福建省農業物聯網產業環境分析及在林業中的應用初探

劉曉杰

摘? 要? 我國精準農業模式在農業中的比重正逐步加大，物聯網技術引入農業生產和科研勢在必行，農業物聯網對于構建智能農業，使現代農業從粗放型向集約型生產經營方式轉變，確保農產品質量安全等方面具有十分重要的意義。通過對福建省農業物聯網產業政策環境、經濟環境、技術環境等進行分析，得出福建省農業物聯網的基本態勢是部分企業的成熟技術已成功應用于農業領域。同時，在物聯網產業持續增長的背景下，各類研究機構先后成立，農業物聯網示范應用步入規模拓展階段。在示范應用方面，以福建省林業物聯網為例，試圖為福建省農業物聯網應用的拓展提供思路。

關鍵詞? 農業物聯網;產業環境;智能農業;福建省

中圖分類號：F307.2;TP311? ?文獻標志碼：C? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.34.036

物聯網在農業領域應用中，主要被用于收集包括土壤濕度、氮濃度、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓等信息并將這些信息傳遞到中央控制設備供農業生產者決策和參考，從而確保農作物生長環境穩定，減少農藥化肥使用量，從而達到節約環保和產品質量提升的目的。除此之外，農業物聯網還將被廣泛應用于農產品質量安全保障和農業生產環境的改善，這都直接關系到農業的可持續發展和人們的身體健康等。因此，農業物聯網正日益受到社會各方的密切關注。

1 農業物聯網的概念

物聯網可應用于公共管理和服務上，其中在農業生產特別是精準農業生產方面的應用越來越廣泛。精準農業生產的各種應用統稱農業物聯網。農業物聯網的最終目的是完善基層農技推廣和服務體系，提升農業生產效率，提高管理水平，理順交易流程和提高物流等各環節智能化程度等。其技術實現辦法是提供新一代技術支撐平臺，通過物聯網技術實現對農作物生長信息、農產品生產過程數據、農產品物流信息的獲取，實現對農業信息技術的運用，使農業生產的基本要素與農作物栽培管理、畜禽飼養、施肥、植保以及農民教育相結合[1]。

農業物聯網中的“物”包括4個方面：農田（林場）、傳感器網絡、數據管理終端和智能手機。構建農業物聯網的目的是將這4種“物”連接，使農田（林場）能夠成為網絡中的一個可觀測終端。農業物聯網的連接包括3個層面：1）直接測量。通過傳感器網絡采集溫濕度和光照，再通過數據管理終端歸納、分析數據，最后通過智能手機實現數據的實時查看、分析和管理。2）數據集成。將氣象監測獲取的數據與無線傳感器采集到的數據結合，建立特征點數據與環境數據的對應關系，使研究人員更好地了解農田各參數之間的關系。3）數據的開放與共享。利用互聯網將數據開放，為更廣泛的應用提供數據支持[2]。

2 福建省農業物聯網產業環境分析

2.1 政策環境分析

福建省信息化局制定的《福建省加快物聯網發展行動方案（2010—2012年）》提出，跟蹤國際物聯網技術發展方向，根據福建省實際，結合產業發展帶動，擇優選擇建設一批物聯網行業性應用示范工程，堅持成熟一個、推進一個，實現以市場帶開發，以發展拓空間，以需求促產業[1]。《福建省加快物聯網發展行動方案（2013—2015年）》則提出，福建省著力于全面推進物聯網示范應用，到2015年，在工業、農業、能源、交通物流、生態保護、民生服務等重點領域建成一批規模化典型應用示范工程，重點培育15家以上物聯網服務商、高端傳感和網絡設備制造商，1家以上物聯網龍頭企業。2016年，《福建省人民政府關于加快物聯網產業發展八條措施的通知》提出，要強化創新支撐、打造特色平臺、扶持龍頭發展、支持創業創新、拓展全國市場、加快培育人才和加大財稅支持，實施物聯網產業核心技術重大專項，每項最高支持500萬元，推動福州市與行業龍頭共建窄帶物聯網開放實驗室，最高支持1 000萬元。

2.2 經濟環境分析

物聯網經濟環境日趨優化，簽約項目增加，簽約金額不斷攀升。2017年福建省發展和改革委員會啟動了建設數字福建物聯網領域首批重點實驗室，首批遴選了11個高校實驗室啟動物聯網，在福建省經信委和福州市人民政府的指導下，由新大陸集團牽頭成立的福建省物聯網產業聯盟，掛牌成立物聯網產業促進中心。2011年福建省信息化局共征集簽約項目34個，簽約金額達25.64億元，涉及技術合作、公共平臺建設等方面，其中投資1億元以上項目有4項。經過這幾年的發展，福建省的物聯網產值達800億，而馬尾全區物聯網產值為540億，約占福建全省的3/4。2016年福建省政府出臺的《福建省人民政府關于加快物聯網產業發展八條措施的通知》明確提出，到2020年，福建省物聯網產業力爭產值達到1 000億元[2]。

2.3 技術環境分析

2.3.1 各大研究機構相繼成立，各大院校物聯網專業相繼設立，研究機構之間、院校之間的合作日益加強

福建省省內高等院校近幾年在物聯網核心技術RFID（電子標簽及無線射頻識別）領域的探索不斷在深入，如廈門市依托廈門大學成立廈門射頻識別研究中心，依托集美大學成立了廈門工程技術研究中心等。這2個研究機構均在其研究領域的前沿不斷地研究和探索，具備國際先進的射頻實驗儀器，依托廈門大學和集美大學的研究人員和研究生的人才優勢，為RFID技術研究和產品開發打下了堅實的基礎[3]。福建信息職業技術學院成立了RFID應用研究中心，同樣致力于RFID技術的研究和產品開發。在教學培養方面，福建信息職業技術學院引進了臺灣建國科技大學RFID應用系統及教材，RFID應用研究中心為產品研發配備了天線、讀寫器、電子標簽、網絡分析儀、PDA、頻譜分析儀及RFID芯片開發工具等，致力于為福建省培養大量的RFID應用型人才。

2.3.2 物聯網基礎設備生產商不斷增多

在企業方面，新大陸、星網銳捷、聯迪公司的研發團隊在電子標簽、讀卡器、信息識別終端等方面的研發及應用已處于國內前列。電子標簽生產商方面，廈門信達匯聰是較為專業的電子標簽生產企業，這個公司從歐洲引進了倒貼式電子標簽封裝生產線，為國內首條該類標簽生產線，年產電子標簽能力達千萬片，大幅度降低了電子標簽的成本。福州兆科智能卡公司為電信運營商批量提供的智能卡（SIM卡、充值卡、愛貝通卡）已在國內廣泛應用。福建聯迪商用設備在RFID讀寫設備生產方面具備量產的能力。新大陸電腦股份有限公司二維碼智能識讀機具已占農業部動物溯源市場的一半以上。星網銳捷公司開發的手持式智能電子標簽讀卡器及微波段射頻SIM讀卡器，已經成功應用于電子門票、門禁等場所。此外，還有一些做應用端的廠商也自行生產GPS及讀寫設備，但由于福建省市場培育較慢，導致這個環節專業化程度不高。

通過對福建省農業物聯網產業政策環境、經濟環境、技術環境分析進行分析可知，福建省農業物聯網的基本態勢是部分企業的成熟技術已成功應用于農業領域。同時，在物聯網產業持續增長的背景下，各類研究機構先后成立，農業物聯網示范應用步入規模拓展階段。農業物聯網中的“物”包括4個方面：農田（林場）、傳感器網絡、數據管理終端和智能手機，以下即以此為基礎，對農業物聯網在福建省林業生產領域的應用展開初探。

3 福建省農業物聯網在林業中的應用初探

林業物聯網應該由互聯網、傳感網、信息技術、智能網、林業技術共同組成，是利用各種網絡信息技術、傳感識別技術、智能信息處理技術的集成應用，以促進林業生態建設，保障生態安全，實現生態文明，提高林業生產的產量、質量、效益和可持續性能力的交叉學科。

福建省林業產業發達，年產商品木材近600萬立方米、毛竹2億多根，人造板、松香、活性炭等主要林產品產量均居全國前列。省級產業化龍頭企業85家、境內外上市林業企業15家。福建省涉林人口約占農民總數的3/4，涉林收入是農民增收的重要途徑，2011年農民人均涉林收入2 082元、增加365元，約為福建全省農民增收貢獻5個百分點。福建省林業用地0.091億公頃、占土地總面積75.3%，素有“八山一水一分田”之稱。有林地面積0.077億公頃，森林覆蓋率達63.1%、居全國第一，其中竹林99.33萬公頃、居全國第一;森林蓄積量4.84億立方米、居全國第七，其中人工林蓄積量1.96億立方米、居全國第一。

人類要治理水土流失、促進降雨、進化空氣、維護糧食與水資源安全、減輕洪澇災害，要應對氣候變化、防沙治沙、提供可再生資源、保護生物多樣性，林業將發揮不可替代的作用。發展現代農業必須推進林業信息化。福建省林業資源豐富，具備較好的物聯網政策、經濟和技術產業環境，數字林業的物聯網應用可以從火災預防、森林生態管理、產銷管理著手。

3.1 預防森林火災

森林火災的危害十分嚴重，不僅會造成森林與周邊人員的財產損失，而且會嚴重破壞生態環境，導致森林小氣候的變化。按照世界糧農組織對世界47個國家的調查結果表明，1981—1990年，年均火燒面積為713 km2，已經造成了嚴重的經濟損失，對生態環境造成了很大的危害。福建省2011年1—9月發生森林火災340起，其中一般火災14起，較大火災324起，重大火災2起，過火面積8 835.7 hm2，受害面積6 179.8 hm2。火災發生率是每10萬公頃約4.14次[4]。起火原因一般是氣候持續高溫，林內植被干燥，可燃物載量急劇增多，以及煉山造林等大量的林事用火等。

在森林火災監測中通常需要對森林里各個地點的風速、溫度、濕度等參數進行檢測，發生火災時還需要精確地定位火災地點。由于福建省森林覆蓋面積較大，環境惡劣，多數地方無人值守，因此無線傳感網在森林火災與生態環境監控中的應用勢在必行。無線傳感器網絡結點體積小、價格低，可以在整個森林大面積、多結點設置。每個傳感器結點能夠準確、及時地將采集的環境數據匯總到基站。當發生森林火災時，無線傳感器網絡可以將準確的起火位置與環境狀態信息傳給消防指揮中心。消防指揮中心可以有效地調度和指揮消防工作，達到減輕森林火災帶來的災害程度，將人員傷亡和物資的損失降到最小的目的。

另外，利用網絡中通信定位模塊的多模移動信息采集終端，提供全網節點定位和林火撲救人員的實時定位跟蹤;還可結合GIS，將現場動態信息與應急聯動綜合數據庫和模型庫的各類信息融合，依據現場環境及林火蔓延模型，形成較為完備的事件態勢圖，對林火蔓延方向、蔓延速率、危險區域、發展趨勢等進行動態預測，進而為輔助決策提供科學依據，提高應急聯動系統的保障能力，最大程度地預防和減少森林火災及其造成的損害[5]。

3.2 森林資源生態管理

通過傳感設備對森林生態環境（濕度、溫度、含氧量等）數據的實時采集，實時監測植物生長生態環境，結合區域制備數據模型，動態、立體化管理福建省森林資源，特別是珍稀古樹名木保護。福建省現有森林764.94萬公頃，森林覆蓋率高達62.96%，位居全國首位，森林資源十分豐富，是我國南方的重點林區之一。福建省樹木種類繁多，珍稀古樹名木遍布各地，全省共有古樹名木49 458株。許多古樹為國家重點保護植物，稀有而且珍貴，有很高的經濟價值、科研價值和觀賞價值[6]。

隨著福建省城市化進程的加快，古樹名木的生長環境受到了不同程度的破壞。在物聯網技術的支持下，管理人員可以把帶有身份識別和環境信息讀取功能的電子標簽植入到植物特定位置，通過閱讀器識別信息并將數據傳輸到信息管理系統，以此實現對古樹名木的全程追蹤，達到防蟲、防盜、防火的目的。

3.3 林區木材產銷管理

通過采用紅外感應、電子標簽、射頻識別技術等數據采集技術，運用無線數據傳輸網絡、低頻微波等無線傳輸技術，將木材生產中采集的數據實時傳送到數據中心，使木材生產從林地采伐、過程運輸、存儲木場管理和木材銷售全程木材身份認證。

4 結語

福建省農業物聯網還處于發展初期，物聯網發展初期政府主導方式是最佳模式。福建省農業物聯網的發展需要政府的推動，政府應制定物聯網行業規劃，推動各種示范工程。福建省農業部門應該在“十三五”期間將農業物聯網的功能及效益予以著重推介，著手制定行業標準，制定鼓勵政策推動企業參與其中。同時，引導科技園區、經濟開發區聚集物聯網企業，加強招商引資。企業的任務則在于技術研發和孵化項目，將政府的資金及政策扶持轉化為實際的技術應用效益。

參考文獻：

[1] 福建省信息化局.福建省加快物聯網發展行動方案（2010—2012年）[Z].2010.

[2] 新華網.“全球物聯網時代”的福建機遇與雄心物聯網在福建嶄露頭角[EB/OL].http：//www.fj.xinhuanet.com/yuanchuang/2017-11/11/c_1121938919.htm.

[3] 鄭柵潔.加快物聯網建設 提升數字福建發展水平[J].中國科技投資.2011（4）：34-37.

[4] 福建省林業廳.2011年第三季度福建省林業經濟運行情況[EB/OL].http：//www.fjforestry.gov.cn/InfoShow.aspx？InfoID=1481&InfoTypeID=8.

[5] 王穎，周鐵軍，李陽.物聯網技術在林業信息化中的應用前景[J].湖北農業科學，2010（10）：2601-2604.

[6] 中國林業新聞網.福建省古樹名木概況[EB/OL]. http：//www.greentimes.com/green/news/lygk/content/2009-07/31/content_57537.htm.