以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加快實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

馬 興 ，王 巍 ，韓 潔 ，袁順全 ，李 鵬 ，龐純偉 ，張靖康 ，王海豹

（1.北京城市系統(tǒng)工程研究中心，北京100089；2.北京工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，北京100124）

以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給人們的生活帶來了巨大的變化，然而，網(wǎng)絡(luò)世界與人們所生活的現(xiàn)實世界相隔離，無法在網(wǎng)絡(luò)世界里感知現(xiàn)實世界，時代呼喚著新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生。物聯(lián)網(wǎng)是信息感知和采集的一場革命，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用必將給農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和管理方式帶來革命性的變化。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如RFID（射頻識別技術(shù)，俗稱電子標簽）、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實現(xiàn)智能化識別和管理[1-4]。由物聯(lián)網(wǎng)的定義可知，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)依然是互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)用戶端延展到了任何物品與物品之間，是在擴大了的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進行信息交換和通信。

2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的特點

目前，物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域的應(yīng)用上主要表現(xiàn)出3個方面的特點。

2.1 智能化培育控制

通過在農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)安裝無線傳感器和其他智能控制系統(tǒng)，可對整個產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測，從而及時掌握影響產(chǎn)區(qū)環(huán)境的一些參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)變化適時調(diào)控如灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等，確保農(nóng)作物有最好的生長環(huán)境，以提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量[5]。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量的流程化監(jiān)管

我國食品安全方面事故頻發(fā)，一個很重要的原因是從生產(chǎn)到銷售缺乏監(jiān)管。加大對農(nóng)副產(chǎn)品從生產(chǎn)到流通的監(jiān)管，可將食品安全隱患降至最低，物聯(lián)網(wǎng)在這方面則可發(fā)揮重要的作用。以豬肉安全為例：進入農(nóng)貿(mào)市場的豬肉安裝上電子芯片，以跟蹤豬肉產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、批發(fā)及零售等環(huán)節(jié)。具體來說，即在農(nóng)貿(mào)市場的豬肉經(jīng)營店配備電子溯源秤，消費者在購買豬肉時可索取含有食品安全追溯碼的收銀條，憑借收銀條上的追溯碼可查詢生豬來源、屠宰場、質(zhì)量檢疫等信息[6]。

2.3 便捷的信息傳送

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要為農(nóng)民打造寬廣的農(nóng)業(yè)信息渠道，所包含的信息內(nèi)容也應(yīng)從天氣預(yù)報到肥料選擇，從種子選擇到病蟲害防治，從幼苗培育到收割入庫等方面。所包含信息范圍也應(yīng)涵蓋廣義農(nóng)業(yè)的各個方面，包括畜牧業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)以及漁業(yè)等[7-8]。物聯(lián)網(wǎng)的各種傳感設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備可為人們提供及時準確的信息報送。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的市場潛力

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都有著相當廣泛的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場潛力巨大[9]。以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和管理不同的階段為視角，在種植初期，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分析實時的土壤信息來選擇宜植的農(nóng)作物；育秧階段可實時查看溫度、濕度、土壤含水量等信息，可通過3G手機和電腦，對各種設(shè)備進行遠程控制；灌溉階段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)水庫閘壩、水位的實時監(jiān)控，可全方位掌握雨情、水情信息，為合理灌溉提供技術(shù)支持；在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對成熟農(nóng)產(chǎn)品的準確定位，實時掌握各種收割設(shè)備的運行狀況和位置信息，達到農(nóng)機設(shè)備運行效率最大化，降低收獲成本；農(nóng)產(chǎn)品加工階段，對綠色食品進行加工監(jiān)控并對成品進行溯源管理；農(nóng)作物運輸階段，可對車輛進行位置信息查詢和位置監(jiān)控，及時了解車輛內(nèi)外情況和車內(nèi)溫濕度；生鮮農(nóng)產(chǎn)品儲存階段，通過對儲存環(huán)境的溫度和農(nóng)產(chǎn)品的水分進行控制，可避免由于環(huán)境溫度過高可能會發(fā)生的大批農(nóng)產(chǎn)品腐爛。

目前，關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展項目有很多，比如：土壤養(yǎng)分、墑情監(jiān)測，為作物選擇和耕種方式提供指導(dǎo)；糧情信息監(jiān)測，為監(jiān)管部門科學(xué)決策保護糧食安全提供有效數(shù)據(jù)；農(nóng)業(yè)大棚溫室監(jiān)控、田間自動化管理，通過連續(xù)監(jiān)測土壤濕度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多點同時滴灌補水；二維碼動物溯源，通過食品追溯標簽使消費者全面了解產(chǎn)品信息，確保食品安全[10]。

4 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用發(fā)展中的瓶頸

盡管物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，但由于物聯(lián)網(wǎng)還是新興事物，短期內(nèi)要想讓物聯(lián)網(wǎng)大范圍在農(nóng)業(yè)中推廣還很難。

4.1 技術(shù)標準難題

物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要依賴大量的傳感器監(jiān)測傳輸數(shù)據(jù)。而在信息的獲取、傳感器與數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用和人機交互接口這3方面還沒有出臺統(tǒng)一的國家技術(shù)標準，廠家沒有辦法按照統(tǒng)一標準規(guī)?；a(chǎn)，終端成本降不下來，已經(jīng)成為制約物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中推廣的重要因素[11]。

4.2 信息集成應(yīng)用問題

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集的信息廣泛，以農(nóng)產(chǎn)品追溯體系應(yīng)用為例，就涉及農(nóng)產(chǎn)品種植基地及農(nóng)產(chǎn)品加工、倉儲、市場等諸多環(huán)節(jié)的信息，每個環(huán)節(jié)都涉及相應(yīng)的管理部門。如何保證將來物聯(lián)網(wǎng)在這些環(huán)節(jié)都可以建立采集信息點，還需要得到疫控、衛(wèi)生、商務(wù)、農(nóng)業(yè)、畜牧等各部門的支持。

4.3 商業(yè)模式問題

任何一項業(yè)務(wù)和應(yīng)用要想做大做強，都必須有一個好的商業(yè)模式。目前，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要有3種模式：運營企業(yè)做的示范性項目，由運營企業(yè)買單；農(nóng)業(yè)主管部門推動的項目，由農(nóng)業(yè)主管部門買單；一些有需求的大型農(nóng)場為自己的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用買單。這3種模式都未能很好解決成本高、產(chǎn)業(yè)鏈參與不夠主動等問題。如何激勵產(chǎn)業(yè)鏈各方參與者，構(gòu)建更為合理的商業(yè)模式，還需要進一步深入研究。

5 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展建議

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對于大多數(shù)分散種養(yǎng)的農(nóng)戶來說，如果沒有形成標準化的產(chǎn)業(yè)鏈，單純一個種養(yǎng)環(huán)節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是無法給他們帶來更多的價值。因此，物聯(lián)網(wǎng)的推廣對象主要還是大型龍頭企業(yè)及其基地。這些企業(yè)往往非常注重產(chǎn)品的品質(zhì)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有助于它們實現(xiàn)標準化的生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景廣闊，是改變農(nóng)村生產(chǎn)、生活發(fā)展的一項重大技術(shù)變革。針對目前的發(fā)展困難，政府相關(guān)部門應(yīng)給予政策支持。首先，要加快技術(shù)支撐體系的建立，建立傳感器信息采集國家標準。重點解決農(nóng)業(yè)環(huán)境信息獲取和農(nóng)藥殘留檢測等關(guān)鍵技術(shù)，建立傳感器接口標準與測試認證平臺，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。建議通過統(tǒng)籌安排產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，在國家網(wǎng)絡(luò)標準化工作基礎(chǔ)上，針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層相關(guān)技術(shù)進行全面梳理，實現(xiàn)“關(guān)鍵技術(shù)標準化，應(yīng)用示范產(chǎn)業(yè)化、商用化”的漸進發(fā)展道路。其次，要加大資金投入和政策支持。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程這一新興事物涉及廣泛，資金投入巨大，需要政府給予一些科技項目的政策支持，加大專項經(jīng)費投入。再次，要建立適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的現(xiàn)代行政管理模式。政府相關(guān)部門應(yīng)積極加強研究，改變現(xiàn)在分割管理的模式，建立可以統(tǒng)籌各部門、信息傳輸通暢的現(xiàn)代行政管理體系。

6 結(jié)語

我國農(nóng)業(yè)發(fā)展正處于從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)過渡的進程當中，急需用現(xiàn)代物質(zhì)條件進行裝備，用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進行改造，用現(xiàn)代經(jīng)營形式去推進，用現(xiàn)代發(fā)展理念進行引領(lǐng)。展望未來，國家和政府已經(jīng)明確提出了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)“感知中國”的宏偉戰(zhàn)略目標，同時也為構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知農(nóng)業(yè)”指明了方向。通過發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，一定能在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中實現(xiàn)全面感知、穩(wěn)定傳輸、智能管理的理想。

［1］ 朱曉姝.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用研究[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，28（3）：391-393.

［2］ 張應(yīng)福.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 [J].通訊與信息技術(shù)，2010（1）：50-53.

［3］ 鄭國清，尹紅征，段韶芬.論農(nóng)業(yè)信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（11）：39-42.

［4］ 冀憲武，趙永勝.農(nóng)業(yè)信息化在山西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用及對策[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（9）：108-111.

［5］ 王光輝.我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢分析及建議[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2010（12）：32-34.

［6］ 邵偉，李奇.基于條碼技術(shù)的庫存管理算法及系統(tǒng)實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2005，18（12）：50-51，77.

［7］ 趙華民，王鳳花，張淑娟，等.農(nóng)田環(huán)境溫濕度采集儀的設(shè)計與試驗[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：106-109.

［8］ 武向良，劉正垣.內(nèi)蒙古地區(qū)主要農(nóng)作物病蟲害診斷查詢系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用[J].華北農(nóng)學(xué)報，2007，22（專輯）：112-115.

［9］ 孫建，劉苗，李立軍，等.不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2010，25（4）：221-225.

［10］ 魏崴.物聯(lián)網(wǎng)之初探[J].華東科技，2010（2）：52-53.

［11］ 王亞唯.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展綜述[J].科技信息，2010（3）：54-56.