主要应用在设施农业中。对温室各项参数的监测是目前研发的热点,并取得了很好的成果。
北京旗硕基业科技有限公司研发的“农用通”已在全国六省市得到了广泛应用,是2010年中国特色农产品博览会上的金奖产品。它由传感器、无线采集器、智能网关、无线控制器、监控管理系统5个基本部件组成,可采集空气温度、空气湿度,土壤温度,土壤湿度,光照强度,二氧化碳浓度6种常用环境参数,结合3G通讯技术、图像监测技术,对温室环境进行有效地监测控制,节省成本,增产增收
由中国农业大学李道亮教授主编的《农业物联网导论》一书近日由科学出版社隆重推出。该书是科学出版社 “十二五”规划的重点系列—— “物联网工程专业系列教材”中的一本。该系列定位高端,从作者筛选、内容锤炼、装帧设计等封面都严格要求,在业界享有盛誉。
农业是物联网技术的重点应用领域之一,也是物联网技术应用需求最迫切、难度最大、集成性特征最明显的领域。但是农业物联网基本的理论框架是什么?它的技术基础和技术体系是什么?它在农业中的解决方案是什么?它的产业化体系又是什么?如何快速推进?随着农业物联网在全国各地实践的突飞猛进发展以及相关高校物联网工程专业特别是农业院校农业物联网专业的设置,迫切需要系统、全面、客观地回答上述问题。而《农业物联网导论》一书则对以上问题进行了系统整理和总结。
《农业物联网导论》一书的特色及创新之处主要表现在如下几个方面:①系统性:系统地从全面感知、可靠传输、智能处理、集成应用四方面对农业物联网的技术架构、基本原理、关键技术、应用案例进行了系统阐述,对各个组成部分之间的逻辑关系、地位和作用进行了详细论述;②先进性:本书介绍的大部分农业信息感知设备和农业物联网服务平台均属于团队十几年的自主研发成果,部分研究成果经鉴定为已达国际先进水平,并对每部分的发展趋势和方向进行了大胆预测和评述; ③实用性:本书中的研究成果已经在江苏、山东、广东、湖南、湖北、北京、上海、天津等全国20余省市开展了应用示范,可以指导农业物联网实际应用者和建设者开展具体工作,也可指导研究生从事相关研究工作。
本书适合高等农业院校电子、自动化、通信、计算机和农业物联网工程等相关专业作为专业教材使用,也适合其他专业作为选修教材使用,亦适合农业信息化领域的科研工作者和相关企业人员参考阅读。希望本书首先能作为一本入门的教材供大学和相关研究机构使用,其次也尽量使其成为农业物联网工程建设的一本指导书,用于指导各级农业管理部门、农业龙头企业、农业合作社开展相关建设工作,更希望本书也能成为一本通俗的读物,引起农业物联网爱好者的共鸣。
随着第四次工业革命的快速发展,信息科学技术和多领域科学技术深度融合,诱发新的产业技术革命。新一代信息 科技 与农业的深度融合发展,孕育了第三次农业绿色革命——农业的数字革命,使农业进入了网络化、数字化、智能化发展的新时代。
在农业数字革命的推动下,世界农业产生了两大变革:一是产生了以 智慧农业 为代表的新型农业生产方式,让农业生产更加“智慧”、更加“聪明”;二是促进了 农业数字经济 发展,激活了“数据要素”的价值潜能,赋能数字农业农村新发展。
2020 年中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》再次对智慧农业的发展给出了指导:“依托现有资源建设农业农村大数据中心,加快物联网、大数据、区块链、人工智能(AI)、第五代移动通信网络(5G)、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用”
智慧农业是依托互联网技术、大数据以及远程监控等现代高 科技 对传统农业进行科学化管理,在农业经营与管理的过程中实现资源消耗最低、环境破坏最少,进而实现农业生产成本的降低,实现农业现代化、智能化发展。智慧农业是农业发展的高级阶段,也是农业发展的必然趋势,从管理学角度而言,智慧农业的生产率及能源使用效率更高。
近10来,美国、英国、德国、加拿大、日本、韩国等农业发达国家高度关注智慧农业的发展,从国家层面进行战略部署,积极推进 农业物联网、农业传感器、农业大数据、农业机器人、农业区块链 等智慧农业关键技术的创新发展。
2015年,加拿大联邦政府预测与策划组织发布了《MetaScan3:新兴技术与相关信息图》,指出土壤与作物感应器(传感器)、家畜生物识别技术、农业机器人在未来5-10年将颠覆传统农业生产方式。日本2015年启动了“基于智能机械+智能IT的下一代农林水产业创造技术”项目,核心内容是“信息化技术+智能化装备”。
2017年,欧洲农机工业学会提出了“农业40(Farming40)”计划,强调智慧农业是未来欧洲农业发展的方向。
2018年,美国科学院、美国工程院和美国医学科学院联合发布《面向2030年的食品和农业科学突破》报告,重点突出了传感器、数据科学、人工智能、区块链等技术发展方向,积极推进农业与食品信息化。美国NSTC“国家人工智能研发战略计划”中,将农业作为人工智能优先应用发展的第10个领域,资助农业人工智能 科技 的中长期研发;美国农业部“2018-2022年战略规划”中,突出了农业人工智能、自动化与遥感技术的应用。
根据国际咨询机构(Research andmarket)分析,2019年全球智慧农业市值167亿美元,2027年将达到292亿美元,2021-2027年全球智慧农业市值年复合增长率(Compound annual growthrate,CAGR)将达到97%。
目前,国际上以美国为代表的大田智慧农业、以德国为代表的智慧养殖业、以荷兰为代表的智能温室生产以及以日本为代表的小型智能装备业,均取得巨大进步,形成了相对成熟的技术与产品,而且还形成了商业化的发展模式,为我国发展智慧农业提供了可借鉴的经验。
我国2014年提出“智慧农业”的概念,与美国相比落后大约30年。我国农业上应用信息技术起步较晚但发展较快。由于我国区域间经济发展不均衡,智慧农业在不同地区发展差异较大,东部地区因地理优势和经济因素在智慧农业发展上取得了显著成果,西部地区山区多,发展相对较慢,并且还存在原始的传统农业。我国智慧农业的发展在2009-2015年进入缓慢增长期,2016-2020年进入快速增长期。
我国智慧农业科学研究在实验室中的进展迅速,但在实际应用中进展缓慢,并且依托现代化农业设施的发展,主要集中在农田改造、水利设施、电力设施等方面。部分地区发挥其独特优势,尽管总体经济落后。
2016 年,新疆地方政府大力倡导智慧农业概念,新疆生产建设兵团利用智能专家系统与专家智慧库等技术在呼图壁县红柳塘示范园区进行棉花种植生产布局,并重点建设了“123工程”,因地制宜,大大推进了当地棉花产业体系的快速发展。
近年来,浦东新区在智慧农业发展中成果显著。第一,初步建立了智慧农业发展体系,建立了大数据中心、智慧农业工作机制和研发平台;第二,建立“农民一点通”和“惠农通”等服务平台,加强对农民生产技术上的指导;第三,建立了田间档案记录及二维码管理的农产品监控与追溯系统,及时记录农产品生产过程中的播种、施肥、施药等各种数据,为农产品的质量安全提供保障;第四,物联网建设试点初步建立,现有19家智慧农业示范基地,主要利用传感器在大棚中运用“水肥一体化”技术进行生产;第五,推动智慧农业发展的同时带动了一批高 科技 企业,例如:上海孙桥农业园区、多利农庄等。
2020年,广东建立了以政府为引的投资引入民间资本,通过“1+4+N”模式发展智慧农业,即以“基础设施、平台载体、龙头企业和新型农民”为核心要素,优先在农业生产经营管理及农产品质量安全等N个场景和领域进行推广应用,获得了良好的效果。
目前,从我国农业生产模式及农民文化素质角度来看,智慧农业存在应用难题。由于我国农村人均占地少且文化素质不高,大部分农业生产采用包干到户及分散经营的小农生产,因此在模式上和技术上存在推广难题。
比如,想要实现农业生产转型发展智慧农业的农户只能自己出资购买相应的设备及软件服务,这一方面将给农民带来较大的经济压力,另一方面也会提升农民的生产经营风险。同时,对于新兴互联网技术而言,我国在应用方面还未实现标准规范化发展,许多传感器、智能设备及机械设备之间无法形成数据信息共享,致使不同厂家的产品只能独立化运营,无法形成规模化发展,同样不利于智慧农业的发展。
其次,在农业数据共享方面,不仅我国农村地区信息化建设成熟度不同,导致无法建成健全的农业信息数据共享平台。同时,由于我国农业统计数据部门较为且各部门的信息化发展程度与技术也存在差异性,进一步加剧了农业数据共享体系建设。具体发展问题包括:不同农业数据统计部门根据自身需求搜集和计算数据,缺乏统一的体系规划,致使农业数据重复获取或者存在数据空白问题;农业数据平台网站较多,但是每个平台之间界限不清,底层架构的不同导致数据无法实现共享。
随着新技术和新方法的进步,智慧农业所涉及的元件更加微型化、功能也更加多样化,为智慧农业的发展打下了良好的基础;传感器等微型元件的低廉化,使智慧农业的发展更为迅速。智慧农业不是简单的把智能农机搬运到农村作业,还需要一个“智慧乡村”及其完善系统的基础设施和服务保障。在国家政策的支持下农村地区信息化程度越来越高,农民重视文化的观念越来越强烈,相信智慧农业将会迎来更好的发展期
当前,我国正处于向第二个一百年奋斗目标迈进入 历史 关口,大力发展智慧农业,对变革传统农业生产方式,大幅度提高农业资源利用率和生产效率,实现农业高质量发展具有重要作用,对“全面推进乡村振兴,加快农业农村现代化”具有重大意义。
参考资料
百度百科——智慧农业
《 中国农业文摘·农业工程 2021年第6期 —— 智慧农业的发展现状与未来展望 》
《 农业经济 2021/10 —— 我国智慧农业的发展困境与战略对策 》
《 现代农业研究26卷 —— 智慧农业发展现状及前景分析 》
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农业物联网解决方案的实施速度呈指数级增长。据统计,到2020年,农业物联网设备安装数量将达到7500万台,年均增长20%。
导致增长的原因有几个:
到2050年人口增长97亿(30年内增长25%)及其粮食需求在过去的40年里,由于水土流失和污染,世界耕地面积减少了三分之一有限的昂贵资源,例如水、电、化学肥料等极端的天气条件价格合理、耐用且易于维护的传感器
物联网和分析技术的发展为农民提供了一种提高耕作方法效率和增加现有耕地产量的方法。精准农业包括使农民能够更精确地管理作物生长和饲养牲畜的一切。智能传感器可以24小时自动运行,从而减少了人工干预的需要,降低了种植者的成本,提供了农场的整体视图,并突出了可操作的见解。
此外,精准农业解决方案可告知生产者他们需要了解的有关土壤、湿度、水位和其他重要指标的参数,以便在小问题影响利润之前采取纠正措施。下面让我们了解一下物联网在农业实践中的一些实际应用和好处,接下来一起来看看农业物联网:7个智慧农业创新用例。
有以下创新点:
监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息,如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制,通过配备无线传感节点,太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备、配备无线传感传输系统,每个基点配置无线传感节点,每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。实时图像与视频监控功能:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络,通
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