物联网操盘智慧农业

中国农村网-农产品市场周刊2017-03-20 11:20:59

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 随着物联网等新一代信息技术加快与农业全面深入融合,信息化与农业现代化正在形成历史化交汇,农业信息化发展迎来了前所未有的发展机遇。充分利用物联网等信息技术改造传统农业,对农业生产要...

 随着物联网等新一代信息技术加快与农业全面深入融合,信息化与农业现代化正在形成历史化交汇,农业信息化发展迎来了前所未有的发展机遇。充分利用物联网等信息技术改造传统农业,对农业生产要素进行数字化设计、智能化控制、精准化运行、科学化管理,是加快建设智慧农业,推进农业现代化的必然选择。

  近年来农业部大力推进物联网在生产经营中的应用,信息技术正加快从实验室走进田间地头,走到圈舍鱼塘。国家物联网应用示范工程智能农业项目和农业部农业物联网区域试验工程深入实施,在全国范围内总结推广了426项节本增效农业物联网软硬件产品、技术和模式,有力推进了农业节本增效和生产智能化管理。

  本刊记者参考农业部于2016年底发布的《全国农业物联网发展报告》,梳理了我国农业物联网发展情况,选编了物联网在大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品质量安全追溯等方面的一些成功经验做法,以供广大读者研究参考,助力涉农工作者更好地搭上信息化快车,为加快农业现代化建设作出新贡献。

设施园艺类物联网应用模式

园艺生境 指间掌控

《农产品市场周刊》记者 王 欢

  设施园艺,是利用特定设施,人为创造适于作物生长环境的一种环境可控制农业。要人为创造作物所需的光温等环境,现代科技的力量就显得愈加重要,设施园艺与物联网应用相结合也是必然趋势。

  国外早在20世纪后期就开始研发网络化、分布式的温室环境控制系统,并在设施农业方面开展了广泛应用。英国无线系统公司开发了基于无线设备的花园温室霜冻和入侵警报系统、远程通风加热控制系统、无线洒水系统等。日本的四国电力集团利用基于以太网的嵌入式网络技术开发了双向远程监控系统,能够实时动态获得温室的环境参数和视频图像,从而实现更大范围的温室远程自动化管理。

  我国设施园艺物联网应用主要包括温室二氧化碳浓度、空气温湿度、土壤温度与含水量、光照强度等环境参数与作物长势等现场视频图像信息的远程实时精确采集、数据的可靠传输、系统分析决策与卷帘机、自动灌溉与施肥等现场设施的自动控制等环节。这些应用多集中在大型农业企业或专业生产合作社,大幅度提高了劳动生产率,减少了用工量,提高了管理水平。记者列举了在设施园艺领域里,两个具有代表性的物联网综合应用系统。

  棚室环境综合监控

  该系统将不同功能的设施环境监测传感器以ZigBee(一种短距离、低功耗的无线通信技术)组网,然后采用3G/4G网络与互联网连接,设置专门数据服务器采集与存储数据(或云存储),在一个统一的运行控制平台基础上运行,可实现温室环境自动监测、灾害报警、智能卷帘加温与补光等环境调控功能,适用于设施种植业日常生产精细化管理需求,实现智能化监控、人工辅助管理温室的目的,有效解决现代农业园区大面积环境监控,提高生产管理自动化和精细化水平,并对出现的气象灾害及时预警,有效减少灾害损失,提高生产效益。主要功能包括:

  一是实时监测功能。通过传感设备实时采集温室(大棚)内的空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤水分含量、土壤温度、土壤溶液电导度,以及棚外气温、光照强度、风速、风向、雨(雪)量气象等数据;将数据通过移动通讯网络传输给服务管理平台,服务管理平台对数据进行分析处理。

  二是远程智能控制功能。安装有电动卷帘,排风机、电动灌溉系统等机电设备的温室设施,可实现远程控制功能。用户可通过手机或电脑登录系统,控制温室内的水阀、排风机、卷帘机的开关;也可设定好控制逻辑,系统会根据内外情况自动开启或关闭卷帘机、水阀、风机等大棚机电设备。

  三是查询功能。手机或电脑登录系统后,可以实时查询温室设施内的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备操作记录、历史照片等信息;登录系统后,还可以查询当地农业部门或企业提供的农业政策、市场行情、供求信息、专家通告等,实现有针对性的综合信息服务。

  四是报警功能。报警功能需预先设定适合条件的上限值和下限值,设定值可根据农作物种类、生长周期和季节的变化进行修改。当某个数据超出限值时,系统立即进行现场声光报警,或将报警信息通过网络发至用户控制平台或用户手机,提示用户及时采取措施或进行自动调整。

  农场管理系统

  农场管理系统集成人力资源管理、生产管理系统、物资管理、农产品仓储、物流系统、销售系统、溯源系统和财务系统等几大核心模块。旨在以设施园艺企业运营为中心,协调生产园区所有资源为根本,减轻管理难度,优化信息综合处理能力,提高现代化管理水平。

  目前,我国已经研制开发出上述单一模块的专用软件和相配套的硬件装备,并形成了很好的商业软件市场。主要模块功能具体如下:

  一是人力资源管理。可对园区管理、生产、经营的人力资源获取、整合、开发、利用等方面所进行的计划、组织、领导、控制,充分发挥各类人员的潜力和积极性,提高工作效率,达成计划目标。

  二是生产管理系统。制定品种、生产、加工、贮运等系列成套标准,形成涵盖产前、产中、产后全过程的农业标准体系。实现用标准化组织生产、评价质量、规范流通、指导消费、促进出口的目标。

  三是物资管理。建立在整个生产园区生产资料统购、统管、统用的物资管理制度基础上,实现采购、集中管理、发放、盘点等功能。

  四是农产品仓储。具体包括:标准化管理。出入库使用无线射频识别技术(RFID电子标签),实时采集存储品名、产地、生产者、采收期、产品质量等级、产品执行标准编号等信息。仓库环境管理。实时监控仓库温度、湿度等环境信息。预警查询管理。错误操作告警、仓库环境告警、过期食品告警、库存超量/不足告警等预警管理。

  五是物流系统。具体包括:智能化订单与采收管理。采收管理系统调取并分析交易中心订单,自动生成采收计划,工作人员根据订单采收,提高采收工作效率;避免盲目采收造成的农产品损耗与存储消耗。最大保证消费者订购农产品新鲜程度。运输过程管理。采用RFID温度标签,对物品运输过程中的温度和时间变化进行监控,结合GPS、GPRS技术实现车、物、地点、温度环境的信息化统一,同时实现实时的监管,并可形成有效的追溯信息。车辆管理。采用电子标签和GPS系统对每辆运输车辆进行记录和管理。

  六是销售管理系统。由基于手机APP和网页的农产品电子商务平台、基于社区智能终端一体化点购系统、以及消费者体验和物流配送服务三部分组成。可实现消费者通过服务门户了解到农场的环境、特色、服务、产品等信息,可通过远程监控视频看到农场实时风景与农作物种植情况,可以追踪物流配送过程,实现从田间到餐桌的一体化管理与服务。

  七是产品溯源系统。利用射频识别(RFID)技术或二维码技术,并依托网络技术及数据库技术,实现信息融合、查询、监控,实现农产品安全预警机制。消费者可通过零售的终端机、互联网或手机APP等方式进行查询农产品从基地到餐桌的全过程,让农产品安全有保障。

  八是财务管理系统。为用户提供符合我国财务的多种格式的凭证和账簿;银行、现金日记账,数量账,往来账、多栏账,总账,明细账等。

  目前,这些物联网技术在全国多地得到应用,效果显著。例如北京市在8个区县23家生产规模大、基础条件好、辐射带动作用强的园区(基地),建设了5000亩设施农业物联网技术核心应用示范区,各园区(基地)大幅减少了劳动用工,工作效率平均提高50%以上;减少了黄瓜靶斑病、西红柿叶霉病等病害的发生,与温室相比,减少水肥药的使用以及挽回病害造成的损失达到20%;种植的黄瓜、西红柿的产量和品质显著改善,商品率提高到85%左右。

  在青海省乐都县的5个项目点共安装了50套温室环境监控设备,每个温室面积约为850平方米,使用温室环境监控及自动化灌溉系统后,可及时调整温室的温度、湿度、光照、灌溉条件等,每个温室可增产增收15%以上。

  随着越来越多的人了解物联网技术带来的好处,物联网在设施园艺中的应用也一定会越来越广泛,并不断发展进步,让人们在设施园林中拥有更强大的“操控自然”的能力。


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