我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策*

文/許世衛(wèi)

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100081

我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策*

文/許世衛(wèi)

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100081

文章分析了現(xiàn)階段農(nóng)用傳感器、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與傳輸、GIS和GPS以及農(nóng)業(yè)智能數(shù)據(jù)處理等核心農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用情況；重點(diǎn)闡述了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)、農(nóng)業(yè)管理及電子政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，論述了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)改造與提升我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的重要意義，同時(shí)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出了科學(xué)預(yù)測(cè)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)，應(yīng)用，進(jìn)展

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)中的具體應(yīng)用，是用各類感知設(shè)備，采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、農(nóng)產(chǎn)品物流以及動(dòng)植物本體的相關(guān)信息，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，將獲取的海量農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行融合、處理，最后通過(guò)智能化操作終端，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過(guò)程監(jiān)控、科學(xué)決策和實(shí)時(shí)服務(wù)[1]。

我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。信息化與農(nóng)業(yè)行業(yè)的深度融合，實(shí)現(xiàn)廣泛的智能化，是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要特征和必然趨勢(shì)。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正是農(nóng)業(yè)走向信息化、智能化的必要條件。

近年來(lái)，從我國(guó)重大需求出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)情信息資源監(jiān)測(cè)與利用、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息感知、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源幾個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了重要進(jìn)展。

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。其核心在于集成應(yīng)用感知技術(shù)、GPS、RS、GIS等技術(shù)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息的定位、采集、傳輸和管理。通過(guò)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)土壤養(yǎng)分、墑情、苗情、病蟲、災(zāi)情等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)了解農(nóng)田、作物和環(huán)境數(shù)據(jù)信息。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用技術(shù)，在大田和設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)控制、施肥灌溉管理、作物病蟲防治等方面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息準(zhǔn)確感知、及時(shí)反應(yīng)，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、管理者做出有效的決策。

1.1 農(nóng)用傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，專業(yè)化程度越來(lái)越高

從以往精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和發(fā)展來(lái)看，農(nóng)用傳感技術(shù)是決定農(nóng)業(yè)裝備化、現(xiàn)代化的主要制

約因素，現(xiàn)在這一狀況得到了極大改善。迄今為止，農(nóng)業(yè)傳感器產(chǎn)品已覆蓋土壤傳感器、水體傳感器、氣象傳感器、植物生長(zhǎng)傳感器[2]、重金屬 檢 測(cè)傳感器、生物 傳 感器[3]、氣敏傳感器等眾多門類，另外還出現(xiàn)了用于土壤墑情信息[4]、土壤電導(dǎo)率信息、作物苗情診斷信息、作物冠層信息、土壤重金屬含量、土壤肥力信息、禽流感快速檢測(cè)信息[5]、水體污染信息、空氣污染信息、二氧化碳含量等關(guān)鍵要素監(jiān)測(cè)的復(fù)雜專業(yè)傳感器，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集提供了強(qiáng)大支撐。

目前我國(guó)已有較多的科研機(jī)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展農(nóng)業(yè)傳感器的研制，設(shè)計(jì)研發(fā)了一批低成本、低功耗、小型化、高可靠性的農(nóng)業(yè)傳感器，在我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)改造升級(jí)中發(fā)揮了重要作用。

1.2 信息技術(shù)的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可靠傳輸提供了更多選擇

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè)、專家系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)、大田作物數(shù)字化管理系統(tǒng)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)，以及農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制和智能監(jiān)測(cè)管理等方面發(fā)揮了重要作用。

基于 Zigbee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線自組織數(shù)據(jù)傳輸，在大田生產(chǎn)管理、大面積水體監(jiān)測(cè)、大規(guī)模養(yǎng)殖等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，保證了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。ZigBee技術(shù)與RS485總線配合，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有線和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行诤蟍6]，既保證了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的便捷性，也保證了數(shù)據(jù)匯聚的時(shí)效性，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸提供了良好的解決方案。

1.3 自動(dòng)控制與農(nóng)業(yè)模型的發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理提供了手段

目前，我國(guó)已有部分企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)始物聯(lián)網(wǎng)核心控制芯片的研發(fā)，并取得了一定的研究成果。如我國(guó)國(guó)內(nèi)首個(gè)物聯(lián)網(wǎng)核心芯片“唐芯一號(hào)”[7]，具有無(wú)線通信、無(wú)線組網(wǎng)、無(wú)線傳感、無(wú)線控制、數(shù)據(jù)處理等能力。全球首款支持三大工業(yè)無(wú)線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)核心芯片“渝芯一號(hào)”[8]，可以廣泛應(yīng)用于智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

GIS與土壤墑情監(jiān)測(cè)及抗旱管理相結(jié)合，在土壤水分、墑情等信息采集的基礎(chǔ)上，將動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、分析、管理、決策與空間信息管理 融 為一體[9]，大 大提高了農(nóng) 業(yè)用水效 率 ?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)性污染事件并及時(shí)做出反應(yīng)。WebGIS技術(shù)與作物水肥需求信息采集相結(jié)合，結(jié)合作物生長(zhǎng)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田遠(yuǎn)程診斷與決策。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)融合，配合智能決策模型和反饋控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)病蟲害遠(yuǎn)程診斷、監(jiān)控預(yù)警、指揮決策，肥、水、藥智能施放等功能[10]，有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、精細(xì)化程度。

安徽省開(kāi)展了大田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范，以大田作物“四情”（苗情、墑情、病蟲情、災(zāi)情）監(jiān)測(cè)服務(wù)為重點(diǎn)[11]，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大田作物全生育期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警和生產(chǎn)調(diào)度。

2 農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息感知與處理技術(shù)取得革命性突破，極大增強(qiáng)了農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力與信息服務(wù)水平

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)波動(dòng)頻繁，部分農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格“過(guò)山車”式的暴漲暴跌時(shí)有發(fā)生，給農(nóng)業(yè)市場(chǎng)帶來(lái)諸多不穩(wěn)定因素，亟需加強(qiáng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)的適時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)異常變化情況，穩(wěn)定農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)信息感知與處理技術(shù)的快速發(fā)展，提升了農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息

采集和農(nóng)資流通產(chǎn)業(yè)信息感知處理的水平，增強(qiáng)了我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警、農(nóng)資行業(yè)市場(chǎng)監(jiān)管力度與信息服務(wù)水平。

2.1 移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息采集

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研制的市場(chǎng)信息采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的農(nóng)業(yè)信息采集，將成為把握農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息、增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的利器。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所研發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)的便攜式農(nóng)產(chǎn)品全息市場(chǎng)信息采集器，通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)集成創(chuàng)新，嵌入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，CAMES（中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)）智能支撐，多元化布局，每日可采集上報(bào)69個(gè)品種的田頭市場(chǎng)、批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)的價(jià)格數(shù)據(jù)，成為把握農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息的利器[12]。國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心研發(fā)的基于智能終端的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格信息采集系統(tǒng)[13]，在移動(dòng)手機(jī)存儲(chǔ)卡導(dǎo)入信息采集（表或文檔）軟件，信息采集員通過(guò)該軟件可每天短信發(fā)送采集信息；在收信電腦植入短信文本轉(zhuǎn)換軟件，實(shí)現(xiàn)采集信息自動(dòng)接收和導(dǎo)入，及時(shí)提供農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行趨勢(shì)和主要農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)供求等信息，為農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格信息預(yù)測(cè)分析與發(fā)布（推送）系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

2.2 RFID 與二維碼技術(shù)的應(yīng)用提升農(nóng)業(yè)信息服務(wù)水平

采用傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)和二維碼技術(shù)構(gòu)建的農(nóng)資管理與流通智能服務(wù)平臺(tái)，突破了大規(guī)模服務(wù)的低成本、個(gè)性化與智能化服務(wù)瓶頸，有效增強(qiáng)了農(nóng)資質(zhì)量防偽、商品信息推送、廣告精準(zhǔn)推送等市場(chǎng)信息服務(wù)能力[14]。中科院半導(dǎo)體所開(kāi)展的低成本超高頻 RFID電子標(biāo)簽與嵌入溫度傳感器RFID標(biāo)簽開(kāi)發(fā)工作，為低成本、普適化、可持續(xù)的農(nóng)資信息采集處理提供了技術(shù)支持。合肥物質(zhì)科學(xué)研究院開(kāi)展的低質(zhì)量農(nóng)資二維碼圖像識(shí)別技術(shù)方面的研究[15]，對(duì)于 30 萬(wàn)像素、無(wú)聚焦鏡頭的手機(jī)拍攝二維碼圖像識(shí)別率超過(guò)99%，基本滿足了我國(guó)廣大農(nóng)民主流手機(jī)需求，這將有效提升我國(guó)農(nóng)資信息感知能力。

目前，農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息感知與處理技術(shù)已經(jīng)在天津、河北、湖南、福建、廣東、海南6省市50余個(gè)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)、農(nóng)資配送中心、農(nóng)資連鎖經(jīng)營(yíng)店開(kāi)展試點(diǎn)應(yīng)用工作，每日就69個(gè)品種的田頭市場(chǎng)、批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)的價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行采集上報(bào)。試點(diǎn)工作進(jìn)展順利，成就顯著，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)由粗放型經(jīng)營(yíng)向集約化經(jīng)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)“四化同步”發(fā)展具有重要作用。

3 農(nóng)業(yè)管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化，農(nóng)業(yè)管理水平和效率顯著提高

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與滲透，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)管理中的應(yīng)用也愈加凸顯，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與GPS、GIS、云計(jì)算等技術(shù)的結(jié)合，大大提高了農(nóng)業(yè)管理的效率。目前，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)管理方面的應(yīng)用已取得明顯進(jìn)展。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯領(lǐng)域得到普及

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題是當(dāng)前社會(huì)較為關(guān)心的一個(gè)焦點(diǎn)，運(yùn)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、銷售過(guò)程的全程信息感知、傳輸、融合和處理，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、消費(fèi)整個(gè)流程的跟蹤與溯源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品流通全過(guò)程的監(jiān)管，為農(nóng)產(chǎn)品安全保駕護(hù)航。從2000年開(kāi)始，我國(guó)已開(kāi)展了以提高農(nóng)產(chǎn)品和食品安全為目標(biāo)的溯源技術(shù)研究和系統(tǒng)建設(shè)，研發(fā)了農(nóng)產(chǎn)品流通體系監(jiān)管技術(shù)。

目前，我國(guó)基本建成了蔬菜追溯體系、豬肉質(zhì)量安全追溯體系、牛肉質(zhì)量安全追溯體系等，建立了從產(chǎn)地到流通的追溯編碼體系，實(shí)現(xiàn)了肉類蔬菜在生產(chǎn)、加工和流通各環(huán)節(jié)的安全生產(chǎn)[16]，并建立了面向政府監(jiān)管和消費(fèi)者查詢的公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，有效保障了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。此外，還建立了基于 RFID 和二維碼標(biāo)識(shí)體系的水產(chǎn)品質(zhì)量安全及溯源系統(tǒng)，蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)[17]，中藥溯源系統(tǒng)，糧油產(chǎn)品、水果、茶葉、乳制品等多種農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)[18]，不僅為人民群眾的飲食健康

提供安全優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，也提高了農(nóng)業(yè)企業(yè)信譽(yù)和綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

北京市結(jié)合“菜籃子”工程要求，圍繞北京市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全問(wèn)題，采用生物、傳感器、無(wú)線通信和自動(dòng)化控制等技術(shù)，開(kāi)發(fā)了面向設(shè)施蔬菜生產(chǎn)管理和面向政府決策、農(nóng)戶技術(shù)指導(dǎo)、公眾消費(fèi)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)發(fā)展高效農(nóng)業(yè)、增加農(nóng)民收入起到了重要作用。

3.2 GPS和 GIS 技術(shù)用于農(nóng)機(jī)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)資源的充分利用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)省際乃至全國(guó)范圍內(nèi)的大型農(nóng)機(jī)作業(yè)進(jìn)行有效監(jiān)控管理，通過(guò)專業(yè)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型農(nóng)機(jī)作業(yè)情況、作業(yè)質(zhì)量、耕地效果進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控指導(dǎo)，能夠有效地為我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)能提供保障。

基于 GIS 和GPS技術(shù)的農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的精準(zhǔn)遠(yuǎn)程定位和部署，從而優(yōu)化農(nóng)機(jī)資源分配，避免盲目調(diào)度?；?GIS、GPRS 及 GPS 技術(shù)以及相關(guān)尋路算法，還可以規(guī)劃農(nóng)機(jī)的調(diào)度路徑實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的有效管理以調(diào)度，提高作業(yè)效率[19]。

中國(guó)農(nóng)業(yè)部2013年啟動(dòng)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程建立了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控與調(diào)度指揮系統(tǒng)，在糧食主產(chǎn)區(qū)基于無(wú)線傳感、定位導(dǎo)航與地理信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)了農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控終端與調(diào)度指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)資源管理、田間作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控和跨區(qū)調(diào)度指揮。

3.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)感知和智慧處理能力，成為電子政務(wù)創(chuàng)新的“智慧神經(jīng)”

電子政務(wù)的核心是政務(wù)，但現(xiàn)代的政務(wù)管理是建立在電子信息和通信技術(shù)之上的。物聯(lián)網(wǎng)連接的是物理感知域，具有信息感知和協(xié)同處理的功能，可應(yīng)用于監(jiān)控、預(yù)警和指揮等系統(tǒng)。因而物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠提升政府部門在公共安全、公眾服務(wù)、市場(chǎng)監(jiān)管、社會(huì)管理等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)感知和智慧處理能力。

我國(guó)政府在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行社會(huì)管理、公共安全方面進(jìn)行了大量探索性工作。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，地面監(jiān)測(cè)站和遙感技術(shù)結(jié)合的墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已在貴陽(yáng)、遼寧、黑龍江、河南、南京等地示范應(yīng)用[20]；大氣環(huán)境和水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣中二氧化硫、二氧化氮等有害氣體、水溫、pH、濁度、電導(dǎo)率和溶解氧等水環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；研制了農(nóng)業(yè)環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)站和便攜式土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依靠傳感器技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與管理。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)方面的先天優(yōu)勢(shì)決定了其在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)環(huán)境變化與污染監(jiān)測(cè)等方面能夠做到準(zhǔn)確感知、及時(shí)反饋，以幫助政府部門和管理者及時(shí)掌握情況，做出正確決策。

4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)、存在問(wèn)題及對(duì)策

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必將引發(fā)我國(guó)農(nóng)業(yè)新一輪全新的變革。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛的深層次應(yīng)用，能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向高產(chǎn)、高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)和安全的方向轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求和當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展決定了我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)。

（1）智能化數(shù)據(jù)處理成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前沿。物聯(lián)網(wǎng)的感知層、傳輸層和應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和人機(jī)交互，而物聯(lián)網(wǎng)的核心是對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析，并最終用來(lái)輔助人類的決策行為。而數(shù)據(jù)的分析處理涉及到人工智能、概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘以及多種相關(guān)學(xué)

科的綜合應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)建模與實(shí)現(xiàn)，是當(dāng)代信息技術(shù)的核心與前沿，是“智能化”的源泉和動(dòng)力，只有實(shí)現(xiàn)了智能的數(shù)據(jù)處理，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才能真正地展現(xiàn)出其巨大優(yōu)勢(shì)。農(nóng)業(yè)傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用已較為成熟，“智能化”必將成為下一階段農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究的重點(diǎn)和前沿。

（2）低成本、小型化與移動(dòng)性感知設(shè)備成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。包括平板電腦、智能手機(jī)、定制設(shè)備的智能移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展已成為現(xiàn)階段信息技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，與之相關(guān)的軟件產(chǎn)品和硬件產(chǎn)品發(fā)展迅猛，成本不斷降低，性能不斷提升，在很大程度上徹底改變了人類的生產(chǎn)、生活方式。其低成本、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大等特征決定了基于移動(dòng)智能設(shè)備的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品必將得到大范圍的普及與應(yīng)用。

（3）與時(shí)間和空間要素的結(jié)合成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展應(yīng)用的重點(diǎn)。隨著GIS和時(shí)空數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)的發(fā)展，時(shí)空要素已能夠與應(yīng)用系統(tǒng)較好地融合。時(shí)間性和空間性特征是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的固有屬性，離開(kāi)了時(shí)間和空間要素，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和信息的處理就會(huì)發(fā)生偏差和謬誤。在現(xiàn)有先進(jìn)信息技術(shù)的支撐下，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)必將實(shí)現(xiàn)與時(shí)空信息的集成與融合，從而實(shí)現(xiàn)靈活的時(shí)空信息環(huán)境下的數(shù)據(jù)分析與處理，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)決策的精確程度。

（4）統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系將成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國(guó)已制定了一些農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，但是標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法構(gòu)成完整體系，不能有效支撐農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)良性發(fā)展[21]。相關(guān)工作標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，已成為影響農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首要問(wèn)題和制約物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。

現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要面臨著“缺標(biāo)準(zhǔn)、缺設(shè)備、缺人才、缺模式”等幾個(gè)主要問(wèn)題。

（1）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)缺少統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系。物聯(lián)網(wǎng)是在經(jīng)濟(jì)全球化與生產(chǎn)國(guó)際化的大背景下產(chǎn)生的，因此，物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行必然涉及到國(guó)內(nèi)外共同遵守的行業(yè)協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定方面取得了一些進(jìn)展，但是較為分散，缺乏統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)離不開(kāi)大量傳感器監(jiān)測(cè)獲取和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，由于農(nóng)業(yè)應(yīng)用對(duì)象復(fù)雜、獲取信息廣泛，缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的傳感器所采集的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)一應(yīng)用，已成為影響農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首要問(wèn)題和制約物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。

（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備與核心理論缺乏。我國(guó)現(xiàn)在處于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的起步階段，需要多方探索和研究，總體來(lái)看，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在關(guān)鍵設(shè)備和核心理論的研發(fā)上還處于初級(jí)階段，尚未形成一套符合國(guó)情的、合理的、具有針對(duì)性和開(kāi)放性的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與理論體系，缺少成熟應(yīng)用的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。農(nóng)業(yè)信息傳感的關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)方面，缺少精準(zhǔn)、靈敏的小型化、集成化和多功能化的國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)傳感設(shè)備。在核心理論研究方面，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)展了人機(jī)物一體化理論研究，但仍缺乏統(tǒng)一的理論構(gòu)架和突破性進(jìn)展，不能很好地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推廣，需要在應(yīng)用體系智能化、標(biāo)準(zhǔn)體系統(tǒng)一化、技術(shù)體系完備化等方面進(jìn)一步開(kāi)展理論研究工作。

（3）基層農(nóng)戶與農(nóng)技人員認(rèn)知不足，缺少專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)全新技術(shù)，組建、運(yùn)用、管理和維護(hù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要大量的專門人才。但是，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用剛剛起步，廣大基層農(nóng)戶、農(nóng)技人員對(duì)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念模糊，缺少在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在基層專業(yè)從事農(nóng)業(yè)信息化的技術(shù)人才匱乏，而了解新興農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人才尤為緊缺，不利于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和深度應(yīng)用。

（4）我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展缺少成熟商業(yè)應(yīng)用模式。農(nóng)業(yè)作為我國(guó)傳統(tǒng)生產(chǎn)項(xiàng)目，關(guān)系到民生、民情，具有規(guī)模性，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)當(dāng)

中，將有效改善傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目絕大多數(shù)為政府示范項(xiàng)目，在實(shí)際應(yīng)用中由政府補(bǔ)貼或免費(fèi)為農(nóng)戶進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝、運(yùn)行維護(hù)，具有較好的應(yīng)用示范效果。但是，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從示范推廣走向全面應(yīng)用，需要探索出一條具有中國(guó)特色的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式，一方面向農(nóng)民普及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)，使得農(nóng)民能夠用得好農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；一方面在應(yīng)用示范中降低農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)成本、維護(hù)成本，讓廣大的農(nóng)民用得起農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

以上問(wèn)題成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要體制性障礙，為此，筆者認(rèn)為現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)強(qiáng)化以下幾方面的工作：

（1）我國(guó)必須高度重視和組織有關(guān)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制修訂工作。任何事物的發(fā)展都要經(jīng)歷一個(gè)從無(wú)序到有序的過(guò)程，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的缺失將會(huì)成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，我國(guó)政府應(yīng)高度重視農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究，制定科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，有計(jì)劃、有步驟地加速完善我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，先機(jī)占領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)制高點(diǎn)，避免可能出現(xiàn)的核心標(biāo)準(zhǔn)受制于國(guó)外的狀況，積極引進(jìn)、參與國(guó)際農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)與制訂，以保證農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的國(guó)家利益。

（2）有統(tǒng)籌地開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心理論與共性技術(shù)的研究。任何技術(shù)的發(fā)展都會(huì)受到相應(yīng)的理論限制或推動(dòng)，理論是技術(shù)進(jìn)步的前提與核心動(dòng)力。理論的進(jìn)步能夠有效指導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的方向，發(fā)現(xiàn)技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)，有利于集中優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行突破。因此，學(xué)術(shù)界應(yīng)高度重視農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的核心理論研究工作，避免盲目地、未加思考地上馬各種新技術(shù)。在共性技術(shù)方面，國(guó)家應(yīng)本著統(tǒng)籌安排，重點(diǎn)突破的方針，集中力量預(yù)見(jiàn)未來(lái)可能會(huì)構(gòu)成瓶頸的共性技術(shù)并實(shí)施措施，引導(dǎo)科研人員重點(diǎn)突破，避免由于不合理的科研布局造成的資源浪費(fèi)，保證我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展直線前進(jìn)。

（3）加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力。為加快我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在基層的應(yīng)用和推廣，必須重視農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的人才培養(yǎng)與培訓(xùn)，加強(qiáng)基層對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的宣傳和學(xué)習(xí)。為支撐農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展，需要聯(lián)合科研院所與高校，加快培養(yǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才提升我國(guó)技術(shù)水平；聯(lián)合基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)科技人員的培訓(xùn)，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能力；推進(jìn)基層農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣激勵(lì)機(jī)制的建立，穩(wěn)定和擴(kuò)大基層技術(shù)推廣人員隊(duì)伍，滿足農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展人才需求，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)步伐。

（4）探索成熟的商業(yè)應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展。近年來(lái)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，初步具備了技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用基礎(chǔ)，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要由運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)，商業(yè)模式并不成熟，正面臨從單一中心向多中心發(fā)展，由單一主體創(chuàng)造價(jià)值為主向多樣化主體共同創(chuàng)造價(jià)值轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，有待進(jìn)一步創(chuàng)新和完善。

隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜度不斷提升，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)科研院所、高等院校、電信運(yùn)營(yíng)商、信息技術(shù)企業(yè)等社會(huì)力量聯(lián)合參與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目建設(shè)、轉(zhuǎn)化推廣與應(yīng)用，創(chuàng)建政府主導(dǎo)、政企聯(lián)動(dòng)、市場(chǎng)運(yùn)作、合作共贏的成熟農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展模式，完善農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全面

發(fā)展。

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11 呂連生.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大趨勢(shì)與安徽省對(duì)策研究.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2013,（2）：4-8.

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13 張石銳,鄭文剛,申長(zhǎng)軍等.嵌入式手持無(wú)線農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格信息采集終端.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2012,33（2）：514-518.

14 鄧鐵乾.基于 RFID 的農(nóng)資物流分銷體系與技術(shù)研究.華中科技大學(xué),2006.

15 方薇,崔超遠(yuǎn),宋良圖等.混合編碼模式的農(nóng)資溯源服務(wù)系統(tǒng).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28（14）：164-169.

16 肉類蔬菜流通追溯網(wǎng)絡(luò) 5 年內(nèi)有望覆蓋全國(guó).肉類工業(yè),2011,（8）：58.

17 朱麟,張友華,余林生等.蜂產(chǎn)品加工企業(yè)資源管理與追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).蜜蜂雜志,2010,30（10）：13-15.

18 鄭火國(guó),劉世洪,孟泓等.糧油產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)構(gòu)建.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42（9）：3243-3249.

19 李洪,姚光強(qiáng),陳立平等.基于 GPS、GPRS 和 GIS 的農(nóng)機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng).國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理檢測(cè)與溯源研討會(huì)論文集. 2008:119-122.

20 吳丹.關(guān)于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)的作用的分析.北京農(nóng)業(yè),2012,（6）：188.

21 儲(chǔ)成祥,毛慧琴.打造農(nóng)業(yè)信息服務(wù)新模式.中國(guó)電信業(yè),2012,（6）：40-41.

許世衛(wèi) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所所長(zhǎng)、研究員、博士生導(dǎo)師，農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。1962年5月出生，管理學(xué)博士。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)理論組組長(zhǎng)、國(guó)家“863”計(jì)劃現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域主題專家組專家。長(zhǎng)期從事食物安全分析、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警、農(nóng)業(yè)信息智能服務(wù)技術(shù)等研究工作。E-mail:xushiwei@caas.cn

Current Status of Agricultural IOT in China

Xu Shiwei
（Agricultural Information Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China Key Laboratory of Agri-informatics,Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China）

This paper analyzes the current situation and application of the core technology of agricultural Internet of Things（IoT）in China,such as agriculturalsensors,agriculturaldata acquisition and transmission,GIS and GPS,and agriculture intelligent data processing,etc.Expounding the application progress of agricultural IoT used in agriculturalproduction,agricultural market,agriculturalmanagement,and in the field of e-government,the paper also discusses the significance of agricultural IoT reforming and promoting traditional agricultural industry in China,and puts forward the perspectives on the future developmenttrend of agricultural IoT.

agricultural Internetof Things（IOT），technology，application，development

10.3969/j.issn.1000-3045.2013.06.002

* 修改稿收到日期：2013年10月24日