计量检测与物联网融合在农业发展中的应用

我国传统农业正在加快向现代农业转型, 现代化计量检测技术在农业中的推广将会对农业发展起到很强的促进作用, 是我国农业未来发展的主要方向和必然趋势。在这一历史进程中, 农业物联网作为改变传统农业的载体, 依托现代化的计量检测技术, 将会促进农业生产转型升级, 提高生产效率。

农作物的生长需要适宜的光照、水分等条件, 传统计量设备需要专业技术人员到农田现场采集数据, 收集大棚内环境温湿度、照度、二氧化碳含量等作物生长的参数。这样的采集工作往往耗时耗力, 而且不能连续监测、时时监控, 及时把握农作物的生长状态。

现代化计量检测平台依托物联网技术将作物的生长环境数据利用传感器、RFID (射频识别技术) 、条码、GPS (全球定位系统) 、RS (遥感) 等技术手段, 在任何时间与任何地点对农业领域物体的相关信息, 如光照度、二氧化碳含量、温湿度、土壤温度、土壤水分、结露时间、其他气体含量等进行采集与获取。最后通过智能化操作终端, 实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学决策和实时服务。

以大棚内的物联网监测系统为例, 在控制系统中, 运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、p H值传感器、光照传感器、CO2传感器等设备, 监测环境中的温度、相对湿度、光照强度、CO2浓度、土壤养分、p H值等物理量参数, 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。技术人员通过4G无线设备在控制室就能对多个大棚的环境进行监测, 并对温室环境进行自动和手动调节, 温度高了可以开启通风设备进行降温, 通过土壤湿度传感器监测土壤湿度, 实现灌溉自动控制, 根据土壤需要自动浇水和施肥。利用现代化的物联网平台可以满足作物最佳生长条件, 促进作物优产、高产, 为作物生长条件的精准控制提供科学依据, 改善作物品质、调节生长周期、提高经济效益。

虽然物联网计量检测对于农业发展所带来的好处显而易见, 但在使用上还未形成刚性需求。作为一个新兴事物, 农业物联网正处在边试验边示范的阶段, 有着广阔的应用前景。对于传统农业来说, 物联网的成本过高, 在没有见到效益之前, 让农民提前投资难度较大。所以对于这一新事物, 很多农民, 包括政府部门还需要一个接受的过程, 迫切需要转变观念。在加大政府扶持、建立补贴制度的同时, 应尽快建立适应农业发展需求的商业模式, 由市场引导、向市场要钱, 是推动物联网计量检测发展的有效方法。

农业物联网未来的发展方向一是研究和部署农业物联网公共服务平台。面向农业物联网重大行业应用, 重点突破多源信息融合、海量信息分布式管理、智能信息服务等关键技术, 构建农业物联网公共服务平台, 开展面向农业资源规划与管理、生产过程精准管理、农产品质量安全溯源等领域的共性服务。

二是研究和制定一批农业物联网应用行业标准。联合产学研用单位, 研究和编制农业领域条形码 (一维码、二维码) 、电子标签 (RFID) 等的使用规范, 制修订一批农业物联网传感器及传感节点、数据采集、应用软件接口、服务对象注册以及面向大田、设施农业、农产品质量安全监管应用等方面的标准。

三是中试和熟化一批农业物联网关键技术和装备。围绕区域主导产业, 重点中试和熟化动植物环境 (土壤、水、大气) 、生命信息 (生长、发育、营养、病变、胁迫等) 传感器, 研制成熟度、营养组分、形态、有害物残留、产品包装标识等传感器, 开展农业物联网技术和装备的系统引进和自主研发, 加强动植物生长过程数字化监测手段、模型研究, 突破农业物联网的核心技术和关键技术。

当前农业物联网计量检测遇到的问题是, 农业物联网监测设备复杂繁多, 虽然都是经过专业公司安装调试, 但是在实地环境工作时的数据准确性却没有经过计量部门检定校准, 无法保证后续测试数据的准确性, 加上一些农业物联网企业的管理不够规范, 缺乏技术指导, 经常出现各物联网企业的产品测量结果不一致的现象, 前端的数据出现偏差会给管理者的决策或智能决策带来误导, 也就失去了农业物联网的意义。所以规范农业物联网中监测手段的科学性和准确性, 与确保农业物联网传感器测量的一致性同样重要。

作为现代科技和传统领域融合的产物, 农业物联网计量技术将会不断发挥它的作用, 使传统农业产生翻天覆地的变化, 真正实现立体现代化农业, 用定量标准化的方法生产农业产品, 为我国农业现代化作出贡献。