物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)室概述

物聯(lián)網(wǎng)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定了10大領(lǐng)域重點示范工程，智能農(nóng)業(yè)便是其中之一?！段锫?lián)網(wǎng)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》 圈定物聯(lián)網(wǎng)是我國7大數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點產(chǎn)業(yè)之一，加快發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和管理服務(wù)數(shù)字化改造是“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)之一。據(jù)工信部統(tǒng)計，智能農(nóng)業(yè)在其領(lǐng)域五年內(nèi)需要的人才約為1 000 萬。從產(chǎn)業(yè)需求看，物聯(lián)網(wǎng)人才總體可分為研究型人才和工程應(yīng)用型人才兩類。

研究型人才主要為研究生層次或研究型高校所培養(yǎng)的畢業(yè)生，是各類“研究型企業(yè)”或“高新企業(yè)”的研發(fā)部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物聯(lián)網(wǎng)研究型人才培養(yǎng)方面，偏重于研究型和創(chuàng)新型，具有跨學(xué)科復(fù)合型特點。工程應(yīng)用型人才主要為各類中高職學(xué)?；蛐畔㈩惐究茖W(xué)院畢業(yè)生，以從事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)項目實施等為主，以系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、工程項目策劃與實施為主的企業(yè)，更應(yīng)注重工程應(yīng)用技術(shù)能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)工程實踐的實際訓(xùn)練，突出技術(shù)應(yīng)用能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

隨著近幾年大量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)完成，開始轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實施與維護(hù)過程，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才的占比已趕上甚至超過了研發(fā)型人才需求。巨大的市場潛力，廣闊的行業(yè)發(fā)展前景，急待提高的人員素質(zhì)，為職業(yè)學(xué)校辦好此朝陽專業(yè)建立信心和決心。很多高職院校抓住此良好環(huán)境和契機(jī)，建設(shè)好該新興專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)室是保障此專業(yè)能較好完成教學(xué)效果的前提和必要條件。

第一部分 前景

1.1物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)室就業(yè)前景

智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。除了精準(zhǔn)感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等方面的內(nèi)容。過去，農(nóng)業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)，大大的提高了生產(chǎn)效率，但是機(jī)械化仍然沒有脫離人的操控，而智慧農(nóng)業(yè)將使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程徹底擺脫人為操作，進(jìn)而提高生成效率，節(jié)省人力。

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景

智慧農(nóng)業(yè)通過生產(chǎn)領(lǐng)域的智能化、經(jīng)營領(lǐng)域的差異性以及服務(wù)領(lǐng)域的全方位信息服務(wù)，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級;實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化與綠色化，保障農(nóng)產(chǎn)品安全、農(nóng)業(yè)競爭力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，智慧農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，需要從培育社會共識、突破關(guān)鍵技術(shù)和做好規(guī)劃引領(lǐng)等方面入手，促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。

改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了顯著成績，糧食產(chǎn)量"十二連增"，蔬菜、水果、肉類、禽蛋、水產(chǎn)品的人均占有量也排在世界前列，但代價不菲。一是化肥農(nóng)藥濫用、地下水資源超采以及過度消耗土壤肥力，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，食品安全問題凸顯;二是粗放經(jīng)營，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)競爭力不強(qiáng)，出現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、進(jìn)口增加與庫存增量的"三量齊增"現(xiàn)象，越來越多低端農(nóng)產(chǎn)品滯銷。解決這些問題就需要大力發(fā)展以運用智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、云計算與大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)為主要手段的智慧農(nóng)業(yè)。

我們國家是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。過去農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量主要依靠農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用，造成浪費和環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，耕種只能憑經(jīng)驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。可以說農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，而智慧農(nóng)業(yè)可以推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈改造升級，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化與綠色化，保障農(nóng)產(chǎn)品安全、產(chǎn)品競爭力和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，這是我們國家農(nóng)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)彎道超車的一個機(jī)遇。 所以，智慧農(nóng)業(yè)可以說是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，未來、政府和企業(yè)都會需要大量的相關(guān)人才幫助其實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)。

智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)在很多農(nóng)業(yè)企業(yè)中得到實現(xiàn)，主要運用在對植物生長環(huán)境的監(jiān)控監(jiān)測以及調(diào)控。如監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)，并且智能系統(tǒng)根據(jù)以上各類信息的反饋對農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進(jìn)行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。不但節(jié)省了人力、提高了效率，科學(xué)的培育、恰當(dāng)?shù)纳L環(huán)境，也會讓農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量大大提升。這僅僅是智慧農(nóng)業(yè)的一個應(yīng)用領(lǐng)域，除此之外，農(nóng)機(jī)定位、倉儲管理、食品溯源等環(huán)節(jié)都可以通過智慧農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)，得到更加科學(xué)、高效的發(fā)展。

中國智慧農(nóng)業(yè)市場發(fā)展規(guī)模

根據(jù)中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2020-2024年中國智慧農(nóng)業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》，中國智慧農(nóng)業(yè)的潛在市場規(guī)模由2015年的137億美元增長至2019年的232億美元左右，并且有望繼續(xù)增長。

圖表1　2015-2019年中國智慧農(nóng)業(yè)潛在市場規(guī)模

數(shù)據(jù)來源：中投產(chǎn)業(yè)研究院

智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)套件 (IOT-S01-11)

● 套件包含各種類型的專業(yè)化農(nóng)業(yè)傳感器系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械及其控制系統(tǒng)、以及專業(yè)化平臺控制軟件系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)信息平臺所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境協(xié)同工作，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)的整體運行。

● 數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)采用有線RS232/485總線和WIFI/433MHz與ZIGBEE等多種無線通信方式，實現(xiàn)溫室內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸。

● MODBUS協(xié)議 系統(tǒng)采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議作為室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和室外計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層通信協(xié)議

● 工業(yè)級農(nóng)用傳感器及農(nóng)機(jī)設(shè)備 系統(tǒng)采用的均為工業(yè)級的農(nóng)用傳感器及農(nóng)機(jī)設(shè)備不僅滿足演示需求更保證套件對真實應(yīng)用的模擬，為學(xué)生的學(xué)習(xí)與二次開發(fā)提供有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)。

智慧農(nóng)業(yè)沙盤 (IOT-P01-05)

系統(tǒng)通過在模擬溫室結(jié)構(gòu)件沙盤上安裝智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中所使用到的各種類型的工業(yè)級傳感器、動作器，通過采集溫室內(nèi)涉及到植物生長的各方面參數(shù)并通過各模擬設(shè)備（如通風(fēng)系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、卷簾系統(tǒng)等）對各個環(huán)境參數(shù)進(jìn)行針對性調(diào)整，實現(xiàn)在沙盤上即對智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)行宏觀整體體現(xiàn)。