以物聯網技術加快實現農業現代化

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

（1.北京城市系統工程研究中心，北京100089；2.北京工業大學軟件學院，北京100124）

以互聯網為代表的計算機網絡技術給人們的生活帶來了巨大的變化，然而，網絡世界與人們所生活的現實世界相隔離，無法在網絡世界里感知現實世界，時代呼喚著新的網絡技術。物聯網正是在這樣的背景下應運而生。物聯網是信息感知和采集的一場革命，其在農業上的應用必將給農業的生產和管理方式帶來革命性的變化。

1 物聯網的概念

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

2 物聯網在農業應用上的特點

目前，物聯網在我國農業信息化領域的應用上主要表現出3個方面的特點。

2.1 智能化培育控制

通過在農業產區安裝無線傳感器和其他智能控制系統，可對整個產區的生態環境進行監測，從而及時掌握影響產區環境的一些參數，并根據參數變化適時調控如灌溉系統、保溫系統等，確保農作物有最好的生長環境，以提高產量、保證質量[5]。

2.2 產品質量的流程化監管

我國食品安全方面事故頻發，一個很重要的原因是從生產到銷售缺乏監管。加大對農副產品從生產到流通的監管，可將食品安全隱患降至最低，物聯網在這方面則可發揮重要的作用。以豬肉安全為例：進入農貿市場的豬肉安裝上電子芯片，以跟蹤豬肉產品的生產、加工、批發及零售等環節。具體來說，即在農貿市場的豬肉經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、質量檢疫等信息[6]。

2.3 便捷的信息傳送

現代農業的發展需要為農民打造寬廣的農業信息渠道，所包含的信息內容也應從天氣預報到肥料選擇，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涵蓋廣義農業的各個方面，包括畜牧業、農副產品加工業以及漁業等[7-8]。物聯網的各種傳感設備、監測設備可為人們提供及時準確的信息報送。

3 物聯網應用于農業的市場潛力

物聯網在農業生產的各個環節都有著相當廣泛的應用，農業物聯網市場潛力巨大[9]。以農產品生產和管理不同的階段為視角，在種植初期，根據物聯網分析實時的土壤信息來選擇宜植的農作物；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，對各種設備進行遠程控制；灌溉階段，利用物聯網技術，實現水庫閘壩、水位的實時監控，可全方位掌握雨情、水情信息，為合理灌溉提供技術支持；在農產品的收獲階段，應用物聯網可以實現對成熟農產品的準確定位，實時掌握各種收割設備的運行狀況和位置信息，達到農機設備運行效率最大化，降低收獲成本；農產品加工階段，對綠色食品進行加工監控并對成品進行溯源管理；農作物運輸階段，可對車輛進行位置信息查詢和位置監控，及時了解車輛內外情況和車內溫濕度；生鮮農產品儲存階段，通過對儲存環境的溫度和農產品的水分進行控制，可避免由于環境溫度過高可能會發生的大批農產品腐爛。

目前，關于農業物聯網應用的發展項目有很多，比如：土壤養分、墑情監測，為作物選擇和耕種方式提供指導；糧情信息監測，為監管部門科學決策保護糧食安全提供有效數據；農業大棚溫室監控、田間自動化管理，通過連續監測土壤濕度數據，實現多點同時滴灌補水；二維碼動物溯源，通過食品追溯標簽使消費者全面了解產品信息，確保食品安全[10]。

4 物聯網在農業應用發展中的瓶頸

盡管物聯網在農業領域中具有廣闊的應用前景，但由于物聯網還是新興事物，短期內要想讓物聯網大范圍在農業中推廣還很難。

4.1 技術標準難題

物聯網建設需要依賴大量的傳感器監測傳輸數據。而在信息的獲取、傳感器與數據平臺應用和人機交互接口這3方面還沒有出臺統一的國家技術標準，廠家沒有辦法按照統一標準規模化生產，終端成本降不下來，已經成為制約物聯網在農業中推廣的重要因素[11]。

4.2 信息集成應用問題

農業物聯網采集的信息廣泛，以農產品追溯體系應用為例，就涉及農產品種植基地及農產品加工、倉儲、市場等諸多環節的信息，每個環節都涉及相應的管理部門。如何保證將來物聯網在這些環節都可以建立采集信息點，還需要得到疫控、衛生、商務、農業、畜牧等各部門的支持。

4.3 商業模式問題

任何一項業務和應用要想做大做強，都必須有一個好的商業模式。目前，農業物聯網應用主要有3種模式：運營企業做的示范性項目，由運營企業買單；農業主管部門推動的項目，由農業主管部門買單；一些有需求的大型農場為自己的物聯網應用買單。這3種模式都未能很好解決成本高、產業鏈參與不夠主動等問題。如何激勵產業鏈各方參與者，構建更為合理的商業模式，還需要進一步深入研究。

5 農業物聯網應用發展建議

農業物聯網的應用是一個復雜的系統工程，對于大多數分散種養的農戶來說，如果沒有形成標準化的產業鏈，單純一個種養環節的物聯網應用是無法給他們帶來更多的價值。因此，物聯網的推廣對象主要還是大型龍頭企業及其基地。這些企業往往非常注重產品的品質，物聯網的應用有助于它們實現標準化的生產，降低生產成本。

農業物聯網應用前景廣闊，是改變農村生產、生活發展的一項重大技術變革。針對目前的發展困難，政府相關部門應給予政策支持。首先，要加快技術支撐體系的建立，建立傳感器信息采集國家標準。重點解決農業環境信息獲取和農藥殘留檢測等關鍵技術，建立傳感器接口標準與測試認證平臺，為農業物聯網技術的推廣應用提供技術支撐。建議通過統籌安排產學研聯合攻關，在國家網絡標準化工作基礎上，針對農業物聯網感知層相關技術進行全面梳理，實現“關鍵技術標準化，應用示范產業化、商用化”的漸進發展道路。其次，要加大資金投入和政策支持。農業物聯網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，加大專項經費投入。再次，要建立適應物聯網新技術的現代行政管理模式。政府相關部門應積極加強研究，改變現在分割管理的模式，建立可以統籌各部門、信息傳輸通暢的現代行政管理體系。

6 結語

我國農業發展正處于從傳統向現代化大農業過渡的進程當中，急需用現代物質條件進行裝備，用現代科學技術進行改造，用現代經營形式去推進，用現代發展理念進行引領。展望未來，國家和政府已經明確提出了發展物聯網“感知中國”的宏偉戰略目標，同時也為構建農業物聯網“感知農業”指明了方向。通過發展農業物聯網應用，一定能在農業現代化建設中實現全面感知、穩定傳輸、智能管理的理想。

［1］ 朱曉姝.物聯網技術在現代農業信息化中的應用研究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2010，28（3）：391-393.

［2］ 張應福.物聯網技術與應用 [J].通訊與信息技術，2010（1）：50-53.

［3］ 鄭國清，尹紅征，段韶芬.論農業信息化、農業現代化與現代農業[J].河南農業科學，2004（11）：39-42.

［4］ 冀憲武，趙永勝.農業信息化在山西現代農業發展中的作用及對策[J].山西農業科學，2009，37（9）：108-111.

［5］ 王光輝.我國物聯網產業發展態勢分析及建議[J].科技創新與生產力，2010（12）：32-34.

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

［7］ 趙華民，王鳳花，張淑娟，等.農田環境溫濕度采集儀的設計與試驗[J].山西農業科學，2010，38（8）：106-109.

［8］ 武向良，劉正垣.內蒙古地區主要農作物病蟲害診斷查詢系統的推廣與應用[J].華北農學報，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的影響[J].華北農學報，2010，25（4）：221-225.

［10］ 魏崴.物聯網之初探[J].華東科技，2010（2）：52-53.

［11］ 王亞唯.物聯網發展綜述[J].科技信息，2010（3）：54-56.