“互聯網+現代農業”現狀及關鍵技術分析

劉會會 牛玲 秦杰

摘 要： 互聯網技術推動了現代農業的發展，加快了農業信息化的進程。文章闡述了“互聯網+現代農業”的內涵，概述了國內外研究現狀，分析了發展“互聯網+現代農業”中涉及的物聯網、云計算、大數據、3S等關鍵技術及應用熱點，歸納了當前發展中存在的問題，提出大力發展智慧農業、加快推進農業信息平臺和物流營銷平臺的建設進程，以及提高農業信息技術水平和完善農產品質量安全追溯體系等推進現代農業發展的意見和建議。

關鍵詞： 互聯網+； 現代農業； 農業信息化； 智慧農業

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）07-32-04

Abstract： Internet technology has promoted the development of modern agriculture and accelerated the process of agricultural informatization. In this paper， the connotation of "Internet + modern agriculture" is expounded. At the same time， the overseas and domestic research status is summarized； the key information technologies involved such as the Internet of things， cloud computing， big data and 3S are analyzed in this paper， and the existing problems in the present development are put forward. Therefore， this paper puts forward the countermeasures and suggestions for the development of modern agriculture， i.e. to strongly develop wisdom agriculture， accelerate the process of constructing for agricultural information platform and logistics marketing platform， raise the level of agricultural information technology and improve the quality and safety of agricultural products traceability system.

Key words： Internet +； modern agriculture； agricultural informatization； wisdom agriculture

0 引言

隨著互聯網技術的深入發展，各行各業都已經離不開互聯網。傳統農業中融入了互聯網技術，并成為了較為活躍和重要的一種生產要素，這對于加快轉變農業發展方式，推動建設現代農業具有重要作用[1]。傳統農業的生產管理主要憑借農民的經驗和感覺，缺少科學管理，因此可能出現片面或失誤等情況，造成農作物減產減收、生產過剩、生產成本較高等問題。農業的發展面臨諸多挑戰，迫切需要轉變發展方式。此外，隨著人們生活水平和意識的提高，越來越多的人關注農產品質量及安全，希望實現“從農田到餐桌”的追溯，確保農產品質量。“互聯網+現代農業”為未來農業發展找到了新出路、新方法，為實現農業產業跨越式發展提供了機遇。

1 “互聯網+現代農業”內涵

國務院出臺的《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》對“互聯網+現代農業”給出了詳細的闡釋：利用互聯網提升農業的生產、經營、管理和服務水平，著力培育一批網絡化、智能化、精細化的現代“種養加”的生態農業新模式，形成示范，帶動效應，加快完善新型農業生產經營體系，培育多樣化農業互聯網管理服務模式，逐步建立農副產品、農資質量安全追溯體系，促進農業現代化水平明顯提升[2]。

“互聯網+現代農業”要實現的是農業產業的跨越式發展，不是簡單地將互聯網接入農業，而是要成功地將互聯網和社會資本帶入驅動農業發展的軌道。“互聯網+現代農業”一方面促進專業化分工、優化資源配置、降低交易成本、提高勞動生產率，另一方面通過實時化、物聯化、智能化等手段，為農技推廣、農村管理等提供精確、動態、科學的全方位信息服務，推動現代農業的跨越式發展[3]。

發展“互聯網+現代農業”，推動農業全產業鏈的改造升級，需要綜合運用物聯網、云計算、大數據等現代信息技術[4]，加快推進農業信息化發展進程，以期達到優化資源配置、提高勞動生產率、保證農民增收增效以及實現農產品質量安全追溯等目標。主題框架及設計的關鍵技術如圖1所示。

2 國內外研究現狀

隨著信息技術在農業領域的廣泛應用，農業信息化加快了農業發展方式的轉變，推動了現代農業的建設。目前，各國農業的發展趨勢均是加快推進信息化發展進程，促進現代化和信息化融合[5]。

英國政府2013年啟動“農業技術戰略”，其重心是使用“大數據”及信息技術提高農業的生產效率；美國從上世紀90年代就開始了農業信息化的建設，利用網絡技術和自動控制技術已經實現了社會化共享農業數據資源；法國的農業信息數據庫目前已經十分完備，正在著力構建“大農業”數據體系；德國積極扶持數字農業并投入大量的資金來開發農業技術，同時扶持一些大型企業進行牽頭研發；在日本，網上農場受到青睞，其經營模式是消費者租用農場的地塊并與農場主簽約，支付相關費用，下單種植喜歡的農作物，還可以實時查看作物的生長情況。

國內農業正在發生巨大變革。

在農業大數據[6]方面，2013年由山東農業大學牽頭成立了國內第一個農業大數據產業技術創新戰略聯盟，專門研究農業大數據的應用。

在智慧農業[7]方面，南京某物聯網公司為某農場開發的物聯網技術應用系統，利用溫度、濕度和視頻等各類傳感器采集數據，實時地繪制出比較容易理解的數值空間分布場圖，同時，操作人員通過設備就能實時了解和掌控蔬菜的管理。

在農產品溯源[8]方面，北京市農業局采用的食用農產品質量安全溯源系統，其主要功能是對食品的生產、包裝、儲運以及銷售的全過程進行信息跟蹤，一定程度上保證了農產品的安全。

在農產品安全[8]方面，北京派得偉業科技發展有限公司為北京市大興區農委提供了農產品質量安全監管系統服務，對大興區主要農產品進行監管，形成了“源頭可追溯、流程可追蹤、信息可查詢、責任可追究”的完整的農產品安全監管體系。

3 涉及的關鍵技術與應用熱點

發展“互聯網+現代農業”需綜合應用多種技術，目前，推動發展“互聯網+現代農業”涉及的關鍵技術及應用熱點主要包括以下幾個方面。

3.1 物聯網技術

物聯網（The Internet of Things，IOT）其實就是物物相連的互聯網，是互聯網的延伸和擴展。目前大家公認的物聯網[9]是指一種廣義上的巨型網絡，其依據事先約定的協議，利用射頻識別（RFID）、全球定位系統（GPS）、激光掃描器和各種感應器等信息傳感設備，將任何種類的物品與互聯網相連接并進行信息交換和通訊，以實現智能化的識別、定位、追蹤、監控以及管理。物聯網有三個組成部分即感知層、網絡層和應用層，具備全面感知、可靠傳送和智能處理的基本特征。

目前，物聯網技術已經在農業、電力、城市、家居、醫療、環保、交通和物流等領域得到了廣泛應用。

3.2 云計算技術

云計算（Cloud Computing）本質上是一種商業計算模型[10]，是傳統的計算技術以及網絡技術發展到一定程度的產物，其宗旨是利用網絡將成本相對較低的計算實體整合成具有強大計算能力的系統，從而減輕終端的處理負擔并使其享受更多的云端服務。具有虛擬化、按需動態分配資源、高可靠性、經濟性、需求服務自助化、分布式、資源池化等特點。利用該技術，人們無需了解具體的技術細節就可以通過網絡方便地、高效率低成本地獲取所需的資源和服務，比如獲取強大的計算能力、存儲能力以及軟硬件資源等服務。

在發展現代農業的過程中，利用云計算技術能夠實現信息存儲和計算能力的分布式共享，為海量信息的處理分析提供強有力支撐，為農業進行創新性科學研究提供各種資源基礎；利用云計算技術，用戶只需通過已有的移動終端如手機和電腦等設備，就可隨時隨地獲取云中相關信息或服務，從很大程度上降低了基礎設施的建設成本，適合在農村中應用推廣。

3.3 大數據技術

對于什么是大數據目前還沒有統一的定義標準，但其核心思想和本質是一致的。大數據一般指無法在人類可以承受的時間范圍內，運用一般的常規軟件工具來捕捉、管理及處理的數據集合，且具備典型的3V特征，即規模性（Volume）、多樣性（Variety）和高速性（Velocity）。大數據主要解決的問題是海量數據的搜集、存儲、計算、挖掘等，從中獲得有價值的信息，發現其中蘊含的知識并予以利用，以便進行科學預測和正確決策。

農業大數據[11]是指，大數據技術在農業領域的專業化應用，其具有大數據的共性，也具有農業的特性。依據來源領域的不同，農業大數據包括生產過程管理數據，農業資源和生態環境管理數據，農產品與食品安全管理數據，農業裝備與設施監控數據等。通過綜合分析和利用不同的數據，能夠及時科學地解決相應問題，切實保障每個參與者的利益。

總之，發展“互聯網+現代農業”的主要任務之一就是利用大數據技術和云計算技術，統一相關的標準和規范，對農業數據資源進行優化整合，以實現數據共享，提高數據利用率；另一主要任務是依托大數據技術及相關分析處理技術，積極建設農業大數據平臺，構建相應的體系，輔助農業全產業鏈的各個過程[12]。

3.4 3S技術

3S技術即RS（Remote Sensing，遙感），GIS（Geography Information System，地理信息系統），GPS（Global Positioning System，全球定位系統）[13]。在發展現代農業的過程中，單純應用3S技術中的某一種技術通常不能滿足需要，需將3S技術有機結合成一個整體用于具體實踐中。

遙感技術（RS）是一種綜合性的空間信息獲取技術。利用RS技術，可以感知土地資源信息的變化；可以監測不同階段農作物的生長情況，進而采取相應措施；可以預估農作物產量，進而實施宏觀調控；還可以評估災害造成的農作物損失情況，進而采取相應生產自求措施。

地理信息系統（GIS）是一種集采集、儲存、分析處理和直觀描述有關地理分布數據為一體的綜合性信息技術系統。利用GIS具有空間信息可視化的特點，制作農田信息專題圖實現對農田信息的直觀展示，比如制作病蟲災害覆蓋圖等。

全球定位系統（GPS）是一種可以提供實時、定時、全天候和全方位的三維導航和定位服務的系統。利用GPS具有實時定位及精確定時的功能，可以實現實時地對農田的水分、肥料和病蟲害等描述和跟蹤，進而使農業機械將水、肥料和農藥作用到具體準確的位置。

3.5 農產品質量安全溯源技術

農產品質量安全溯源是指利用互聯網等技術手段實現農產品“從農田到餐桌”的各個環節均可追溯和監管，農產品生產、加工及銷售等每個環節的信息均可通過網絡向消費者公開。農產品質量安全溯源涉及的關鍵技術包括信息標識技術、各個環節的信息采集與交換技術、信息查詢技術等[14-15]，本文著重介紹信息標識技術。

⑴ 一維碼

一維碼是應用最多最廣泛的條碼，其優點是價格便宜，識別速度快、操作能力強，對于應用環境要求較低，有利于實現商品快速流通。目前，在農業領域應用最多的一維碼編碼體系是GS1體系，比如GS1-128碼。但一維碼也有其自身的缺點，比如信息容量較小，對數據庫支持的依賴性較強。

⑵ 二維碼

二維碼采用矩陣式存儲，相對于一維碼而言，它具有信息容量大、糾錯能力強、支持加密技術、譯碼可靠性高、防偽功能強、編碼范圍廣。采用二維碼作為標識技術要解決的關鍵問題是編碼與解碼，在編碼與解碼過程中，必須要考慮溯源信息防偽造以及溯源信息內容的防篡改等問題。

⑶ RFID技術

RFID技術又稱射頻識別技術，俗稱電子標簽，克服了條碼技術必須采用人工的方式近距離讀取的缺點。RFID是一種自動識別技術，無需接觸，其基本原理是通過射頻信號實現自動識別物體并獲取相關數據。該技術在農產品溯源中應用較為廣泛，缺點是價格貴。

⑷ 生物技術

近些年基于生物特征的識別技術[16]也已成為了研究熱點，因為其具有穩定、便捷、不易調換或丟失等優點，彌補了傳統識別方法存在的易丟失、易被偽造和破解的缺點。目前，已被提出用于家畜個體標識的生物特征識別技術有DNA標志技術、自體免疫性抗體標簽、超微分析、鼻紋、虹膜識別、面部識別等。

4 “互聯網+現代農業”發展中存在的問題

近年來我國雖然在智慧農業方面取得了一些成果，但在技術、管理以及生產效益等各個方面與發達國家相比都存在著一定差距，面臨的主要問題歸納為以下幾個方面：

⑴ 互聯網+農業信息平臺缺乏。農業信息平臺是從業人員發布和獲取相關信息的一個重要工具，農業現代化發展在某種程度上與平臺是否完善有很大關系。

⑵ 農業信息技術水平及農業從業人員整體水平較低。沒有完全將各種智能設備投入使用，農業現代化的發展水平也不高。缺少信息化專業人才，農民的知識水平較低，擁有的網絡知識也相對匱乏。

⑶ 農村物流營銷平臺建設滯后。農村的物流快遞業普遍存在小、散、弱的特點，而且服務也不到位，配送區域覆蓋面不全，不能滿足農村對電子商務日益增長的需求。

⑷ 農產品質量安全追溯體系不完善。我國農產品質量安全基礎薄弱，問題時有發生，形勢不容樂觀。一個重要原因是經營主體責任落實不到位，流通鏈條長、環節多，質量安全難以保障 。

5 發展“互聯網+現代農業”的對策建議

為提高互聯網技術在農業領域的自主創新能力，促進農業生產的高效、快速發展，同時針對當前“互聯網+現代農業”發展中存在的問題提出以下建議。

⑴ 大力發展智慧農業。運用大數據、物聯網、云計算等技術，促進傳統農業生產升級，提高農業生產各個環節的智能化程度，做到農作物的生長環境可檢測，生產加工過程可精細化、自動化控制，農產品質量可追溯，在一定程度上解決農產品食用安全性問題。

⑵ 加快推進農業信息平臺和物流營銷平臺建設進程。整合現有農產品物流信息，利用信息化帶動物流的現代化，建立農產品供需交流平臺，建設完善的服務體系和物流配送體系，擴大農村物流網點規模，積極推動農村電子商務發展，升級農產品的銷售模式。

⑶ 提高農業信息技術水平和從業隊伍整體知識水平。以互聯網為工具和手段，提升智慧農業的軟硬件水平，普及和應用先進的農業生產技術和管理方法，進一步提高農業生產效率。此外，培養農村互聯網相關的專業技術人才，使他們成為新型職業化農民。

⑷ 完善農產品質量安全追溯體系。建立一個完善的農產品質量安全追溯體系，對農產品整個流通環節中每個節點的信息進行數據采集、記錄、統計分析，從而實現來源可追溯、去向可查證、責任可追究、市場可管控的目的。

6 結束語

綜上所述，“互聯網+現代農業”是一種新的經濟形態，通過將物聯網、云計算、大數據等信息技術與農業全產業鏈的每個環節充分融合，改變了傳統農業的生產方式，不但可以提升生產效率、提高產量和質量，而且可以實現農業生產過程信息化、智能化、精準化，實現從傳統農業向現代農業的轉型。

目前“互聯網+現代農業”發展迅速，但仍存在一些問題，例如農業信息平臺缺乏、農產品物流營銷平臺滯后、從業人員信息技術水平低等問題。面對問題，必須尋找推動現代農業發展的路徑，如：大力發展智慧農業，加快推進農業信息平臺和物流營銷平臺的建設進程，提高農業信息技術水平和從業人員知識水平，完善農產品質量安全追溯體系等。相信隨著互聯網技術在農業領域的不斷突破，必將給農業的發展帶來巨大的經濟效益和創新效率，“互聯網+現代農業”也必定成為中國農業未來發展的主流模式。

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