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物联网:现代农业转型的重要支撑

2024-12-01 16:30

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2009年,在总统奥巴马与美国工商界领袖举行的一次圆桌会议上,IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”这一概念。

今天,“智慧地球”已经成为美国的一项重要国家战略,并被抬高到与当年的“信息高速公路”同等重要的位置。

除了美国,其他一些发达国家和地区也在纷纷响应这一轮技术浪潮,比如日本的U-Japan战略,计划将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会”,实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接(即4U,Ubiquitous、Universal、User-oriented、Unique);

欧盟委员会也在2009年6月18日向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》,标志着正式将物联网的实现提上日程。

在中国,物联网也引起了国家以及各行各业的高度关注。

2009年8月,温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮,无锡市率先建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院,无锡市江南大学还建立了全国首家实体物联网工厂学院。

除此之外,“智慧城市”“智慧社区”“智慧农业”“智能家居”等概念也在这两年纷纷冒了出来。

物联网:世界信息产业发展的第三次浪潮

全世界都在关注物联网,到底什么是物联网?

它为何有如此巨大的能量?

根据百度给出的定义:物联网是互联网的延伸,在计算机互联网的基础上,利用射频自动识别(RFID)、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。

在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。

其实质是利用射频自动识别技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的定义有些晦涩,通过一个画面来认识什么是物联网会更容易一些。

2005年,国际电信联盟的报告中曾描绘过“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;

公文包会提醒主人忘带了什么东西;

衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。

物联网在物流领域内的应用,比如一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;

当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你把我弄疼了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗”;

当司机在和别人扯闲话时,货车会装作老板的声音怒吼:“笨蛋,该发车了!”

简单来讲,物联网就是通过一系列信息技术实现万事万物互联,让人与人、物与物、人与物之间通过一种共通的信息语言实现交互和交流。

从这个角度来看,物联网不仅仅是互联网的延伸,而是一次升级再造。依据“连接”的广度,可以将互联网的发展划分为前后两个阶段:

第一阶段,互联网、移动互联网的发展实现了人与人之间的连接;

第二阶段,通过智能感知、识别技术,正在实现人与万事万物的连接,这一阶段就是正在到来的物联网时代。

互联网的本质就是连接的革命,马化腾在《互联网+:国家战略行动路线图》一书的序言中讲到,随着移动互联网的兴起,越来越多的实体、个人、设备都连接在了一起,互联网已不再仅仅是虚拟经济,而是主体经济社会不可分割的一部分,每一个经济社会的细胞都需要与互联网相连,互联网与万物共生共存,这成为大趋势。

按照马化腾的说法,“互联网+”的终极目标是连接万事万物,而这必须通过物联网技术来实现。

物联网被认为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的另一个万亿级市场。

业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约生产成本;

另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。

可以说,抓住了物联网的机遇也就等于抢占了下一个时代的制高点。

目前,物联网在我国主要应用于智能农业、智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等领域。

物联网对现代农业转型的意义

在展开这个问题之前,先来看一下什么是农业物联网。

农业物联网是指运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备,检测环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。

同样,我们也可以通过一个画面来展示:在一个智能化大棚里,通过一部手机可以随时查看温室里的空气温湿度、土壤温湿度及pH值、CO2浓度,该浇水了或者该施肥了,手机会自动警告,点击智能手机屏幕,灌溉探头就能喷出细密的水帘。

农场有什么动静,通过手机也尽在掌握之中。

智能温室大棚

物联网的优势可以用三个词来概括:精准、高效、智能

它对现代农业转型的意义主要体现在对四大核心难题的解决上:资源浪费问题、人力成本上升问题、农产品流通问题、食品安全问题

1.节约资源

随着世界人口的激增以及工业发展对自然环境的破坏,人类正面临着严峻的资源危机。

我们先来看一组关于水资源的统计数据:

①地球表面超过70%的面积为海洋所覆盖,但只有2.5%的淡水能够供人类活动使用;

②有30亿~40亿人没有安全可靠的自来水;

③每年约350万人的死因与供水不足和卫生状况不佳有关;

④每8秒就有1个儿童因水污染死亡。

我国也是一个严重缺水的国家:

①人均淡水资源仅为世界人均量的1/4;

②有300多个城市属于联合国人居署评价标准的“严重缺水”和“缺水”城市;

③截至2014年,尚有1.1亿农村居民和1535万农村学校师生存在饮水安全问题。

耕地资源更加不容乐观,据一份题为《世界粮食不安全状况》的报告指出,目前全球饥饿人口仍超过8亿,相当于全球总人口的1/9,而亚洲占了5.26亿。

联合国粮农组织曾预告:到2050年世界粮食的需求量将增加一倍,才能满足届时新增加的23亿人口,而这将对有限的耕地资源造成极大的挑战。

土地和水是维持农业发展的两大资源,农业也是土地和水资源占用最多的行业,全球大约70%的水用在农业上,是工业上的两倍多。

通过物联网技术可以大大提高土地和水资源的利用率,比如智能温室、垂直农业大大提高了单位耕地面积的产能,智能喷灌、滴灌技术大大节约了水资源。

通过物联网可以实时监测环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,根据监测数据定时定量地指导生产作业,不仅节约了土地、水等自然资源,而且还减少了化肥、农药等投入品的成本,同时也减少了对自然环境的危害。

精准化管理是物联网带给现代农业的一大特征。

科学、精细化的管理不仅节约了资源,而且还能起到增产的目的。

2.节省人力成本

这一点很容易理解,通过智能监测、远程控制可以实现农业的智能化管理,如上文提到的应用场景,什么时候该浇水了,什么时候该施肥、打药了,通过一部手机就能随时随地搞定。

以下是一个现实中的例子。

江苏省宜兴市高塍镇素以养殖大闸蟹闻名,养殖水域超5万亩。

然而,随着养殖规模的不断扩大,蟹农们普遍反映,由于人手不足,蟹苗的存活率和螃蟹养殖的质量受到影响。

最近几年,通过建设物联网养殖系统,大大缓解了人力匮乏的压力。

如今,蟹农们通过电脑或手机终端登录水产养殖监控管理系统,就可随时随地了解养殖塘内的溶氧量、温度、水质等指标参数。

一旦发现某区域溶氧指标预警,只需点击“开启增氧器”,就可实现远程操控。

管理轻松了,收益也更高了。

未来,一个人管理上千亩地、上百个鱼塘或养殖场将成为现实,物联网的普及应用将大大减少农业中人力成本的投入。

3.改善农产品流通

物联网的作用不仅体现在农业生产管理上,还体现在农产品流通上。

物联网不是封闭的,而是与外部网络相连接的,农户通过物联网不仅可以监测农作物的生长情况,而且还能了解外部市场的农产品需求信息、发布产品信息,与求购者直接对接,以此可以实现按需生产、订单农业、农企对接,从而降低了传统农业中由于信息不对称造成的生产过剩问题。

4.解决食品安全问题

食品安全是目前农产品消费中最大的一个痛点,消费者迫切需要安全、健康、绿色的食品,但农业本身的地域性差异、非标准化属性以及过度的中间环节导致其受质疑的程度较高,缺乏有效的品质背书。

解决农产品安全问题的途径只有一条,那就是产品信息公开化、透明化,而最关键的一环就是产地信息,即农产品种植、生产、管理、采摘的信息,这也是目前最为薄弱的。

因为,相比物流、销售,种植环节的信息化管理要复杂得多,而且,由于农产品利润率低,除非较大的农牧企业,一般农户舍不得在这上面投入。

种植环节的信息化管理主要就是通过物联网来完成的。

通过物联网可以实时监控、记录农产品的种植、生长的各个环节,包括用药情况、施肥情况、种植者的情况。

任何一个环节出现问题都可以追溯到相关责任人,这样一来,消费者自然就买得放心了。

当然,物联网的好处虽然很多,但推广中的问题也不少,上面讲到的一次性投入成本过高就是其一。

据了解,平均每亩地的物联网设备成本大概需要8000元,预计可使用10~15年,每年每亩的成本为530多元,平均到每一年里虽然不算太多,但问题是首次投入太多,一般农民接受不了。

其二,我国农业物联网技术的研究还相对比较落后,特别是在农业用智能传感器、RFID等感知设备的研发和制造方面,许多应用项目还主要依赖进口感知设备。

其三,当下物联网产品尚无国家标准,导致不同生产厂家的物联网产品不兼容,这也成为制约我国农业物联网发展的首要因素。

农业物联网的普及应用还需要一个时间过程,但正如科幻作家威廉·吉布森所言:“未来已经来临,只是尚未流行。”

来源:产业元宇宙AIOS内容投诉

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