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吴建伟:农业园区物联网应用解决方案

国家农业信息化工程技术研究中心主任助理、农业部农业物联网系统集成重点实验室副主任吴建伟在WGDC2017“智慧农业”峰会的演讲。

  以下为国家农业信息化工程技术研究中心主任助理、农业部农业物联网系统集成重点实验室副主任吴建伟以“农业园区物联网应用解决方案”为演讲题目的特邀演讲内容(未经本人审核)。

泰伯网

  吴建伟:首先非常荣幸接到泰伯网的邀请,我的题目不是特别的准确,现在农业物联网管理基本已经涵盖了传统物联网的技术、大数据的技术、云计算的处理,我这边有一些笼统的介绍。

  具体的背景不多说了,李教授也说了,特别是在国际方面比较先进的技术,相应概念的东西都阐述的非常清晰。我现在要做的事情就是把未来的设想拉回到实际,现在做的基本都是这些工作。物联网技术发展的非常迅猛,为农业物联网的应用奠定了非常好的基础,为什么这么说?大家都有比较直观的感受,十年前跟你谈物联网、传感器,很多从事农业的人都不太清楚,最近这五年物联网方面的公司、互联网+的公司,特别是在中关村一批又一批,大家对于技术方面都有比较好的基础。现在特别是在农业直观相关的,像光照、湿度、二氧化碳等等传感器的技术,现在还有相应的射频,感知性的终端,基本上比较成熟。也像李教授说的,传感器的技术灵敏度还存在一定的差距,技术特别在农业应用的角度,还不是最难解决的问题,更多的是固定思维产业发展的问题。

  另外带近些年特别进入十二五以后,农业的规模化生产非常快,基础设施非常快,为物联网应用提供了非常好的条件,如果倒退十年的话,很多场地电都有可能是个问题,特别是在农业这个问题,物联网技术就无从谈起,近些年国家发展很快,现代农业获得很多的补贴,不光是温室建设,像农资、农机等等都有系列化的补贴,所以给现在的物联网应用提供了比较好的基础。

  站在农业园区的角度,为什么说农业园区?现在国家正在开展土地方面的工作,信息化技术用起来不会有太大的意义,投入产出比肯定不成正比。土地流转以后国家建立了很多国家级的农业园区和科技园区,首先在示范应用的角度已经起到比较好的前期,不管在前期的投入比的监管,传统育苗的精准化的管理,产中肥水药的控制,等等都有物联网的技术在支撑,还有产后相应的认知方面,都有相应的物联网技术、大数据做支撑。

  补充两点农业存在的问题和解决方式,现在农业管理非常粗放,在20年以后或者是欧洲、美国,现在农业是工厂化的性质,精准农业非常发达,现在国家生产管理还非常粗放肥水药精准投入的活动,现在这个系统销售非常大,怎么用生产智能化的管理终端,怎么代替解决一些管理粗放的问题,这是非常大的问题。另外,生产效率比较低,劳动强度大,昨天也刚刚去了河北省的国家级贫困县,给我一个很大的体会,这个地方是2012年习总书记去过的地方,昨天跟他们交流,如果说习大大不去的话,这个村子现在肯定看不到了,这是国家非常大的一个县市,农村老龄化很严重,他们从事农业劳动非常不现实了。用现在与物联网相应的感知、调控性的终端设备,确实可以解决一般性的劳动就业,通过先进的技术也能吸引大学生进入到农业体制中来。现实情况还有一个,如果全部进行了自动化、智能化也是一个问题,咱们国家跟其他国家最大的不同就是咱们人口太多了,以罗头湾为例,对方给我们很直接的介绍,如果用你们的设备还要配备相应的人员,不希望人员脱离传统的农业劳动。现在很多物联网的设备可以做到自动化,应用的时候都是手动加自动的结合,这也是一个现实的问题。

  具体到应用,分配到各个产业应用,农业生产精细化的管理,实现大田设施农业、果园等生产过程精细的监控和调控,提高了生产率,像咱们以北京、上海、广州大城市,在农产品以及生产资料、物流安全管理方面也是非常大的市场,主要是通过相应的物联网和大数据的技术成果,实现农产品从农田到餐桌的全程追溯,更多的是提高农产品的附加值。鸡蛋在两块钱一斤,让它过多的投入相应的设备不现实,在北京有很多有鸡蛋,在15块钱以上,供不应求,怎么通过相应的技术体系提高附加值,有可能在城市的农业是非常重要的方向。

  我本人也在负责农业部互联网实验室的建设工作,是2013年成立的,主要工作就是结合我国农产品安全和农业可持续发展的需求,针对技术问题,面向大田种植、农资流通与监管,开展物联网集成的方向,开展相应的应用、开发、落地性的工作,给国家现代农业工作提供技术方面的支撑。

  再介绍几个背景,咱们国家特别是在农业科技体系,有一个农科城,这是咱们科技部和北京市政府联合共建的,按照一城多园五中心,以高端、高效高辐射为目标,聚集现代农业创新与服务要素,实现高端服务、总部经济研发等等一系列的工作,特别是在十三五期间,也在围绕国家科技中心建设,为科技创新中心建设夯实现代农业基础。

  我们站在信息化、大数据的角度是一个农科城,网络中心。再补充一下,通州的果园,无土化的栽培,在国内标准化的园区都已经实现了,只能站在示范的角度,像韭菜,一斤150元左右,高投入的技术,投入产出确实不成正比,示范的角度没有问题,应用的角度需要各方不断地降低成本,才能让园区、农场、农业大户接受。北京市科委和农科院共建了首都科技条件平台,现在所谓的大数据还不是真正的大数据,更多的是凭借专家的经验、专业化的仪器,面向社会开放了四百多位专家,还有很多的设备,这一块给做物联网大数据业务方面提供了专业的支持,提供了补充。

  具体探讨一些落地性的应用,讲的都是我们做过的一些案例第一块大田种植,以节水、节肥、节药为目标,通过遥感、地理信息系统、物联网等技术技术的组装融合,实现基于实时上清、气象数据和栽培知识的智能控制。结合测土配方数据、实验室化验测土数据、土壤养分远程监测数据,绿色防空这一块提供技术方面的支撑,减少化学农药施用,这是在大田种植方面大的定位,这也是在十三五期间主要做的工作。

  下面有几张视图,以河北省的小麦为例,主要开展了灌溉时长、用水流量精确计量,实现基于实时上清、气象数据和小麦栽培知识的节水灌溉策略自动定制和灌溉智能控制,提高农业税资源利用率,主要是小麦针对性的专家模型,因为我们国家跟其他国家最大的不同就是,我们农业性的品种非常多,而且区域性非常明显,北京和河北有很大的不一样,不仅仅是设备方面的东西,知识模型起到了非常强的驱动作用。

  另外,对于大田粮食的需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应,对农户基本信息与土壤类型、地力评价、PH值含量,更多做的是补充,现在也在做物联网快速测土配方的测试仪,以前有很多回去测,现在现场可以测,达到相应的效应。这一块业提供相应的决策,达到合理适时,相应的面积,工作方式提供决策性支持性的报表,也像李教授说的一样,农业以后不需要专业的人员来做,用相应的技术做支撑就可以了。

  另外,用到相应的终端,大家如果去到那里也可以看到,它其实就是一个小型的农业气象站,如何得到客观的数据,为相应的决策提供支撑。水体系也进入了监测平台,特别是华北地区是比较旱的,节水灌溉是一个很大的主题,靠大数据、物联网终端提供决策层的支撑。

  在育种的角度,育种是农业的根本,我们现在做的育种,以前传统的都是人为性的操作,十二五以后我们大面积的开展了信息化技术的融合,进入十三五期间我们正在组建商业化的大数据平台,实现大数据、物联网核心技术与传统技术的融合与创新,为商业化育种提供了完整的信息化的解决方案。

  这就是育种整体的流程,其实是一个闭环的环境,期间运用了大量数据的技术,也用了相应感知性的终端,种子的收集、数据的采集以及相关的工作,以前这些工作全部是人为,老专家带着农业工人采集,可以通过设备来完成。通过育种的标签,智能手机市场已经非常完善,APP的终端都起到了非常好的效果。隆平高科都在用相应的技术,这就是我们在现场的一些表现方式,这是在南京,院士的团队正在用农业无人机在工作。在农业角度的话,无人机能够获得一些相应的图像,对于测量方面对传统的遥感有了很好的补充,我们在美国也组建了国际农业航空部门,在国内做很多技术示范性的工作。

  育种线,传统的育种都是很繁琐的,很费时、费力工人进行考种的工作,育种关键的数据,现在都可以利用智能终端,还有一些数粒的技术,大大提高了老百姓的效率,降低了他劳动的强度。

  在设施农业角度,主要是针对综合调控困难,相应的一些高校,有比较缺失的问题,对于设施生产环境信息进行感知,最优生长环境智能调节,构建信息系统,提高劳动生产效率和劳动品质的要求。以某园区为例,在国内基本都在做相应的应用,由于国内饮食文化的特点,品种太多了,有可能这种很高产的品种在国内是没有太大市场的,因为我们中国人对于饮食文化要求太高了,比如番茄性的品种就有100多个,如果每个都是工业化的设计,应用起来存在很多的问题,这些品种在北京的种植到了河北,如果到了安徽等地的话,也会存在很大的问题。我们以技术为主,专家模型为支持。园区有具体图像的采集,以及环境方面的参数,同时通过一些报表、图形的方式有体验,更主要的是给农业园区,工人都预设了相应的一些模型,在不同期间会得到相应的物联网技术的支撑和补充。

  对于种植的规程可视化,在不同的生产周期期间都会有一些支持,推荐你、引导你,推送一些相应的方式,比如说让你建苗,剪枝,一般的工人也不需要掌握太多的劳动技能,通过这些东西都有很好的补充。

  另外就是病害性的预警,都设置了相应的模型,通过采集虫害的照片,和数据进行匹配,得出相应的结论,辅助咱们指导,实在解决不了的话还会有相应的专家做补充,这也是中国特色,没有办法,现在专家的支持还是核心竞争力。这一块也大量应用于物联网的终端,我们都可以看到,控制整体温室的补光、外遮阳等等,都可以进行控制,这一块也可以用通讯的相应技术,通过云端做相应的操作。

  这是税费药精准投入装置,它们带栽培角度是最重要的方式,根据规律进行综合性的指示。简单介绍一下农机,农机作业监管与服务也是我们非常重要的工作,开展的是农机作业面积的调控,像测产我们都能够实现,在应用的过程当中受到抵触,数据特别敏感,站在政府官员角度上希望每年增长多少,这些农机都不能做到无人驾驶,需要一个人坐在那里,这就是现实。测产,都可以得到相应的结果,农场不让装这些设备。这是我们给安徽做的记录,这是这两年做的监管,有非常实际的应用,国家在这一块也是有补贴的,做数据的客观补充。

  站在物流的角度,农产品的物流跟其它的物流有非常大的不同点,农业保鲜期非常短,力受环境的影响,相应的技术主要是促进融合,我们北斗的技术、GPS的技术对于车辆进行定位,环境参数进行采集,大大降低农业方面的问题。我们通过虚拟现实的技术,结合物联网的终端,在网上可以直接进入农业园区,相应的环境参数、农业参数直接通过体验就可以达到了。

  健康养殖,这些技术都能够实现,只不过现在很多农场还是不建议进入他们的体系,通过相应的技术都会建立电子的档案,对立生理方面的诉求,都会得到相应的一些结果。对于奶量、奶罐进行检测,都有非常好的效果。应用展望,开放共享的社会化公益服务。个性定制的专业增值服务,个性化定制是很大的一个方向;另外农业信息化是主线,牵动产业链,以后需要金融,农资方面的机构,各个部门融合进行长效机制的发展。谢谢大家!

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