溯源需求，从原材料供应、产品生产过程、产品质量检测、产品加工、物流配送、仓储、零售及消费等各环节对农产品状态进行跟踪与控制，形成完整的农产品生产全过程的可追溯，实现农产品“从产地到餐桌”的全程质量控制和过程跟踪与追溯。4.4构建基于物联网的农村综合信息服务平台针对农村信息服务最后一公里的难题，综合运用智能推送技术、自组网络技术、无线网络技术、触摸屏技术、智能终端技术等，构建基于物联网的农业综合信息服务平台，面向广大农民，实现农村综合信息智能推送服务。主要内容包括：①开发农村信息智能服务综合管理系统软件，集现代农村远程教育、农业远程视频诊断、农村信息定制服务、农民电话咨询等功能为一体，切实解决农村信息服务最后一公里难题；②以简化直观、易用方便为特点，以农村社区（村）或农业企业建立信息终端服务站点，以智能触摸屏一体机作为载体，研制适用于农民使用的“农村信息一点通”配套信息服务终端新技术产品；③以集成化的农业知识库群为信息资源保障，以有线网络与无线网络相结合，构建信息服务管理中心，实现对前台应用系统的数据支持和集中管理，以及信息的发布和内部传