农业推广示范区的无线网络技术应用与分析

邓书林，廖秀健，刘雪勇

(1.湖南农业大学公共管理与法学学院，湖南长沙 410128;2.湖南涉外经济学院，湖南长沙 410205)

1 农业信息化现状

1.1 农业科技推广中终端信息化不完善，农民获取信息的现代化途径没有得到普及 在农业信息化［1-2］的实现进程中，更多地是强调现代化的信息技术和产品设备如何在农业以及农业技术推广中进行应用，农业信息化应该更多地考虑如何使传统的农业方法以及推广模式更加信息化、现代化、智能化。目前，大部分省、市、自治区已建立了农业相关的信息化中心，完成了诸如农业信息资源数据库、专家系统、优化模型、宏观决策系统、生产管理系统等农业推广系统的建设，而且县、乡一级的农业信息中心也正在逐步建立推进之中。但是，通过调研以及文献整理［3-8］可以得出，目前我国的农业信息化程度仍然不高。虽然提供给农民可以选择的信息获取途径较多，但绝大多数的现代化途径并没有得到普及，更加难以谈及得到很好地推广应用，究其原因是农业科技推广中的终端信息化还不完善，导致了现代农业技术无法有效软着陆。

调查数据显示，目前农民获取农业信息途径中，最为认可的仍然是广播电视、乡村集市、乡村科技服务站和农技推广站等传统渠道。对于信息互联网、经济合作组织、农业服务热线等途径只有部分农民知道，至于懂得使用这些信息途径的农户更加是少之又少。同时，在已有的关于农业信息化的研究文献中，更多的是侧重于现代农业政策理解、决策建议以及农业信息化的优势分析，对于具体的信息化建设方案研究较少。从文献［9］的统计结果来看，平均只有不足10%的农户接受过当地政府给予的农业信息和技术方面的指导，由此所表现出来的是，农民在农业信息化服务方面的不满意程度高达81.71%，其中，很不满意的占到约40%。在涉及到选种作物等农资，以及预估市场价格时，大多数农户仍然首先考虑凭借往年的种植经验，或者是跟随大部分村民的统一选择，其次才考虑从广播电视、报刊杂志和农技推广站了解相关信息。这样就缺少农业特色，无法获得更高的农业生产效率，相应地效益也受到了影响。

1.2 基层农业信息管理和服务人员受教育程度不高 农业信息管理和服务是一项涉及多学科、多领域的系统工程，农业信息化的实施也必然依赖于新农村建设中的农友们，他们不仅需要懂得农业种植、生产和经营，还要懂得计算机软硬件知识以及会使用相关的信息网络技术［10］。然而，根据文献［9］的统计数据，本地基层农业信息管理和服务人员的受教育程度普遍不高，受过中专及以上教育的农业信息员还不足40%，还有很多农业信息员并没有经过系统学习和定期培训。因此，对当前从事农业生产的农户以及农业信息员提出上述技术要求是不现实的，而人才的培养和储备又是一个长期的过程，不可能短短几年就能完成。

2 农业信息化示范园区的建设案例分析

为了加快农业现代化进程，有必要转换思路、完善方法。政府以及当地经济合作组织应该发挥更大的作用，通过建设农业信息化示范园区以及周期性的技术培训，在示范园区内采用适合当地农业生产的信息技术和农业技术，通过实际操作和效果演示，为当地农户提供更加直观的接触和理解，让农户切实感受到信息技术对农业生产活动的巨大影响力，从而能够自发地学习、使用现代化农业技术和信息技术，这样就能够在农作物的两三个生长周期内，有效地引导当地农业生产模式，并继而影响到更多的农户以及其他农业项目，这样就形成了良性循环。

2.1 农业信息化示范园区的建设思路 通过无线传感器网络采集农田作物的相关信息，例如温度、湿度、光强、生长信息等，再由无线局域网连接后台的处理平台或专家系统，对这些信息进行综合分析与决策诊断，并将结论通过无线局域网再反馈给直接进行农业生产活动的农户们，这就形成了一个双向、实时、末端化的农业信息交流渠道(图1)。对于信息化水平更高一些的农民朋友而言，还可以自己根据无线传感器网络的监控采集信息，通过互联网进入相应的农业信息数据库以及专业网站进行咨询、交流和决策。

图1 基于无线网络的农业示范园区示意

2.2 农业信息化示范区方案的优势

2.2.1 实现便捷且成本较低。根据友盟的最新统计结果，截至2013年11月，使用WiFi等无线局域网技术接入互联网的用户达到48%，远远超过使用2G/3G等移动公网的用户份额。一方面，无线局域网既可以提供比有线网络更加灵活的组网模式，也可以提供比移动通信网更快的接入速度;另一方面，成本问题是最终选择无线局域网的关键点所在。

2.2.2 具有更好的兼容性。可以直接或通过互联网的方式，方便、快速地与现有农业信息化系统，例如基于3S技术(GPS、GIS、RS)的精细农业系统、专家诊断系统、各种农业信息数据库等，进行融合或对接。

2.2.3 分级建设、统一管理，具有良好的可扩展性。根据作用范围，无线传感器网络和无线局域网之间具有清晰的分级管理制度，既利于建成后对农业网络的故障排查和系统维护，也利于将来对某一网络或全部系统的技术升级。随着无线网络带宽的逐步增大以及视频压缩技术的提升，在不久的将来，还可以完全实现基于图像诊断的实时监测农业信息系统。

3 示范园区的主要信息技术

3.1 无线传感器网络 无线传感器网络应用于农业生产第一线的田间地头，其基本组成单元是大量的微型智能传感器，通过一定的规划或随机投放，分布在广阔的农业生产区域中，彼此之间通过无线通信组网方式，完成对包括温度、湿度、光强度、土壤成分、压力、噪声等与农业生产相关的信息的全面感知和监测。无线传感器网络具有易布置、易控制、低功耗、低成本、通信灵活等特点，目前主要应用于精细化农业、智能化农业中，例如用于温室环境的信息采集和控制、大范围的农田节水灌溉控制、土壤酸碱度变化的监测、动植物生长环境信息的监控等等。与此同时，现代农业生产和物联网的结合是未来农业信息化的必然发展趋势。而近年来，基于RFID的无线传感器网络技术在物联网、车联网等新兴产业领域中发挥着越来越重要的作用，例如农产品的全周期生产销售跟踪、流通环境监控等。

3.2 无线局域网 无线传感器网络解决了农业生产最前端的问题，但是由于传感器的性能限制，其通信能力、传输距离以及网络带宽都极为有限，无法提供高性能的信息处理平台，难以满足诸如视频监控诊断等农业信息的宽带传输需求。基于WiFi的无线局域网技术可以很好地解决农业信息化“最后一公里”问题。目前，采用IEEE 802.11 g/n的WiFi网络可以提供高达100 Mbps以上的无线传输速率，并且通过中继或多跳技术，可以覆盖长达几公里的示范区范围。

基于这两种信息技术，未来农业信息化中的无线网络应用可以重点考虑以下问题:①农用传感器种类需要进一步扩展，以满足农业生产中更为精细的信息控制。②网络系统的性价比需要进一步提升，以满足农户对生产成本的控制。③无线网络技术自身的发展与成熟，包括传感器的能耗技术与定位精度、无线局域网的通信性能与安全问题等。

4 结语

先进、高效的农业信息系统，不仅是一个农业服务体系，也是现代化农业的生产体系。基于无线网络构建农业科技推广的示范园区，能够使现代信息技术快速融入到农业生产活动中去，使农民切身体会到农业信息化带来的巨大优势和显著成效，对解决好“三农”问题，建设社会主义新农村将产生重要影响。

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