李娅娜

摘 要 设施农业是集种植、农业装备等多领域为一体的系统工程，是指在人为可控环境下进行的高效农业生产方式的一种，目前，它具有成套的生产技术、完整的设施设备和生产规范。近几年，随着科学技术的发展，物联网技术逐渐被应用到农业生产和科研中，这是现代农业依托新型信息化应用的一次进步。基于此，明确提出了物联网技术在我国设施园艺中的发展思路及政策措施，以促进我国设施农业的科学发展。

关键词 设施农业；物联网技术；现状；发展趋势

中图分类号：S316；TP391.44；TN929.5 文献标志码：C 文章编号：1673-890X（2014）11-0-2

设施农业是集种植、农业装备等多领域为一体的系统工程，是在人为可控环境下进行的高效农业生产方式的一种。它是采用特定结构设施、改善或创造局部环境，在一定程度上摆脱了对自然环境的依赖而进行有效生产的农业，是典型的生态环境系统，具有经济、社会和生态综合效益。目前，是世界各国用以提供农产品的主要技术措施[1]。我国设施农业研究始于20 世纪 80 年代后期，经过几十年的发展，到2012年我国设施农业面积达到了386.4万hm?，农业部规划2020年我国设施农业面积将达到500万hm? [2]，尽管取得了一点成绩，但与设施农业起步较早、发展较快的国家相比差距仍然较大，主要表现在：结构设计简单，抗御自然灾害的能力相对较弱；机械化生产比重较小，生产效率低；设施农业管理技术不配套、缺乏量化指标造成大量人力、财力的浪费；在技术应用和生产上存在不规范性操作，致使设施农业没有发挥其最大的效益。

1 物联网技术发展以及在设施农业中的应用现状

最近几年，随着微电子、计算机网络信息技术在各个领域的崛起，以互联网为基础的“物联网”技术正在兴起。1995年，比尔盖茨在《未来之路》中提及过物联网的概念，业界认为，“物联网”是继计算机、移动通信网与互联网之后，被业界称之为第三次信息技术革命[3]。“物联网” 已经成为未来高科技领域国际竞争的热点，尤其是欧美等发达国家纷纷将物联网应用于农业研究。目前，物联网技术在设施农业中的应用主要是通过使用无线传感器网络有效掌握设施内环境信息，进行人工干预，有效控制作物生长，达到生产预期效果。因此，设施农业中的物联网技术将朝着自动化、智能化、便捷化和网络化方向迅速发展完善，它也将成为拉动科技创新，促进社会经济增长不可缺少的一部分[4]。

20世纪末，我国中科院在传感网的研究方面取得了一些科研成果，并进行了规模性应用。2009 年 8 月， 温家宝总理曾经提出建立中国传感信息中心的战略设想，为发展 “农业物联网” 提供了机遇。党中央、国务院在“十二五”时期规划中，明确了我国未来设施农业发展方向是基本实现农机化[5]，这为物联网技术在设施农业的应用与发展提供了大好的机遇。

1.1 设施农业基础设施落后

我国设施农业按形式基本上分为连栋温室、日光温室、塑料大棚、小拱棚（遮阳棚）四类，设施结构陈旧老化比较严重，由于设施农业生产环境相对封闭，因此，设施农业生产中存在水肥灌溉、土壤连作障碍等问题，高温、高湿的环境，给病菌的繁殖和害虫的生长提供了有利的环境条件，这不仅造成了大量水肥、农药等资源浪费，也降低了农产品的品质和产量。因此，改善和提高我国设施农业技术装备，是满足作物良好的生长环境必不可少的条件之一。

1.2 加快技术研发步伐，提高科技含量

根据设施农业总体状况和实际生产需要，找准设施农业技术方向，不断增强配套能力，包括育苗播种机械、耕作收获机械、灌溉施肥植保机械、传感执行机械、加温通风设备、预冷储藏设备、包装分级机械、运输机械、基质消毒设备等实现关键技术的突破；并且根据不同的设施结构类型进行标准细化，规范其栽培标准、设施环境标准、土壤特性演变、肥水管理、专用品种的选育等多个方面的系统研究，形成完整的栽培技术体系。

2 设施农业物联网技术发展趋势

21世纪是信息化科技飞速发展时期，我国农业正处于这个关键的时期，农业物联网的发展为推动传统产业改造升级提供了巨大的动力，随着互联网技术的成熟和普及，要想使“电脑上种地”的愿望可以实现，就必须加快网络信息化技术发展的步伐，为现代设施农业发展提供必要的基础。

2.1 传感器种类繁多，功能相近，将向细化其发功能的方向发展

目前，应用的传感器产品都能够达到对环境监测的目的，并能够形成简单的系统，但是功能不完整，扩展性和升级能力相对较差，性价比不高，没有取得较好的推广效果。无线传感器技术的发展使农业传感器将朝着微型化、低功耗、高可靠性的方向发展，能否降低构建传感器网络的成本，降低传感器的功耗，延长传感器网络的生命周期是传感器网络能否在农业中得到广泛应用的关键。同时，发展可靠性高的更为先进的身份识别技术以及设施与机械化技术的功能定位，引进精准农业技术、智能化技术、物联网技术等高新技术，提高设施农业机械化、自动化、信息化水平。

2.2 网络传输管理系统建设滞后，无线通信技术将获广泛应用

设施农业物联网技术需要一个稳定性、经济性和通用性上均衡发展的管理系统或管理平台，设施农业综合管理系统大多还处于试验研究阶段，价格昂贵，真正能够大面积推广的产品还很少。此外，如何提高传感器网络的可靠性也将是研究的重心。现有无线传感器网络空间范围查询处理算法能量消耗较大，且当节点失效时查询处理过程易被中断，无法返回查询结果。wifi技术因其组网灵活、易维护、易拓展和丰富的配套设备等优势将在设施农业中得到更广泛的应用；同时，通过对农作物温室内的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集，自动控制指定设备。同时在设施现场布置摄像头等监控设备， 用户通过电脑或G4手机实时采集视频信号， 收集设施内生长环境数据进行分析，从而达到远程控制智能调节指定设备，为作物生长信息实现自动监测、自动控制和智能化管理提供科学依据。

2.3 人才匮乏，技术不完善，应用推广范围较小

农业物联网的建设需要国家鼓励和加大对物联网的物资投资和人才投资，给予资金技术支持；需要国家加强农业物联网专门人才的培养，提高他们的创新能力以及应用能力；需要专业的设施农业物联网技术服务。各物联网设备开发企业，围绕这个平台和标准，开发相应的配套产品设备，不再投入大量精力开发基础的软硬件，可以节省人力、物力，增加设施农业物联网技术的产品种类，加快设施农业物联网综合技术的推广应用。

3 结语

设施农业物联网技术作为多种学科技术的综合应用，融合了现代的传感技术、自动化、智能化通讯技术、计算机技术以及植物科学等多种技术，通过物联网技术的应用，把所有的技术联系在一起，从而达到对农作物生长进行精细化管理，有效降低农业成本，提高农业生产效率，加强环境保护，促进农业发展的信息化、标准化、智能化。

参考文献

[1]高峰，俞立，卢尚琼，等.国外设施农业的现状及发展趋势[J].浙江林学院学报，2009，26（2）：279 -285.

[2]朱德文，陈永生，程三六.我国设施农业发展存在的问题与对策研究[J].农业装备技术，2007，33（1）：5-7.

[3]闫敏杰，夏宁，万忠，等.物联网在现代农业中的应用[J].中国农学通，2011，27（8）：464-467

[4]姚世凤，冯春贵，贺园园，等.物联网在农业领域的应用[J].农机化研究，2011（7）：190-193.

[5]农业部办公厅.农业部办公厅关于印发全国农业机械化专项发展规划的通知-全国设施农业发展“十二五”规划（2011-2015年）[Z].2011.

（责任编辑：赵中正）endprint