朱琳琳

（漯河市農(nóng)業(yè)信息中心，河南漯河462000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代信息技術(shù)融合發(fā)展的新模式，是農(nóng)業(yè)信息化的重要內(nèi)容，也是“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的重要體現(xiàn)形式和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。蔬菜生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體，其現(xiàn)代化水平在一定程度上代表著整個(gè)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化水平[1,2]。建設(shè)以蔬菜種植為主的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，能夠幫助基層農(nóng)技人員全面及時(shí)掌握蔬菜苗情、墑情、病蟲狀況以及災(zāi)情變化情況，快速準(zhǔn)確地提供應(yīng)對(duì)舉措，實(shí)現(xiàn)菜田監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、菜田動(dòng)態(tài)可視化和田間管理科學(xué)化，對(duì)全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要的推動(dòng)作用和決定性作用[3]。

1 蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要組成

1.1 環(huán)境因子采集與分析系統(tǒng)

環(huán)境因子采集與分析系統(tǒng)是通過實(shí)時(shí)采集空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤含水率、風(fēng)速、風(fēng)向、光照度、蒸發(fā)量、降雨量、結(jié)露、有效光合因子、太陽總輻射等環(huán)境因子，運(yùn)用開發(fā)的不同軟件，模擬農(nóng)作物生長(zhǎng)趨勢(shì)，以達(dá)到預(yù)測(cè)災(zāi)害和病蟲發(fā)生關(guān)系的目的。

1.2 菜地遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該子系列主要包括選時(shí)錄像、抓拍圖片、數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)上傳、儲(chǔ)存。菜地遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)行野外錄像、拍照，為管理人員監(jiān)控墑情、滴灌、天敵及微生物等測(cè)控實(shí)施過程提供了便利。該系統(tǒng)也是基層測(cè)報(bào)員的“千里眼”，證明測(cè)控模型的診斷效果，尤其能在惡劣環(huán)境下完成監(jiān)測(cè)工作。

1.3 蟲情信息自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)

通過軟件開發(fā)，實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程自動(dòng)采集圖像、數(shù)據(jù)，由昆蟲模型做自動(dòng)誘蟲處理。借助于該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)示范區(qū)野外昆蟲誘集、紅外處理、時(shí)段取像、信息無線傳輸，是及時(shí)、準(zhǔn)確掌握昆蟲發(fā)生規(guī)律的智能化植保裝置。與環(huán)境因子信息采集與分析系統(tǒng)結(jié)合使用，運(yùn)算出不同昆蟲發(fā)生的周期模型和防控模型。

1.4 病情信息自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)

通過軟件開發(fā)，對(duì)氣流定量、定時(shí)采集，由病情數(shù)據(jù)分析模型，自動(dòng)培養(yǎng)、成像、實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)病菌孢子圖像。病情信息自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)具有孢子自動(dòng)識(shí)別、孢子自動(dòng)捕獲、培養(yǎng)觀察、多角度成像等功能，為研究和掌握各種病菌孢子萌發(fā)條件與規(guī)律提供了便利。在孢子自動(dòng)捕捉功能的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)升級(jí)為無人值守自動(dòng)完成培養(yǎng)、成像功能，對(duì)植物病害、有益菌情況進(jìn)行全方位研究，以達(dá)到有效控制有害菌危害，發(fā)揮有益菌控制病蟲害的作用。

1.5 專家決策系統(tǒng)

專家數(shù)據(jù)庫涵蓋不同專業(yè)，通過審核、符合條件的專家可由管理權(quán)限的物聯(lián)網(wǎng)管理人員進(jìn)行錄入、調(diào)整。根據(jù)不同專業(yè)特長(zhǎng)、蔬菜種類等，專家?guī)炜蛇M(jìn)行劃分歸屬管理。

專家根據(jù)氣象、節(jié)氣、農(nóng)情等因素，定時(shí)或不定時(shí)地對(duì)環(huán)境因子采集與分析系統(tǒng)、菜地遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、蟲情信息自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)、病情信息自動(dòng)采集與分析系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行察看、對(duì)比、交流、診斷、預(yù)測(cè)；并得出正確、最佳的處理意見，經(jīng)整理、匯總后反饋存儲(chǔ)于不同類別的蔬菜管理分類模塊。

1.6 信息發(fā)布系統(tǒng)

建有與手機(jī)銜接的信息傳送端口，基層農(nóng)技人員根據(jù)專家提出的管理意見、建議，編制成簡(jiǎn)短、易懂的信息，通過相應(yīng)的問題模塊及時(shí)發(fā)送到所轄區(qū)域的菜農(nóng)手機(jī)上。

為了避免系統(tǒng)故障耽誤使用，在信息發(fā)布系統(tǒng)中同時(shí)設(shè)置了系統(tǒng)發(fā)生故障自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到自身出現(xiàn)異常時(shí)隨即以短信或其它方式及時(shí)通知到相關(guān)的管理人員。

2 蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的作用

2.1 實(shí)現(xiàn)蔬菜信息采集的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化

各類信息采集設(shè)備安置在無人值守的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，使蔬菜苗情監(jiān)測(cè)和病蟲害測(cè)報(bào)工作從眼觀手查方式轉(zhuǎn)換到信息化模式，可大量節(jié)省人力物力，且觀測(cè)不受地理、氣候等因素的影響，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)菜情監(jiān)控工作由傳統(tǒng)操作方式向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化和科學(xué)化方向的轉(zhuǎn)型。

通過半徑10 km的無線傳輸信息，將數(shù)據(jù)發(fā)送到任一設(shè)有互聯(lián)網(wǎng)的接收站（點(diǎn)），通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇h級(jí)、市級(jí)、省級(jí)等有監(jiān)控權(quán)限的操作控制中心，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物病蟲測(cè)報(bào)信息資源共享。

2.2 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息的可視化和生產(chǎn)指導(dǎo)的精準(zhǔn)化

蔬菜生產(chǎn)過程中，工作人員可通過電腦、手機(jī)等載體隨時(shí)登錄物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，查詢蔬菜長(zhǎng)勢(shì)、長(zhǎng)相，查看菜地各類氣象信息和病蟲害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全天候可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控，并針對(duì)監(jiān)控實(shí)況，觀察蔬菜特征，如缺肥癥狀、病蟲害情況，建立短期和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

通過數(shù)據(jù)收集分析與整理，建立資料和數(shù)據(jù)庫，及時(shí)掌握蔬菜生產(chǎn)發(fā)育狀況及病蟲害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)反饋給專家系統(tǒng)，根據(jù)專家做出的研判、決策，迅速作出應(yīng)對(duì)處理，為蔬菜生產(chǎn)保駕護(hù)航。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

3.1.1 節(jié)本增效

蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建成后，可根據(jù)數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)苗情和病蟲害發(fā)生及時(shí)監(jiān)測(cè)，使病蟲害在最佳時(shí)間得到防控，從而減少防治投入。此外，在蔬菜生產(chǎn)管理上，技術(shù)人員可利用蔬菜大棚生產(chǎn)操作系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)大棚蔬菜澆水、施肥、加溫、卷簾等進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制，以降低人工成本，提高蔬菜種植效益。

3.1.2 提質(zhì)增效

在蔬菜生長(zhǎng)過程環(huán)境上，可以利用物聯(lián)網(wǎng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蔬菜生長(zhǎng)的環(huán)境信息、養(yǎng)分信息和病蟲害情況。利用環(huán)境測(cè)量的相關(guān)傳感器準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地獲取土壤水分、環(huán)境溫濕度、光照情況，配合控制系統(tǒng)，調(diào)理蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境，改善蔬菜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)蔬菜的病蟲害暴發(fā)時(shí)期，維持其最佳生長(zhǎng)環(huán)境條件。通過對(duì)病蟲害的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，提高防控質(zhì)量和效果，進(jìn)而提高蔬菜質(zhì)量。

3.1.3 減災(zāi)增效

根據(jù)傳輸?shù)臍庀髷?shù)據(jù)，氣象專家可以預(yù)測(cè)天氣狀況，與農(nóng)業(yè)專家結(jié)合，及時(shí)對(duì)農(nóng)民進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)，采取預(yù)防措施，有效避免或減輕災(zāi)害性天氣對(duì)作物造成的危害。而且在發(fā)生不可預(yù)測(cè)的突發(fā)性自然災(zāi)害時(shí)，可以及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)，采取補(bǔ)救措施，將危害降到最低。

3.1.4 對(duì)接市場(chǎng)，調(diào)整生產(chǎn)

在蔬菜的收獲階段，技術(shù)人員也同樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，把采集到的有關(guān)蔬菜生長(zhǎng)的各種信息進(jìn)行匯總，反饋到前端，從而在蔬菜種植收獲階段進(jìn)行更精準(zhǔn)的測(cè)算，為蔬菜銷售提供基礎(chǔ)信息。

3.2 社會(huì)效益

3.2.1 保障蔬菜安全

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)管理的精準(zhǔn)化，有效控制化肥、農(nóng)藥等危害健康的物質(zhì)殘留問題，而食品安全溯源技術(shù)更是為食品安全監(jiān)控提供了保障。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)投入、過程管理的精準(zhǔn)化。在生產(chǎn)投入上，蔬菜生產(chǎn)者可以通過遙感、傳感器件等技術(shù)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的各個(gè)要素進(jìn)行準(zhǔn)確信息參數(shù)感知，進(jìn)而精準(zhǔn)確定水、肥、藥等要素的投入量，實(shí)現(xiàn)投入精準(zhǔn)化。在生產(chǎn)管理上，區(qū)域站物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)發(fā)送蔬菜生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)、病蟲數(shù)據(jù)信息，建立數(shù)據(jù)庫模型，為農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供基礎(chǔ)信息，并為分析病蟲發(fā)生規(guī)律及蔬菜生產(chǎn)科學(xué)化決策提供依據(jù)。

3.2.3 平衡農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，通過將傳感器件集成到機(jī)械裝備上可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)產(chǎn)，使得蔬菜產(chǎn)量預(yù)測(cè)和精確測(cè)產(chǎn)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，有助于引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)平衡發(fā)展，避免因信息不對(duì)稱所導(dǎo)致的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡；以及引發(fā)的菜農(nóng)增產(chǎn)不增收等問題。

3.2.4 減少勞動(dòng)強(qiáng)度

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了蔬菜生產(chǎn)管理的遠(yuǎn)程化和自動(dòng)化，減少了蔬菜從業(yè)者到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)的必要性。同時(shí)，蔬菜病蟲害測(cè)報(bào)工作也從眼觀手查方式轉(zhuǎn)換到信息化模式，提高了工作效率和服務(wù)的精準(zhǔn)性，減少了測(cè)報(bào)人員的工作量。

3.3 生態(tài)效益

3.3.1 保護(hù)生態(tài)環(huán)境

通過精確、科學(xué)的數(shù)字化控制手段進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)和管理，可以有效避免用藥、施肥、灌溉等行為的不科學(xué)性，從而起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。同時(shí)，該系統(tǒng)提高了對(duì)蔬菜有害生物預(yù)警的準(zhǔn)確性，可以在大范圍內(nèi)開展以生物防治為主的病蟲害綜合防控技術(shù)，維護(hù)生物鏈的平衡，促進(jìn)生態(tài)和諧。

3.3.2 節(jié)約能源

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，可以有效減少水、肥、藥等投入品的使用量，節(jié)約投入成本。生產(chǎn)管理的遠(yuǎn)程化和智能化減少了農(nóng)業(yè)從業(yè)者到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的必要性，降低了基于人的實(shí)體流動(dòng)而產(chǎn)生的能源資源消耗。