物聯網:現代農業轉型的重要支撐
物聯網技術早就誕生了,但真正進入大眾視野則是在2000年以后。
2009年,在總統奧巴馬與美國工商界領袖舉行的一次圓桌會議上,IBM首席執行官彭明盛首次提出了“智慧地球”這一概念。
今天,“智慧地球”已經成為美國的一項重要國家戰略,并被抬高到與當年的“信息高速公路”同等重要的位置。
除了美國,其他一些發達國家和地區也在紛紛響應這一輪技術浪潮,比如日本的U-Japan戰略,計劃將日本建設成一個“實現隨時、隨地、任何物體、任何人均可連接的泛在網絡社會”,實現所有人與人、物與物、人與物之間的連接(即4U,Ubiquitous、Universal、User-oriented、Unique);
歐盟委員會也在2009年6月18日向歐盟議會、理事會、歐洲經濟和社會委員會及地區委員會遞交了《歐盟物聯網行動計劃》,標志著正式將物聯網的實現提上日程。
在中國,物聯網也引起了國家以及各行各業的高度關注。
2009年8月,溫家寶“感知中國”的講話把我國物聯網領域的研究和應用開發推向了高潮,無錫市率先建立了“感知中國”研究中心,中國科學院、運營商、多所大學在無錫建立了物聯網研究院,無錫市江南大學還建立了全國首家實體物聯網工廠學院。
除此之外,“智慧城市”“智慧社區”“智慧農業”“智能家居”等概念也在這兩年紛紛冒了出來。
物聯網:世界信息產業發展的第三次浪潮
全世界都在關注物聯網,到底什么是物聯網?
它為何有如此巨大的能量?
根據百度給出的定義:物聯網是互聯網的延伸,在計算機互聯網的基礎上,利用射頻自動識別(RFID)、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。
在這個網絡中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。
其實質是利用射頻自動識別技術,通過計算機互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。
物聯網的定義有些晦澀,通過一個畫面來認識什么是物聯網會更容易一些。
2005年,國際電信聯盟的報告中曾描繪過“物聯網”時代的圖景:當司機出現操作失誤時汽車會自動報警;
公文包會提醒主人忘帶了什么東西;
衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等。
物聯網在物流領域內的應用,比如一家物流公司應用了物聯網系統的貨車,當裝載超重時,汽車會自動告訴你超載了,并且超載多少,但空間還有剩余,告訴你輕重貨怎樣搭配;
當搬運人員卸貨時,一只貨物包裝可能會大叫“你把我弄疼了”,或者說“親愛的,請你不要太野蠻,可以嗎”;
當司機在和別人扯閑話時,貨車會裝作老板的聲音怒吼:“笨蛋,該發車了!”
簡單來講,物聯網就是通過一系列信息技術實現萬事萬物互聯,讓人與人、物與物、人與物之間通過一種共通的信息語言實現交互和交流。
從這個角度來看,物聯網不僅僅是互聯網的延伸,而是一次升級再造。依據“連接”的廣度,可以將互聯網的發展劃分為前后兩個階段:
第一階段,互聯網、移動互聯網的發展實現了人與人之間的連接;
第二階段,通過智能感知、識別技術,正在實現人與萬事萬物的連接,這一階段就是正在到來的物聯網時代。
互聯網的本質就是連接的革命,馬化騰在《互聯網+:國家戰略行動路線圖》一書的序言中講到,隨著移動互聯網的興起,越來越多的實體、個人、設備都連接在了一起,互聯網已不再僅僅是虛擬經濟,而是主體經濟社會不可分割的一部分,每一個經濟社會的細胞都需要與互聯網相連,互聯網與萬物共生共存,這成為大趨勢。
按照馬化騰的說法,“互聯網+”的終極目標是連接萬事萬物,而這必須通過物聯網技術來實現。
物聯網被認為是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮,將是下一個推動世界高速發展的“重要生產力”,是繼通信網之后的另一個萬億級市場。
業內專家認為,物聯網一方面可以提高經濟效益,大大節約生產成本;
另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。
可以說,抓住了物聯網的機遇也就等于搶占了下一個時代的制高點。
目前,物聯網在我國主要應用于智能農業、智能電網、智能交通、智能物流、智能醫療、智能家居等領域。
物聯網對現代農業轉型的意義
在展開這個問題之前,先來看一下什么是農業物聯網。
農業物聯網是指運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、pH值傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設備,檢測環境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數,通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中,保證農作物有一個良好的、適宜的生長環境。
同樣,我們也可以通過一個畫面來展示:在一個智能化大棚里,通過一部手機可以隨時查看溫室里的空氣溫濕度、土壤溫濕度及pH值、CO2濃度,該澆水了或者該施肥了,手機會自動警告,點擊智能手機屏幕,灌溉探頭就能噴出細密的水簾。
農場有什么動靜,通過手機也盡在掌握之中。
智能溫室大棚
物聯網的優勢可以用三個詞來概括:精準、高效、智能。
它對現代農業轉型的意義主要體現在對四大核心難題的解決上:資源浪費問題、人力成本上升問題、農產品流通問題、食品安全問題。
1.節約資源
隨著世界人口的激增以及工業發展對自然環境的破壞,人類正面臨著嚴峻的資源危機。
我們先來看一組關于水資源的統計數據:
①地球表面超過70%的面積為海洋所覆蓋,但只有2.5%的淡水能夠供人類活動使用;
②有30億~40億人沒有安全可靠的自來水;
③每年約350萬人的死因與供水不足和衛生狀況不佳有關;
④每8秒就有1個兒童因水污染死亡。
我國也是一個嚴重缺水的國家:
①人均淡水資源僅為世界人均量的1/4;
②有300多個城市屬于聯合國人居署評價標準的“嚴重缺水”和“缺水”城市;
③截至2014年,尚有1.1億農村居民和1535萬農村學校師生存在飲水安全問題。
耕地資源更加不容樂觀,據一份題為《世界糧食不安全狀況》的報告指出,目前全球饑餓人口仍超過8億,相當于全球總人口的1/9,而亞洲占了5.26億。
聯合國糧農組織曾預告:到2050年世界糧食的需求量將增加一倍,才能滿足屆時新增加的23億人口,而這將對有限的耕地資源造成極大的挑戰。
土地和水是維持農業發展的兩大資源,農業也是土地和水資源占用最多的行業,全球大約70%的水用在農業上,是工業上的兩倍多。
通過物聯網技術可以大大提高土地和水資源的利用率,比如智能溫室、垂直農業大大提高了單位耕地面積的產能,智能噴灌、滴灌技術大大節約了水資源。
通過物聯網可以實時監測環境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數,根據監測數據定時定量地指導生產作業,不僅節約了土地、水等自然資源,而且還減少了化肥、農藥等投入品的成本,同時也減少了對自然環境的危害。
精準化管理是物聯網帶給現代農業的一大特征。
科學、精細化的管理不僅節約了資源,而且還能起到增產的目的。
2.節省人力成本
這一點很容易理解,通過智能監測、遠程控制可以實現農業的智能化管理,如上文提到的應用場景,什么時候該澆水了,什么時候該施肥、打藥了,通過一部手機就能隨時隨地搞定。
以下是一個現實中的例子。
江蘇省宜興市高塍鎮素以養殖大閘蟹聞名,養殖水域超5萬畝。
然而,隨著養殖規模的不斷擴大,蟹農們普遍反映,由于人手不足,蟹苗的存活率和螃蟹養殖的質量受到影響。
最近幾年,通過建設物聯網養殖系統,大大緩解了人力匱乏的壓力。
如今,蟹農們通過電腦或手機終端登錄水產養殖監控管理系統,就可隨時隨地了解養殖塘內的溶氧量、溫度、水質等指標參數。
一旦發現某區域溶氧指標預警,只需點擊“開啟增氧器”,就可實現遠程操控。
管理輕松了,收益也更高了。
未來,一個人管理上千畝地、上百個魚塘或養殖場將成為現實,物聯網的普及應用將大大減少農業中人力成本的投入。
3.改善農產品流通
物聯網的作用不僅體現在農業生產管理上,還體現在農產品流通上。
物聯網不是封閉的,而是與外部網絡相連接的,農戶通過物聯網不僅可以監測農作物的生長情況,而且還能了解外部市場的農產品需求信息、發布產品信息,與求購者直接對接,以此可以實現按需生產、訂單農業、農企對接,從而降低了傳統農業中由于信息不對稱造成的生產過剩問題。
4.解決食品安全問題
食品安全是目前農產品消費中最大的一個痛點,消費者迫切需要安全、健康、綠色的食品,但農業本身的地域性差異、非標準化屬性以及過度的中間環節導致其受質疑的程度較高,缺乏有效的品質背書。
解決農產品安全問題的途徑只有一條,那就是產品信息公開化、透明化,而最關鍵的一環就是產地信息,即農產品種植、生產、管理、采摘的信息,這也是目前最為薄弱的。
因為,相比物流、銷售,種植環節的信息化管理要復雜得多,而且,由于農產品利潤率低,除非較大的農牧企業,一般農戶舍不得在這上面投入。
種植環節的信息化管理主要就是通過物聯網來完成的。
通過物聯網可以實時監控、記錄農產品的種植、生長的各個環節,包括用藥情況、施肥情況、種植者的情況。
任何一個環節出現問題都可以追溯到相關責任人,這樣一來,消費者自然就買得放心了。
當然,物聯網的好處雖然很多,但推廣中的問題也不少,上面講到的一次性投入成本過高就是其一。
據了解,平均每畝地的物聯網設備成本大概需要8000元,預計可使用10~15年,每年每畝的成本為530多元,平均到每一年里雖然不算太多,但問題是首次投入太多,一般農民接受不了。
其二,我國農業物聯網技術的研究還相對比較落后,特別是在農業用智能傳感器、RFID等感知設備的研發和制造方面,許多應用項目還主要依賴進口感知設備。
其三,當下物聯網產品尚無國家標準,導致不同生產廠家的物聯網產品不兼容,這也成為制約我國農業物聯網發展的首要因素。
農業物聯網的普及應用還需要一個時間過程,但正如科幻作家威廉·吉布森所言:“未來已經來臨,只是尚未流行。”