作為面向農(nóng)民和技術(shù)人員推廣使用的物聯(lián)網(wǎng)平臺，該系統(tǒng)操作簡單，共分為信息采集、信息傳輸和信息處理3個層次，通過安裝在大棚內(nèi)的傳感器采集空氣、水、溫度、濕度、土壤等環(huán)境信息，利用無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸?shù)诫娔X、手機(jī)等終端上，用戶只需要按一下“開關(guān)”就能將相關(guān)指令，如澆水、施肥、加濕、降溫等要求反饋到大棚中，物聯(lián)網(wǎng)的使用使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了智能化控制、科學(xué)化管理、信息化服務(wù)、全程化追溯。

在家里通過電腦就可能隨時了解大棚里的蔬菜長勢；拿起手機(jī)就可以遠(yuǎn)程控制通風(fēng)、照明、水肥滴灌設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化種植……這可不是魔術(shù)師的穿越魔術(shù)，也不是網(wǎng)絡(luò)偷菜游戲，而是本市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的開始。

今年，中央一號文件再次提出，把推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新作為“三農(nóng)”工作的重中之重。在“十二五”期間，物聯(lián)網(wǎng)首次被確定為我國重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)遇到農(nóng)業(yè)，當(dāng)設(shè)施大棚被傳感器武裝，當(dāng)海河岸邊種出來自熱帶或寒帶的奇珍果蔬，我們的生活將上演怎樣的科技傳奇？

1產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)化科技化必由之路

物聯(lián)網(wǎng)從實(shí)驗(yàn)室走向大棚

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)，使農(nóng)業(yè)不再有“季節(jié)”的概念，而是從播種、育苗、定植到收獲需要的精準(zhǔn)時間，是以小時計算；也不再有南北氣候的差別，在天津種出寒帶或是熱帶的珍奇果蔬已經(jīng)不再是傳說。

在今年商務(wù)部主辦的首屆京交會上，一個全鋼骨架的“玻璃房子”吸引了很多人的目光。這是一個長3米、寬1.5米、高1.7米的微縮智能溫室，地源熱泵、水簾、滴灌、排風(fēng)扇、軸流風(fēng)機(jī)、遮陽網(wǎng)一應(yīng)俱全。透過玻璃墻，可以看到剛剛定植的番茄苗葉子碧綠油亮、長勢喜人。“房子”的主人用了一年時間，將計算機(jī)、通信、機(jī)電、軟件等多學(xué)科技術(shù)整合創(chuàng)新，讓這座“房子”充滿了“智慧”——什么時候給番茄苗澆水、空氣濕度夠不夠、溫度適宜不適宜、施多少肥，一系列曾被經(jīng)驗(yàn)“模糊”處理的問題，都由信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時定量“精確”把關(guān)，而人需要做的只是輕點(diǎn)鼠標(biāo)或按下手機(jī)上某個按鍵。

這個項(xiàng)目名為“基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)溫室智能化應(yīng)用示范平臺”，是由天津大學(xué)、天津當(dāng)代智慧有限公司、北京昆侖海岸傳感技術(shù)有限公司、北京奧爾斯有限公司、天津市農(nóng)科院農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)以及天津市中環(huán)電子計算機(jī)有限公司等6家單位組成的科技創(chuàng)新體聯(lián)合研發(fā)，目前已獲得兩項(xiàng)國家發(fā)明專利和一項(xiàng)軟件著作權(quán)登記，并順利通過由市科委組織的專家現(xiàn)場鑒定。

任長明、馮子華，天津大學(xué)教授、研究員，這兩位年逾七旬的“老科研”是項(xiàng)目的最初發(fā)起者，他們密切合作，深入研究國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，設(shè)計了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，并給出了整體集成方案。在兩年前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)概念剛剛提出時，兩位老學(xué)者就已經(jīng)著手組建智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)團(tuán)隊，20余位來自高校、高科技企業(yè)和農(nóng)業(yè)科研一線的碩士、博士和博士后，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，歷時一年聯(lián)合攻關(guān)，終于使農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向設(shè)施大棚。

在采訪中記者了解到，作為面向農(nóng)民和技術(shù)人員推廣使用的物聯(lián)網(wǎng)平臺，該系統(tǒng)操作簡單，共分為信息采集、信息傳輸和信息處理3個層次，通過安裝在大棚內(nèi)的傳感器采集空氣、水、溫度、濕度、土壤等環(huán)境信息，利用無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸?shù)诫娔X、手機(jī)等終端上，用戶只需要按一下“開關(guān)”就能將相關(guān)指令，如澆水、施肥、加濕、降溫等要求反饋到大棚中，物聯(lián)網(wǎng)的使用使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了智能化控制、科學(xué)化管理、信息化服務(wù)、全程化追溯。

該項(xiàng)目的主要推動者、天津大學(xué)文法學(xué)院黨委書記鄒積明說，用物聯(lián)網(wǎng)改造、裝備農(nóng)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑，是促使農(nóng)業(yè)從粗放向精準(zhǔn)、從經(jīng)驗(yàn)向科技全方位轉(zhuǎn)變的必由之路。設(shè)施農(nóng)業(yè)改變了作物生長的季節(jié)規(guī)律，讓廣大市民吃反季節(jié)菜成為現(xiàn)實(shí)。而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)，使農(nóng)業(yè)不再有“季節(jié)”的概念，而是從播種、育苗、定植到收獲需要的精準(zhǔn)時間，是以小時計算；也不再有南北氣候的差別，在天津種出寒帶或是熱帶的珍奇果蔬已經(jīng)不再是傳說。

2臟活累活全部包攬科學(xué)管理產(chǎn)量提高

物聯(lián)網(wǎng)讓農(nóng)民與蔬菜對話

裝上一個小小的傳感器，大棚里的蔬菜就會說話、有感覺、有思想了，大棚里的溫度高了它會警告你，土壤里的濕度低了它會通知你，更準(zhǔn)確地告訴你它的需求。

天津市農(nóng)科院農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)是本市物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的首家落地單位。什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)有什么用？傳感器、RFID標(biāo)簽、云平臺……馮子華說，他如果用這些名詞來解釋物聯(lián)網(wǎng)，估計那些在地里忙活的農(nóng)民沒人花工夫去聽。跟農(nóng)民打交道，他經(jīng)常用的方法就是打比方。

“使用物聯(lián)網(wǎng)以后，我們馬上就能和大棚里的蔬菜‘對話’了。”走進(jìn)4號番茄棚，馮子華對正在“吊秧子”的張建紅說，“就拿你手里這株番茄苗來說，它需要什么溫度？什么時候要澆水？什么時候要施肥？澆多少水？施多少肥？你并不完全知道，或是只知道個大概。但是裝上一個小小的傳感器，它就會說話、有感覺、有思想了，大棚里的溫度高了它會警告你，土壤里的濕度低了它會通知你，更準(zhǔn)確地告訴你它的需求，使大棚內(nèi)植物所需要的生長環(huán)境永遠(yuǎn)保持在最佳狀態(tài)。”

張建紅對馮子華所說的“物聯(lián)網(wǎng)”多少知道一些。“不就是這個嗎？”張建紅指著幾個白色的小盒子對記者說。記者看到，在這棟70米長、8米寬的溫室大棚里，靠近中間位置架起了一副“天線”，上面掛著幾個小盒子，馮子華說這就是傳感器，分別采集環(huán)境溫度、濕度、土壤溫度、水分、光照以及二氧化碳濃度，每隔5分鐘采集一次數(shù)據(jù)，通過智能傳感器與嵌入3G模塊的無線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，發(fā)送到上位機(jī)系統(tǒng)。

“西紅柿不好種。”張建紅對記者說，特別是對于她這種以前沒有任何蔬菜種植經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民來說，到園區(qū)做農(nóng)業(yè)工人好長時間都感覺“摸不著門兒”。園區(qū)技術(shù)人員告訴記者，西紅柿對于溫度的要求很高，整個生長周期140天，有效積溫要達(dá)到3700℃，但是每天晝夜溫差很大，溫度稍掌握不好，就會影響坐果。“雖然有技術(shù)人員指導(dǎo)，但是更多時候我們農(nóng)民種菜還是憑借自己的經(jīng)驗(yàn)。”張建紅說，有時經(jīng)驗(yàn)也不牢靠，她拿前些天那次降雪舉例。“那天剛到下午兩點(diǎn)半，我還沒覺得冷，但是打開手機(jī)登錄物聯(lián)網(wǎng)后，上面提示的溫度曲線卻急驟下降，我趕緊把保溫簾子蓋好。按照經(jīng)驗(yàn)，我應(yīng)該是5點(diǎn)鐘放簾子，真等到那時就晚了，一宿就有可能把苗子都凍死，損失可就大了。”物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)的感知，讓張建紅很驚訝，現(xiàn)在她種菜全聽物聯(lián)網(wǎng)的，由于科學(xué)精細(xì)管理，她種的西紅柿產(chǎn)量和質(zhì)量都比以前有了很大提高。

管理7號草莓棚的董志俊以為棚里的傳感器是“報天氣預(yù)報”的，很顯然，到園區(qū)時間不長的她對物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施還不了解，她一直不知道物聯(lián)網(wǎng)悄悄幫她“干”了不少活。董大姐的草莓棚一共三層，相當(dāng)于一個人管3個棚，按理說工作量應(yīng)該很大。“活不累，給的錢還不少。”董大姐快人快語。原來澆水、施肥、測溫、通風(fēng)都由物聯(lián)網(wǎng)干了，由于園區(qū)內(nèi)架設(shè)了由天津市中環(huán)電子計算機(jī)有限公司提供的點(diǎn)對點(diǎn)無線網(wǎng)橋系統(tǒng)，技術(shù)人員可以在1公里之外的中控室上位機(jī)上輕點(diǎn)鼠標(biāo)，她只干些電腦實(shí)在無法替代的手工勞動。

時值下午3點(diǎn)，與以色列合作的智能溫室內(nèi)傳感器顯示室內(nèi)溫度20℃，許書華按了一下墻上操作柜的“內(nèi)保溫”按鈕，這是物聯(lián)網(wǎng)手動模式，幾十秒鐘時間，溫室的天窗徐徐降落、緊緊地關(guān)閉了，10分鐘后，溫度上升到了24℃。在園區(qū)的農(nóng)業(yè)工人里，許大姐算是個“老字輩”了，她同時管理著3個棚。有著多年種植經(jīng)驗(yàn)的許大姐對記者說，現(xiàn)在園區(qū)種菜科技含量越來越高了，她最大的感受就是，物聯(lián)網(wǎng)的精細(xì)管理使大棚里的病蟲害少了，各類藥品投入減少了二分之一，蔬菜的安全性有了很大提高，有關(guān)部門對園區(qū)蔬菜的農(nóng)殘檢測合格率達(dá)到100%。

3遠(yuǎn)程操控科學(xué)種田全程追溯

跟番茄“視頻”抓害蟲

馬云生坐在辦公室里，筆記本電腦的頁面停留在幾片番茄葉子上，用鼠標(biāo)一點(diǎn)點(diǎn)拉近，他清晰地看到葉片上趴著幾只小蚜蟲。“實(shí)驗(yàn)棚西南角有幾棵西紅柿秧遭了蟲害，得抓緊防治。”馬云生通過物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了“敵情”，立即拿起電話，給棚里的農(nóng)業(yè)工人提了個醒。

馬云生是園區(qū)的農(nóng)業(yè)技術(shù)專家，一直負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和處理�，F(xiàn)在他的電腦“管著”園區(qū)一期13個溫室大棚、兩個智能溫室，隨著園區(qū)建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)的不斷完善，覆蓋范圍將會越來越大。馬云生告訴記者，現(xiàn)在他每天一項(xiàng)重要工作，就是通過電腦屏幕遠(yuǎn)程操控大棚里的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

“遠(yuǎn)程操控？最遠(yuǎn)能有多遠(yuǎn)？”“只要能上網(wǎng)的地方，用電腦或手機(jī)，就能對大棚內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行即時在線遙控。”馬云生告訴記者，特別是在出差或是夜間天氣突變時，物聯(lián)網(wǎng)帶來的便利就明顯體現(xiàn)出來了。其實(shí)便利并不僅僅體現(xiàn)于出差在外。以往在蔬菜種植過程中，技術(shù)人員對大棚內(nèi)各類數(shù)據(jù)的采集大部分依靠人工，1個小時采集一次，邊測邊記，工作量很大。“溫度、濕度、土壤水分都得測，每個指標(biāo)取6個點(diǎn)，一個棚至少要測20個數(shù)據(jù)，一趟下來最少要走兩個小時。”馬云生說，一個數(shù)據(jù)從1號棚測到13號，前后間隔一兩個小時，時間跨度太長，即使數(shù)據(jù)出來了，也失去了它應(yīng)有的意義。而有了物聯(lián)網(wǎng)就大不一樣了，現(xiàn)在通過放置在大棚里的傳感器實(shí)時采集數(shù)據(jù)，打開電腦或是手機(jī)，隨時就可以看到各種數(shù)據(jù)的曲線圖了，為技術(shù)人員指導(dǎo)農(nóng)民生產(chǎn)提供了科學(xué)的依據(jù)。

僅僅一個月，馬云生的后臺數(shù)據(jù)庫就已經(jīng)積累了16萬個數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，馬云生再做進(jìn)一步分析，更為精準(zhǔn)地了解每種蔬菜的成長需求，逐步形成對蔬菜種植的標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)程。同時，這些數(shù)據(jù)也是每種蔬菜的“成長日記”，加上高清攝像頭的忠實(shí)的記錄，形成了對蔬菜品質(zhì)的全程監(jiān)控，與二維碼相結(jié)合，就構(gòu)成了對蔬菜安全的全程追溯。比如，在超市買一棵白菜，掃一下二維碼，馬上就能知道這棵白菜是哪個基地種的、種植過程中用過什么藥、發(fā)生過哪些病蟲害、如何防治等很多方面的信息。

南開大學(xué)博士、該項(xiàng)目的核心研發(fā)人員之一天津師范大學(xué)教師劉洋告訴記者，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)將是智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的重要組成部分。簡單說，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是將人類對自然、植物的理解、種植經(jīng)驗(yàn)全部進(jìn)行量化，以數(shù)字的形式加以體現(xiàn)，以科學(xué)的方法來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前為該系統(tǒng)開發(fā)的軟件已經(jīng)初步完成，并在籌劃版本的升級工作。所獲得的數(shù)據(jù)也在不斷地積累，這些信息將可以通過云服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)共享。中國移動天津武清分公司專門為此項(xiàng)目引入了公網(wǎng)專線，中國移動天津公司為今后云服務(wù)提供平臺支持。“我們研發(fā)的最終目的，是讓物聯(lián)網(wǎng)具有智商。”基于云平臺而做的專家系統(tǒng)，相當(dāng)于賦予了物聯(lián)網(wǎng)靈魂，使物聯(lián)網(wǎng)不再依靠人為“指令”，而是真正實(shí)現(xiàn)全自動、智能化操控。

4傻瓜模式好用易學(xué)

推廣需建立商業(yè)模式

據(jù)測算，在農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)，每個大棚雖然多投入5000多元，但使用物聯(lián)網(wǎng)以后，一個棚就可以節(jié)省0.2個勞動力，僅這一項(xiàng)，一年就減少開支4000多元，粗略算下來，用于物聯(lián)網(wǎng)的支出1年就可收回。

物聯(lián)網(wǎng)用于農(nóng)業(yè)，農(nóng)民學(xué)得會嗎？用得上、買得起嗎？

“這可不是‘高射炮打蚊子’。”作為項(xiàng)目的發(fā)起者兼推廣者，馮子華多次強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)絕不僅僅是設(shè)施的現(xiàn)代化，更包括信息的現(xiàn)代化，高科技傳感器、高清攝像頭，雖然聽起來與農(nóng)業(yè)毫不搭邊，卻是今后津郊大棚中的重要角色。馮子華說，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要著眼于解決農(nóng)民在生產(chǎn)中遇到的難題，是為了滿足農(nóng)民的生產(chǎn)需求，歸根結(jié)底是為農(nóng)民服務(wù)的。因此，在研發(fā)過程中，為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，他們采用無線傳輸?shù)男问�，�?shí)現(xiàn)了蔬菜大棚與數(shù)據(jù)世界的融合，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，最關(guān)鍵的不是頂天，不是追求最高端的技術(shù)和設(shè)備，而是立地，是從農(nóng)民真正的需求出發(fā)。因此，“好用易學(xué)”、“傻瓜模式”是其突出特點(diǎn)。

“如果您家里承包了蔬菜大棚，您會自掏腰包，用物聯(lián)網(wǎng)指導(dǎo)自己種菜嗎？”在農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)，記者就是否會選擇使用物聯(lián)網(wǎng)采訪多位農(nóng)業(yè)工人，正“身處網(wǎng)中央”的他們，對于物聯(lián)網(wǎng)帶來的好處表示贊同，也有不少人對記者實(shí)話實(shí)說：“如果不考慮成本，物聯(lián)網(wǎng)的確是個好東西，要是‘動真格’的，就必須得計算一下投入與產(chǎn)出比，看看合不合算，再決定買不買。”

對于成本敏感度相對較高的農(nóng)業(yè)來說，投入確實(shí)是個大問題。馮子華給記者算了一筆賬：以一個70米長、8米寬的蔬菜大棚為例，需要配置一套傳感器、一個攝像頭，再加上控制模塊、控制箱以及網(wǎng)關(guān)等其他設(shè)備，各種費(fèi)用加在一起差不多5000元—8000元，而這筆一次性的投入換來的是——水肥節(jié)約、產(chǎn)量提升、品質(zhì)提高、人力減少。據(jù)測算，在農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園區(qū)，每個大棚雖然多投入5000多元，但使用物聯(lián)網(wǎng)以后，一個棚就可以節(jié)省0.2個勞動力，僅這一項(xiàng)，一年就減少開支4000多元，粗略算下來，用于物聯(lián)網(wǎng)的支出1年就可收回。

在采訪中記者發(fā)現(xiàn)，雖然物聯(lián)網(wǎng)對于農(nóng)業(yè)發(fā)展所帶來的好處顯而易見，但在使用上還未形成剛性需求。作為一個新興事物，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正處在邊試驗(yàn)邊示范的階段，有著廣闊的應(yīng)用前景。“十二五”期間，全市設(shè)施農(nóng)業(yè)面積將達(dá)到100萬畝，其中智能溫室20萬畝。馮子華在推廣過程中明顯感到，一些農(nóng)業(yè)示范園區(qū)的積極性比普通農(nóng)戶要強(qiáng)烈得多。在本市，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用基本上是一些示范工程。對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)來說，物聯(lián)網(wǎng)的成本過高，在沒有見到效益之前，讓農(nóng)民提前投資難度較大。馮子華對此深有感觸，他認(rèn)為，對于這一新事物，很多農(nóng)民，甚至一些農(nóng)業(yè)干部、政府部門還需要一個接受的過程，迫切需要轉(zhuǎn)變觀念。在加大政府扶持、建立補(bǔ)貼制度的同時，應(yīng)盡快建立適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的商業(yè)模式，由市場引導(dǎo)、向市場要錢，是推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的有效方法。