当大棚果蔬遭遇物联网:让农民与蔬菜对话

作为面向农民和技术人员推广使用的物联网平台，该系统操作简单，共分为信息采集、信息传输和信息处理3个层次，通过安装在大棚内的传感器采集空气、水、温度、湿度、土壤等环境信息，利用无线网络将采集到的信息传输到电脑、手机等终端上，用户只需要按一下“开关”就能将相关指令，如浇水、施肥、加湿、降温等要求反馈到大棚中，物联网的使用使生产过程实现了智能化控制、科学化管理、信息化服务、全程化追溯。

在家里通过电脑就可能随时了解大棚里的蔬菜长势；拿起手机就可以远程控制通风、照明、水肥滴灌设备，实现精细化种植……这可不是魔术师的穿越魔术，也不是网络偷菜游戏，而是本市物联网技术运用到传统农业的开始。

今年，中央一号文件再次提出，把推进农业科技创新作为“三农”工作的重中之重。在“十二五”期间，物联网首次被确定为我国重点发展的战略新兴产业。

当物联网遇到农业，当设施大棚被传感器武装，当海河岸边种出来自热带或寒带的奇珍果蔬，我们的生活将上演怎样的科技传奇？

1产学研用结合农业转向精准化科技化必由之路

物联网从实验室走向大棚

物联网应用于设施农业，使农业不再有“季节”的概念，而是从播种、育苗、定植到收获需要的精准时间，是以小时计算；也不再有南北气候的差别，在天津种出寒带或是热带的珍奇果蔬已经不再是传说。

在今年商务部主办的首届京交会上，一个全钢骨架的“玻璃房子”吸引了很多人的目光。这是一个长3米、宽1.5米、高1.7米的微缩智能温室，地源热泵、水帘、滴灌、排风扇、轴流风机、遮阳网一应俱全。透过玻璃墙，可以看到刚刚定植的番茄苗叶子碧绿油亮、长势喜人。“房子”的主人用了一年时间，将计算机、通信、机电、软件等多学科技术整合创新，让这座“房子”充满了“智慧”——什么时候给番茄苗浇水、空气湿度够不够、温度适宜不适宜、施多少肥，一系列曾被经验“模糊”处理的问题，都由信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，而人需要做的只是轻点鼠标或按下手机上某个按键。

这个项目名为“基于物联网的农业温室智能化应用示范平台”，是由天津大学、天津当代智慧有限公司、北京昆仑海岸传感技术有限公司、北京奥尔斯有限公司、天津市农科院农业高新技术示范园区以及天津市中环电子计算机有限公司等6家单位组成的科技创新体联合研发，目前已获得两项国家发明专利和一项软件著作权登记，并顺利通过由市科委组织的专家现场鉴定。

任长明、冯子华，天津大学教授、研究员，这两位年逾七旬的“老科研”是项目的最初发起者，他们密切合作，深入研究国内外物联网的发展趋势，设计了农业物联网的系统架构，并给出了整体集成方案。在两年前国内物联网概念刚刚提出时，两位老学者就已经着手组建智慧农业物联网的研发团队，20余位来自高校、高科技企业和农业科研一线的硕士、博士和博士后，产学研用相结合，历时一年联合攻关，终于使农业物联网技术从实验室走向设施大棚。

在采访中记者了解到，作为面向农民和技术人员推广使用的物联网平台，该系统操作简单，共分为信息采集、信息传输和信息处理3个层次，通过安装在大棚内的传感器采集空气、水、温度、湿度、土壤等环境信息，利用无线网络将采集到的信息传输到电脑、手机等终端上，用户只需要按一下“开关”就能将相关指令，如浇水、施肥、加湿、降温等要求反馈到大棚中，物联网的使用使生产过程实现了智能化控制、科学化管理、信息化服务、全程化追溯。

该项目的主要推动者、天津大学文法学院党委书记邹积明说，用物联网改造、装备农业，是实现农业现代化的重要途径，是促使农业从粗放向精准、从经验向科技全方位转变的必由之路。设施农业改变了作物生长的季节规律，让广大市民吃反季节菜成为现实。而物联网应用于设施农业，使农业不再有“季节”的概念，而是从播种、育苗、定植到收获需要的精准时间，是以小时计算；也不再有南北气候的差别，在天津种出寒带或是热带的珍奇果蔬已经不再是传说。

2脏活累活全部包揽科学管理产量提高

物联网让农民与蔬菜对话

装上一个小小的传感器，大棚里的蔬菜就会说话、有感觉、有思想了，大棚里的温度高了它会警告你，土壤里的湿度低了它会通知你，更准确地告诉你它的需求。

天津市农科院农业高新技术示范园区是本市物联网项目的首家落地单位。什么是物联网？物联网有什么用？传感器、RFID标签、云平台……冯子华说，他如果用这些名词来解释物联网，估计那些在地里忙活的农民没人花工夫去听。跟农民打交道，他经常用的方法就是打比方。

“使用物联网以后，我们马上就能和大棚里的蔬菜‘对话’了。”走进4号番茄棚，冯子华对正在“吊秧子”的张建红说，“就拿你手里这株番茄苗来说，它需要什么温度？什么时候要浇水？什么时候要施肥？浇多少水？施多少肥？你并不完全知道，或是只知道个大概。但是装上一个小小的传感器，它就会说话、有感觉、有思想了，大棚里的温度高了它会警告你，土壤里的湿度低了它会通知你，更准确地告诉你它的需求，使大棚内植物所需要的生长环境永远保持在最佳状态。”

张建红对冯子华所说的“物联网”多少知道一些。“不就是这个吗？”张建红指着几个白色的小盒子对记者说。记者看到，在这栋70米长、8米宽的温室大棚里，靠近中间位置架起了一副“天线”，上面挂着几个小盒子，冯子华说这就是传感器，分别采集环境温度、湿度、土壤温度、水分、光照以及二氧化碳浓度，每隔5分钟采集一次数据，通过智能传感器与嵌入3G模块的无线物联网网关，发送到上位机系统。

“西红柿不好种。”张建红对记者说，特别是对于她这种以前没有任何蔬菜种植经验的农民来说，到园区做农业工人好长时间都感觉“摸不着门儿”。园区技术人员告诉记者，西红柿对于温度的要求很高，整个生长周期140天，有效积温要达到3700℃，但是每天昼夜温差很大，温度稍掌握不好，就会影响坐果。“虽然有技术人员指导，但是更多时候我们农民种菜还是凭借自己的经验。”张建红说，有时经验也不牢靠，她拿前些天那次降雪举例。“那天刚到下午两点半，我还没觉得冷，但是打开手机登录物联网后，上面提示的温度曲线却急骤下降，我赶紧把保温帘子盖好。按照经验，我应该是5点钟放帘子，真等到那时就晚了，一宿就有可能把苗子都冻死，损失可就大了。”物联网精准的感知，让张建红很惊讶，现在她种菜全听物联网的，由于科学精细管理，她种的西红柿产量和质量都比以前有了很大提高。

管理7号草莓棚的董志俊以为棚里的传感器是“报天气预报”的，很显然，到园区时间不长的她对物联网的设施还不了解，她一直不知道物联网悄悄帮她“干”了不少活。董大姐的草莓棚一共三层，相当于一个人管3个棚，按理说工作量应该很大。“活不累，给的钱还不少。”董大姐快人快语。原来浇水、施肥、测温、通风都由物联网干了，由于园区内架设了由天津市中环电子计算机有限公司提供的点对点无线网桥系统，技术人员可以在1公里之外的中控室上位机上轻点鼠标，她只干些电脑实在无法替代的手工劳动。

时值下午3点，与以色列合作的智能温室内传感器显示室内温度20℃，许书华按了一下墙上操作柜的“内保温”按钮，这是物联网手动模式，几十秒钟时间，温室的天窗徐徐降落、紧紧地关闭了，10分钟后，温度上升到了24℃。在园区的农业工人里，许大姐算是个“老字辈”了，她同时管理着3个棚。有着多年种植经验的许大姐对记者说，现在园区种菜科技含量越来越高了，她最大的感受就是，物联网的精细管理使大棚里的病虫害少了，各类药品投入减少了二分之一，蔬菜的安全性有了很大提高，有关部门对园区蔬菜的农残检测合格率达到100%。

3远程操控科学种田全程追溯

跟番茄“视频”抓害虫

马云生坐在办公室里，笔记本电脑的页面停留在几片番茄叶子上，用鼠标一点点拉近，他清晰地看到叶片上趴着几只小蚜虫。“实验棚西南角有几棵西红柿秧遭了虫害，得抓紧防治。”马云生通过物联网的远程监控系统发现了“敌情”，立即拿起电话，给棚里的农业工人提了个醒。

马云生是园区的农业技术专家，一直负责物联网相关数据的分析和处理。现在他的电脑“管着”园区一期13个温室大棚、两个智能温室，随着园区建设以及物联网的不断完善，覆盖范围将会越来越大。马云生告诉记者，现在他每天一项重要工作，就是通过电脑屏幕远程操控大棚里的农业生产。

“远程操控？最远能有多远？”“只要能上网的地方，用电脑或手机，就能对大棚内的农业生产进行即时在线遥控。”马云生告诉记者，特别是在出差或是夜间天气突变时，物联网带来的便利就明显体现出来了。其实便利并不仅仅体现于出差在外。以往在蔬菜种植过程中，技术人员对大棚内各类数据的采集大部分依靠人工，1个小时采集一次，边测边记，工作量很大。“温度、湿度、土壤水分都得测，每个指标取6个点，一个棚至少要测20个数据，一趟下来最少要走两个小时。”马云生说，一个数据从1号棚测到13号，前后间隔一两个小时，时间跨度太长，即使数据出来了，也失去了它应有的意义。而有了物联网就大不一样了，现在通过放置在大棚里的传感器实时采集数据，打开电脑或是手机，随时就可以看到各种数据的曲线图了，为技术人员指导农民生产提供了科学的依据。

仅仅一个月，马云生的后台数据库就已经积累了16万个数据。根据这些数据，马云生再做进一步分析，更为精准地了解每种蔬菜的成长需求，逐步形成对蔬菜种植的标准化管理规程。同时，这些数据也是每种蔬菜的“成长日记”，加上高清摄像头的忠实的记录，形成了对蔬菜品质的全程监控，与二维码相结合，就构成了对蔬菜安全的全程追溯。比如，在超市买一棵白菜，扫一下二维码，马上就能知道这棵白菜是哪个基地种的、种植过程中用过什么药、发生过哪些病虫害、如何防治等很多方面的信息。

南开大学博士、该项目的核心研发人员之一天津师范大学教师刘洋告诉记者，农业专家系统将是智慧农业物联网项目的重要组成部分。简单说，农业专家系统是将人类对自然、植物的理解、种植经验全部进行量化，以数字的形式加以体现，以科学的方法来指导农业生产。目前为该系统开发的软件已经初步完成，并在筹划版本的升级工作。所获得的数据也在不断地积累，这些信息将可以通过云服务平台实现共享。中国移动天津武清分公司专门为此项目引入了公网专线，中国移动天津公司为今后云服务提供平台支持。“我们研发的最终目的，是让物联网具有智商。”基于云平台而做的专家系统，相当于赋予了物联网灵魂，使物联网不再依靠人为“指令”，而是真正实现全自动、智能化操控。

4傻瓜模式好用易学

推广需建立商业模式

据测算，在农业高新技术示范园区，每个大棚虽然多投入5000多元，但使用物联网以后，一个棚就可以节省0.2个劳动力，仅这一项，一年就减少开支4000多元，粗略算下来，用于物联网的支出1年就可收回。

物联网用于农业，农民学得会吗？用得上、买得起吗？

“这可不是‘高射炮打蚊子’。”作为项目的发起者兼推广者，冯子华多次强调，现代农业绝不仅仅是设施的现代化，更包括信息的现代化，高科技传感器、高清摄像头，虽然听起来与农业毫不搭边，却是今后津郊大棚中的重要角色。冯子华说，农业物联网主要着眼于解决农民在生产中遇到的难题，是为了满足农民的生产需求，归根结底是为农民服务的。因此，在研发过程中，为了适应农业生产的特点，他们采用无线传输的形式，实现了蔬菜大棚与数据世界的融合，物联网在农业领域的应用，最关键的不是顶天，不是追求最高端的技术和设备，而是立地，是从农民真正的需求出发。因此，“好用易学”、“傻瓜模式”是其突出特点。

“如果您家里承包了蔬菜大棚，您会自掏腰包，用物联网指导自己种菜吗？”在农业高新技术示范园区，记者就是否会选择使用物联网采访多位农业工人，正“身处网中央”的他们，对于物联网带来的好处表示赞同，也有不少人对记者实话实说：“如果不考虑成本，物联网的确是个好东西，要是‘动真格’的，就必须得计算一下投入与产出比，看看合不合算，再决定买不买。”

对于成本敏感度相对较高的农业来说，投入确实是个大问题。冯子华给记者算了一笔账：以一个70米长、8米宽的蔬菜大棚为例，需要配置一套传感器、一个摄像头，再加上控制模块、控制箱以及网关等其他设备，各种费用加在一起差不多5000元—8000元，而这笔一次性的投入换来的是——水肥节约、产量提升、品质提高、人力减少。据测算，在农业高新技术示范园区，每个大棚虽然多投入5000多元，但使用物联网以后，一个棚就可以节省0.2个劳动力，仅这一项，一年就减少开支4000多元，粗略算下来，用于物联网的支出1年就可收回。

在采访中记者发现，虽然物联网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。“十二五”期间，全市设施农业面积将达到100万亩，其中智能温室20万亩。冯子华在推广过程中明显感到，一些农业示范园区的积极性比普通农户要强烈得多。在本市，物联网在农业方面的应用基本上是一些示范工程。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。冯子华对此深有感触，他认为，对于这一新事物，很多农民，甚至一些农业干部、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，是推动物联网发展的有效方法。