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1、托普物联网开创智慧农业新时代。 国外物联网建设对国内智慧农业规划建设的启示 托普物联网指出：智慧农业是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技 术用于对农作物精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产，主要是针对农田因土壤构成、肥 力状况、作物生长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。 在目前情况下，农民一般难以顾及这些因素，在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农 用化学品，这除了用量过多而造成经济上的浪费之外，还导致了土壤中残余化学物质的积累和地 下水资源的污染。 农业是我国国民经济的命脉。我国经济的迅速发展和人民生活水平的提高，对农业的劳动生
2、产率提出了越来越高的要求。精确的获取农田土壤信息以及它们的地理分布信息，有助于有针对 性和精确地投放农业生产资料，提升我国农田管理水平和农业生产效能，促进农业的现代化精准 管理、推进耕地资源的合理高效利用。 浙江托普物联网智慧农业方案以物联网技术为核心，面向农业应用，主要包括农业生产环境 监测控制和食品安全相关应用。 农业生产环境监控：通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点，实时地收集 温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可 通过监测数据对环境进行分析，从而有针对性地投放农业生产资料，并根据需要调动各种执行设 备，进行调温、调光、换气等
3、动作，实现对农业生长环境的智能控制。 食品安全：利用物联网技术，建设农产品溯源系统，通过对农产品的高效可靠识别和对生产、 加工环境的监测，实现农产品追踪、清查功能，进行有效的全程质量监控，确保农产品安全。物 联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节，实现全过程严格控制，使用户可以迅速了解食品 的生产环境和过程，从而为食品供应链提供完全透明的展现，保证向社会提供优质的放心食品， 增强用户对食品安全程度的信心，并且保障合法经营者的利益，提升可溯源农产品的品牌效应。 物联网应用于精准农业后，将从以下几个方面促进农业的发展进步： 增产增收 相关资料表明，在可自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化
4、碳浓度和光照的温室 中，作物产量的相比露地栽培能成倍提升，并且具有更高的质量。 节约资源 物联网可以准确采集室温、叶温、地温、湿度、土壤含水量、二氧化碳浓度、风向、风速以 及作物生长状况等参数，并将室内温、光、水、肥、气等诸多因素综合考虑和智能控制，使其达 到最佳状态，可有效节水、节肥和节药，使整体资源消耗显著降低。托普物联网开创智慧农业新时代。 作物多样化 物联网对温室生产环境的改善，可以使得一些在此前的耕作条件下较难种植的作物得以生长， 并为新品种作物的培育提供更好的条件，这有利于推广高附加值的经济作物，提升单位面积的农 业经济产值，促进农民增产增收。 智慧农业规划方案效果图 保障食品安全
5、 物联网技术的使用提供了“从农田到餐桌”的追溯模式，提取生产、加工、流通、消费等供 应链环节消费者关心的公共追溯要素，建立食品安全信息数据库，一旦发现问题，能够根据溯源 进行有效的控制和召回，从源头上降低信息不对称，保障消费者和生产者的合法权益，与当前全 社会食品安全的高度重视非常契合。 此外，智慧农业还能促进农村产业结构调整，实现科技对农业的贡献，并在保持水土平衡、 调节气候、改善地理环境，促进生态平衡方面发挥重大作用，具有良好的社会效益和生态效益。 美国农业部最近的调查报告指出，由于国内智慧农业发展迅速，正在为推动美国农业出口创 造更大的盈余。近期发布的美国2010年贸易数据证实了美国在农
6、作物种植方面的杰出才能。虽然 从总体上看，美国2010年商品和服务贸易逆差进一步扩大，再次下滑近5000亿美元，但农业出 口同比增长了几乎1/3，创造了近400亿美元的贸易盈余。在2010年，美国农业出口额为1158 亿美元，创历史新高。美国农业部长汤姆维尔萨克表示：“如今的数据显示，全球对美国食品和农产品的需求 正在飙升。 ”他指出，智慧农业每年可为美国农民节约数百万美元，并避免了使用不必要的化肥和 杀虫剂，从而显著降低了规模化农业对环境的冲击。去年美国农业出口打破纪录，比2008年创造托普物联网开创智慧农业新时代。 的上个纪录1148亿美元多出了近10亿美元。 智慧农业规划效果图 智慧农业
7、的核心是“精确”智慧农业是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技术用于对农作物 精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产，主要是针对农田因土壤构成、肥力状况、作物生 长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。在目前情况下， 农民一般难以顾及这些因素，在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农用化学品，这除 了用量过多而造成经济上的浪费之外，还导致了土壤中残余化学物质的积累和地下水资源的污染。智慧农业的核心是“精确” 。5年前美国市场上已开始提供一种名为“绿色寻求者”的手 握式遥感器，只要握着这个小小的遥感器在庄稼地里走上一圈，电子显示屏就会准确显示：
8、每 0.4平方米的庄稼目前的肥料、水分等营养情况，以及现在还缺多少肥料、水分，或存在过多的 肥料和水分等。此类庄稼遥感测量仪还可以安装在拖拉机等各种农机上，农机开到哪里，就可以 测到哪里；也可以安装在小型飞机上，对大面积农田进行作物检测。上世纪80年代后，逐步发展到将卫星定位系统具体应用到农作物的种植生产上。例如， 美国的农场主为了实现精确种植，在种植作物前要对土壤进行化验检测，大多数农场主是把每块 土地的土样送到土壤研究所检测，研究所通过仪器检测和电脑分析，向农场主提供一个书面数据 图表，表明这块土地在种植各种作物时所需要的肥料、水分以及未来产量等各种情况。据此，农托普物联网开创智慧农业新时
9、代。 场主会选择该土地本季最适合种什么，达到以最低成本得到最高收入的目的。在现代信息技术应用日趋广泛的今天，卫星正在帮助许多国家的农场主从事低污染而又 高效益的农业耕作。例如，由英国梅西-弗格森公司研制出全球定位系统测绘系统，可用于一家耕 地面积为1000公顷的农场，该农场种植小麦、葡萄、豌豆、马铃薯、大豆和向日葵。产量和位置两套数据储存进机载计算机中，并加以标准化。随后将这种信息转存至一张 小巧的像厚信用卡一样的小存储芯片上，再将其放入农场的计算机中，从而得出差别所带来的产 量波动。目前，卫星定位系统和电脑结合的技术设备，在美国、欧洲和日本已广泛用于拖拉机、 播种机和收割机上。比如，将卫星定
10、位系统接收器与电脑显示屏安装在拖拉机上和播种机上，农 场主形容开这些农机就像开飞机一样，按照提前设定好的耕作路线图，走得不偏不斜，夜间照样 可以均匀地精耕细作。把这些技术设备用在收割机上，收割机在收割行进时，驾驶舱里的显示屏 就会准确显示出每块地的庄稼产量和重量。卫星和信息技术还可以准确地监测到每块地庄稼的病 虫害以及肥料、水分等庄稼营养成分的现状。在现代信息技术的支持下，智慧农业得以大放光彩：根据土壤的状况使肥力的效果得到 改善；根据病虫害的情况来调节农药喷洒量；不再耕种那些土壤已经板结的土地，也就是说放弃 那些耕种时间过长的土地；自动调节拖拉机的耕种深度在卫星的密切监视下，加上拖拉机的 电
11、脑上已经记录了机器的作业情况以及取得的成果，这样农场主就可以以最“科学”的方式来管 理自己的“电脑农场” 。 “精细派”的崛起为什么美国产汽车或卡车卖不出去，而农作物却仍然畅销？这或多或少应归功于那些 “精细派”的农民。通过测量土地以可见的红外线波长所反射和释放出来的能量，精细派农民可 以对影响作物的多种变量进行监测，比如土壤湿度、表面温度，光合作用以及杂草或病虫害等。 简而言之，智慧农业采用了远程感应成像、数据分析软件以及可应用于拖拉机的电子设备，以便 在正确的时间和地点使用适量的水、化学品、杀虫剂或除草剂。尽管美国经济不景气的阴影仍未散去，但美国农民约翰波特的收入并未减少，他依赖的 就是智
12、慧农业经营模式。这位明尼苏达州的农民，他驾驶拖拉机在田里工作，表面上看他的行为 和别的农民没有什么区别。但是，他的拖拉机上装了一台电脑，从屏幕上可看到面积达700公顷 的玉米和大豆田的地图，计算机还会告诉他哪个地方需要施肥，施多少肥。去年2月，他更新卫 星信号接收器，可以更准确地收到全球卫星定位系统发出的遥感遥测信息，根据这些信息可进行 精确的土壤调查、合理施肥、作物估产、农业环境监测和土地合理利用等。托普物联网开创智慧农业新时代。20世纪80年代初，美国提出智慧农业的构想，其间微电子技术发展推动了智能化监控 技术的发展，农作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等农业系统构成了智慧农业早期技术基
13、 础。20世纪90年代初，全球定位系统应用到农业生产领域。在大规模普及现代信息技术后，智慧农业更有了长足的进步。此后智慧农业迅速发展成 新的农业产业，并在世界范围内形成了科学的新的农业发展道路。实践证实,智慧农业是信息技术 革命，它不只是引入新技术，它更是由于引入新技术而引发的一场信息革命，而且带来了一场全 新的农业变革。 发展智慧农业已成为共识在许多国家，发展智慧农业已成为一种共识，可以使土地得到充分的科学利用，合理密 植；可以节省时间和资源，提高工作效率，减少人力、财力不必要的浪费，最大限度地降低成本。 比如，通过对庄稼肥力、水分的检测，可以科学合理地施肥和浇水。据统计，使用智慧农业技术，
14、 每季度庄稼可以节省30%的水。不仅各种资源和成本大大降低，更重要的是能大大提高作物的产 量。目前智慧农业技术在美国中西部地区和西欧应用得最为广泛，主要用于甜菜、玉米和大 豆等作物的种植。大部分的智慧农业技术需要依靠各种全球定位系统装置和可以将天气模式、土壤性质和 虫害控制等方面的信息在地图上用一个点表示出来的软件。农场主们可以利用这些信息来进行指 挥，根据种植区的每个部分需要多少肥料和杀虫剂来调整可变速率喷洒器的施用量。使用了智慧农业技术的农场主认为，这种种植方法给他们提供了一些新的方式来分析他 们对土地的投入和他们从土地中获得的回报之间的关系，并且使他们可以在成本不变的情况下管 理更多的土
15、地。但长期以来智慧农业技术的推广应用一直进展得相当缓慢，这主要是因为有关设 备和服务的成本太高，小型农场是无法负担这笔费用的，还有一个原因是智慧农业技术带来的好 处并不总是十分明确。美国明尼苏达大学智慧农业研究中心负责人皮埃尔罗伯特博士说：“南北达科他和蒙大 拿州的小麦生产者现在发现，根据目前的国际市场价格，要想通过种植小麦来获取利润确实非常 困难。如果你没有取得利润，你就没有额外的资金购买和使用新技术。 ”托普物联网开创智慧农业新时代。在伊利诺伊州的尚佩恩地区，约翰赖夫斯特克经营着一个面积为1800英亩的玉米和大 豆种植农场。他说：“有了信息技术，按照智慧农业思路，农场主就不需要整天坐在计算
16、机前。 ”大多数购买精确种植技术的农业生产者都承认，如果想在激烈的竞争中取得胜利，智慧 农业技术的各个组成部分都是必不可少的。设在罗切斯特的阿格里林克食品合作组织的副主席托 马斯费瑟说：“对智慧农业技术有抵触情绪的人将无法在竞争中生存下来。 ”亚拉巴马州奥本大学工程与生物系统学教授约翰富尔顿指出：“使用更先进的智慧农业 工具能够节约更多的费用，约为每英亩15美元。 “使用指导系统和智慧农业基本技术可每英亩节 约2至8美元不等。 ”研究显示，精细耕作技术可以将杀虫剂和化肥的使用量减少10%或更多，而 不会影响农作物的产量。而且，这些技术还在不断发展。比如，亚利桑那州研究人员正在使用全 球动态实时定位系统（一种精细度高达次英寸级别的GPS系统） ，以通过耕耘机来控制棉花地的种 子。更为重要的是，这种做法比现今所有杀虫剂都更加有效和节约成本。 对中国的启示我国是世界上的农业大国，但又是耕地严重不足的国家，目前我国人均耕地面积排名世 界第126位，仅占有世界人均耕地面积的40%。因此，发展智慧农业具有长远和现实意义。我国幅员辽阔，农业自然条件复杂，农业机械化综合水平较低，在农业
