该书作者余欣荣同志，站在国家和行业发展的制高点，从农业、农民、农村三个角度，以农业从业者、经营者、管理者为初始读者，从种、产、收，产、供、销、管整个涉农产业链条，全方位解读、阐述物联网在”三农”领域广阔的应用模式、途径、前景和发展方向，是一本指导农业物联网实际应用的，涵盖技术普及、政策解读、方向引导、案例解析和途径导引的难得的实用指导书。

第二章 走进农业物联网

一、认识农业物联网

1.农业物联网是什么

农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。它利用各类感知设备采集动植物本体、农业生产过程以及农产品物流等相关信息，通过无线传感器网络、移动通信无线网和互联网传输，将获取的海量进行融合、处理，最后实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学决策和实时服务。它是如何让农业变得更能感知、更易互通、更加智能呢？我们还是先看几个例子。

（1）葡萄园里的“懒汉”

大桥镇是葡萄之乡，这里生产的“无核四号”、“藤稔”葡萄远近闻名。但是，江南多变的天气曾让葡萄种植户们吃尽了苦头。2010年，虽然葡萄采摘已经结束了，但为了来年葡萄能长得更好，采摘后对土壤进行施肥、松土、浇水等工作并不能懈怠。但这里的一些葡萄种户却好像很“偷懒”，不用每天老是往田里跑，一个短信就可以控制水泵的开启和关闭，坐在家里就能随时知道田里土壤水分含量。

原来，这些葡萄种植户都用起了农业物联网技术。以前，种植户们会在大棚内挂上水银温度计，要亲自到棚里去看才知道温度，要挖一部分土壤出来用专门的仪器检测，才知道土壤水分的含量是高了还是低了。现在这些工作都可以在家里完成，农户可以用电脑或手机对葡萄大棚内的空气温湿度、土壤水分含量等进行实时检测。

近些年，大桥镇兴起了“物联网”，为葡萄园配上了“电子保姆”，我们可以看到在葡萄园的水泥立柱上，安装了一个书本大小的铁盒，这些是控制器和负责信息采集、传输的节点，由无线控制与传输系统、各种感应器组成，是物联网最关键的“神经末梢”。这些“神经末梢”最终汇集到棚外的水泵间“综合信息柜”（图2-1）。只要用手机输入一串代码，给“柜子”发一条短信，3秒钟便有回复，一切葡萄园环境信息尽在掌握中，并且还能得到专家系统给出的指导方案。这套系统还可以通过手机实时看到大棚内的高清监控视频，察看大棚内环境变化情况。

图2-1 综合信息柜控制着水泵的开启

水泵间里除了水泵之外，还放着一个单门冰箱大小的东西。技术员说，这就是 “综合信息柜”，用于发送数据，他现在每天都会给这个“柜子”发短信，只要输入一串代码，就可以给眼前的“柜子”发送一条短信。3秒钟后 “柜子”回复的短信传来，也是一串代码:“大棚温度23摄氏度，空气湿度55%，土壤湿度75%。”如果数据显示湿度不够，那么轻点手机发出指令，就可以自动启动水泵给葡萄喷灌（图2-2）。

图2-2 自动喷灌系统正在工作

有了这个“电子保姆”，不但让“估计”变得精确。更重要的是，让很大一部分劳动力解放出来。农民都说这些都是省出来的利润啊。

第三章 物联网正在改变农业

一、设施农业安全、高效

1.“聪明”的农业设施

我们知道，采取设施栽培的目的就是能给作物生长提供一个最佳环境，在实际的生产过程要做到这一点，就必须不断调节设施中的各种设备。如果纯粹依赖人力，一是工作量大，二是很难做到准确调节。要做到这一点，必须满足３个条件：一是必须知道作物在每个生长阶段的需求；二是能实时监测到植物的生长环境和生长状况；三是能够及时调控作物的生长环境。

对于第一个条件，我们的科研人员已经完成或正在进行着大量的实验，并建立了植物生长模型。有了生长模型，我们就可以让作物在电脑里“生长”，并能知道土壤含水量低于多少时作物就会“渴”，氮肥低于多少时作物就会“饿”，空气相对湿度多大时就容易发病。

对于第二个条件，单栋温室就可利用物联网技术，成为无线传感器网络覆盖下的一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点，如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构，构成无线网络，来测量土壤湿度、成分、pH值、温度、空气湿度、气压、光照强度及二氧化碳浓度等，把你想知道的一切“记录在案”，供你查阅和参考。

对于第三个条件，可以是设置在田间的各种自动化、智能化、远程控制的设备，它们在等待你下命令，为你浇水、施肥、加热温室。

现代化农业的一个突出表现是智能化控制，通过在温室内布置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器，使得管理者可以随时随地通过3G手机或电脑，进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等，并可实时查看农业大棚内的温度、湿度等信息（图3-1）。实现对农业大棚的自动化管理，提高工作效率。

图3-1 安装在大棚内的传感器

在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农民及时发现问题，准确地捕捉发生问题的位置，对耕作、播种、施肥、灌溉、喷药和除草等田间作业进行数字化控制，使农业投入品的资源利用精准化、效率最大化（图3-2）。通过安放在田间的摄像头，你可以在家中的电脑上甚至手机上看到大棚里的每个角落（图3-3）。

图3-2 安装在大棚内的摄像头

图3-3 通过手机实时查看大棚

随着物联网技术的应用，设施农业逐渐从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，推动了农业发展方式的转变，大大提高了农业生产的效率。

2.网上“种菜”、卖菜

王经理只要打开电脑，登录“设施蔬菜智能专家平台”，就能时刻了解到每个棚、每种蔬菜的生长实况。例如，点开130号农户086号棚的页面，显示种植作物为西红柿，生长期总计192天，剩余36天。此外，大棚内的空气、土壤的温度、湿度和光照等数据也随时在上传中。

种植基地的信息为何能传到电脑上？走进大棚，就看见棚顶挂着许多吊灯状的物体。“这个是传感器。”基地负责人说，“它们可以收集大棚内的空气、土壤等信息，每隔15分钟上传到中央数据库，专家通过网络看到这些信息，随时指导农民种植，客户也可以通过网络及时观察作物长势。”

“种菜”上网，卖菜也上网。工作人员正在电脑前忙着统计当天的订单，拨打该公司的客服电话，或登录产品网站，都可订购各种蔬菜，12小时内送货上门。目前，他们生产的蔬菜主要销往北京的机关单位，并直供社区。

每份蔬菜到达客户手中后，客户可将蔬菜包装上标注的条形码输入到公司网站，蔬菜的原产地、生产环境、生产管理、质量检测等信息一目了然。工作人员介绍，“目前市场上的蔬菜，一般只标注产品名称、重量、生产日期，我们的菜可以实现从生长到配送的全过程追溯，保证食品安全。”

在北京紫金长安小区，随时可以看到居民从一组智能配送箱里取出新鲜蔬菜，这是开发的社区智能配送系统。居民通过电话或网络订购蔬菜，送货人员将菜直接交付到配送箱中，再给居民发短信告知，居民回到社区后刷卡打开箱柜，取走自己订购的蔬菜。

应用物联网技术，百姓吃到了无农药残留的“放心菜”。只要利用温湿度、气敏、光照、化学等多种传感器，对蔬菜生长过程进行全程监控和数字化管理，通过传感器节点实时感知生产过程中是否添加有机化学合成的肥料、农药、生长调节剂和饲料添加剂等物质，结合RFID电子标签对每批种苗来源、等级、培育场地，以及在培育、生产、质检、运输等过程中的状况进行记录，技术人员就可以通过物联网模块传来的数据信息进行科学管理，消费者也可以亲眼看到各项指标数据，从而更加放心地食用新鲜的蔬菜了。

这种标准化的新型管理方式，让农产品安全和品质不仅看得见，而且有了公信力。

3.便携式温室环境监控器

传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，在大兴设施农业生产基地，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。这个信息化智能监控系统的名称叫“温室娃娃”。

“以前我们给温室加温、浇水、通风等，全凭感觉。人感觉冷了就加温，感觉干了就浇水，感觉闷了就通风，没有科学依据。现在好了！试用 ‘温室娃娃’后，什么时候该干什么，它就告诉你啦。不干，它还老唠叨呢。真是太有意思啦！”在现代农业示范基地，技术员对这个新助手显得格外满意。“温室娃娃”的“脑子”里装着各种作物的最适温度、湿度、光照等数据，再通过它的“感觉器官”测出温室内的各种实际数据，把二者加以对照，如果实际数据不符合这种作物的最适宜数据，它就会提醒你加温还是降温、通风还是浇水（图3-4）。

图3-4 聪明的“温室娃娃”

只要拿着手机按下键盘，就能查看大棚作物生长状况，遥控通风、灌溉和微喷等操作都能随时随地掌控（图3-5、图3-6）。在物联网精准农业技术的生产基地，肥料利用率提高10%以上，节水15%，省药20%～30%。鲜花生产基地由于减少了农作物因温度、湿度不适而发生的病虫害，鲜花达到出口品质的比率提高了20%。

图3-5 蔬菜大棚智能遮阳设施

图3-6 蔬菜大棚供智能喷水设施

4.菇房请来“保姆”

对于传统的食用菌种植，种植户主要通过人工操作和自然通风状态控制温湿度，常因温湿度、通风控制不好，影响蘑菇的质量和产量。而应用了物联网技术开发出的菇房温湿度监控系统，让种植户能随时随地了解菇房的温湿度情况，并可通过多种操控方式对温湿度进行调控，帮助菇农提高生产力。

菇房温湿度监控系统结合短信、计算机自动控制等最新技术，在菇房四周设置温度探针和湿度探针，计算机每隔一段时间读取各探针取数值并自动形成曲线图。当检测温湿度数值超过预设的高低限值时，这一系统会自动向事先设置好的手机发送短信进行提醒，并在现场进行声音或灯光提醒（图3-7）。除此之外，这一系统还能自动为菇房加热或降温、除湿。“这就好像请了一个免费的‘菇房保姆’，再也不用那么费神了。”尝到甜头的菇农深有体会。

图3-7 手机接收到的菇房温湿度监控系统短信

已安装该套设备的菇房，产量相比之前提高了40%，同时因为这一系统还能调节温湿度，在菇房内进行反季节生产，极大提升了永春当地菇农的生产率。