物聯網在農業的應用分析

摘 要 基于物聯網的農村信息服務不僅為農業、農村、農民用戶提供跨越技術的無所不在的通訊和信息服務，而且要提供農業產業信息化的全方位解決方案，是農村信息化的升級形式，也將成為農村信息服務模式發展的方向和趨勢。本文對物聯網的概念、基本原理和特征進行了介紹，梳理了基于物聯網的農業信息化框架，闡述了物聯網在農業中的具體應用并且舉出了相關實例，分析了物聯網應用存在的問題并提出了相關建議。

關鍵詞 物聯網 農業應用 RFID技術

一、引言

2008 年的中央一號文件在“著力強化農業科技和服務體系基本支撐”一章中專門用一節強調積極推進農村信息化。農村信息化是指信息技術滲透到農村生產、生活等各個領域，使信息資源在農村得以充分開發、應用，加快農村經濟發展和社會進步的過程。目前，我國在農村信息服務研究上還存在不少問題。缺乏創新性的農業信息服務理論，尤其是與新技術、新概念融合的創新性農業信息服務理論；缺乏全面地、科學地分析物聯網對于農業信息服務的作用；缺乏物聯網環境下的農業信息服務的發展模式。如何形成一個科學、有效的模式來推動農業信息服務，是至關重要的，物聯網在農村信息化的應用很好的推動了農村信息化的發展。

物聯網是以電子標簽和電子編碼（ EPC ）為基礎，建立在互聯網基礎上的實物互聯網絡，其宗旨是實現全球實物信息的實時共享和互通。基于物聯網的農村信息服務不僅為農業、農村、農民用戶提供跨越技術的無所不在的通訊和信息服務，而且要提供農業產業信息化的全方位解決方案，是農村信息化的升級形式，也將成為農村信息服務模式發展的方向和趨勢。

二、物聯網技術概述

物聯網的概念。按照國際電信聯盟（ITU）等國家組織的定義，物聯網主要解決物品到物品（Thing to Thing，T2T），人到物品（Human to Thing，H2T），人到人（Human to Human，H2H）之間的互連。物聯網與傳統互聯網不同的是，H2T 是指人利用通用裝置與物品之間的連接，H2H 是指人之間不依賴于個人電腦而進行的互連。需要利用物聯網才能解決的是傳統意義上的互聯網沒有考慮的、對于任何物品連接的問題。

物聯網的基本原理。從技術構架上來看，物聯網的結構可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各類傳感器以及傳感器網關構成，感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，其主要功能是識別物體、采集信息，它是物聯網識別物體、采集信息的來源；網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息；應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求相結合，實現物聯網的智能應用。

物聯網的特征。物聯網應該具備3個特征： 一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；二是可靠傳遞，通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算機技術，對海量數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

三、物聯網在農業上中的應用研究

1、基于物聯網的農業信息化體系框架。

在物聯網的農業信息化系統框架上，每一個農作物（包括牲畜、農產品）都被賦予一個獨一無二的代碼，將這個代碼存儲在電子標簽中貼在物品上，同時將這個代碼所對應的詳細信息和屬性存儲在 RFID 信息服務系統的服務器中。當物品從生產到流通的各個環節中被識別并記錄時，通過 ONS（對象名解析服務，Object Naming Service）的解析可獲得物品所屬信息服務系統的 URI（統一資源標識，Universal Resource Identifier），進而通過網絡從 RFID 信息服務器中獲得其代碼所對應的信息和屬性，以進行物品的識別和達到對物流供應鏈自動追蹤管理的目的。物聯網的最終目標是為每一個農產品（包括農作物、牲畜等）建立全球的、開放的標識標準，它的發展不僅能夠實現對農產品的實時跟蹤，而且能夠提高物流運輸效率和信息化管理水平。

2、物聯網在農業領域中的應用。物聯網在養殖業、種植業、漁業以及農產品的質量安全控制上都有應用。

物聯網在養殖業中的應用。物聯網中的RFID技術作為一種非接觸的快速識別技術， 正越來越廣泛地應用于現代養殖業中。Parsons J.等對Colorado的羊安裝電子標簽， 運用物聯網技術提高了羊群管理效率。曹永軍等在2008年就基于物聯網系統RFID技術的鴯鹋養殖管理信息平臺進行了研究與應用。

物聯網在種植業的應用。種植業可利用監視農作物灌溉情況、土壤氣候變更以及大面積的地表檢測，收集溫度、風力、濕度、大氣、降雨量、土壤水分、土壤pH 值等，從而進行科學預測，幫助農民減災、抗災，進行科學種植，進而提高農業的綜合效益。

物聯網在漁業上的應用。利用物聯網技術在魚塘水域部署環境參數傳感器、實時圖像采集系統，通過檢測池塘水體溫度、鹽度、溶解氧含量、浮游生物種類等環境數據，處理后得出漁業生物生長狀況，為漁業決策部門提供實時漁業資源狀況信息。

3、物聯網在農業中的應用實例。

歐洲利用物聯網技術建立了動物識別與跟蹤系統。動物識別與跟蹤一般利用特定的標簽，以某種技術手段與擬識別的動物相對應，并能隨時對動物的相關屬性進行跟蹤與管理。目前，在歐洲己經建立了對牛的跟蹤系統。1998年9月，英國宣布了牛跟蹤系統計劃，英國政府規定.2000年7月1日以后出生的或者進口的牛必須采取數字識別，1999年底.歐盟各成員國基本全都實施了這個系統計劃。

郴州建立了基于物聯網技術的煙草智能大棚。2010年5月31日，郴州煙草專賣局將物聯網技術應用于郴州煙草現代農業示范基地的建設，實時采集數據，為煙葉作物生長對溫、濕、光、土壤的需求規律提供精準的科研實驗數據；通過智能分析與聯動控制功能，及時精確地滿足煙葉作物生長對環境各項指標要求；通過光照和溫度的智能分析和精確干預，使煙葉作物完全遵循人工調節等高效、實用的農業生產效果。

多地采用物聯網技術來監控農畜產品安全生產。2004年初，美國北達科他州立大學（NDSU）的科研人員就研究出了使用 RFID技術來檢測瘋牛病的方法，通過在牛的耳朵上植入RFID標簽，可以記錄下這頭牛的詳細資料，如它的飼養、年齡、體重及患病情況。日本在蔬果EDI協議會的主持下開展了蘋果、米、蔬菜等農產品基于RFID技術的生產履歷和食品追蹤系統，并在日本的千葉縣進行了試驗，取得了良好的效果。

四、物聯網在農業中應用存在的問題及應用建議

1、存在的問題。盡管中國在物聯網研究中取得了一些成績，但還存在一些問題。技術方面，信號干擾、惡意入侵、通訊安全等問題都說明物聯網在農業應用中明顯缺乏專業人員和專業技術的指導；科技創新不足，應用的配套傳感層和傳輸層的關鍵技術有待突破和提升；物聯網農業應用的專家系統等物化智能軟件嚴重滯后。政策方面，基礎投入不足，橫向協調缺乏統一機構；物聯網農業應用的標準化沒有得到重視，缺失標準化體系。

2、應用建議。在技術上，要掌握核心技術，防止受制于人。如果不掌握關鍵的核心技術，就不能形成產業核心競爭力，在未來的國際競爭中就會處于不利的地位。政府應按需求優先級選序漸進推廣物聯網，以點帶面，發揮發達地區的優勢作用。政府應更進一步提高物聯網宣傳效應，加大對物聯網的政策扶持等。此外運營商的責任也不可小覷，要擔負起對物聯網的應用起到支撐作用。

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（作者單位：湖南農業大學經濟學院）