基于物聯網技術的智慧農業發展現狀與建議
——以麻城市智慧農業谷為例

文/沈楊 陳晶 張慧 李欣蕾 劉思奕（湖北經濟學院法商學院）

一、引言

自改革開放至今，我國農業發展主要依靠農藥、化肥等生物化學技術以及農業機械化推動發展，我國在農業生產方面取得了極其顯著的發展與進步，但同時，這種粗放式的傳統農業生產方式也存在著許多的問題，例如生產效率低、對環境的污染嚴重等。因此，為實現傳統農業向現代化農業轉型，提升農產品競爭力和農產品的生產效率至關重要。2017年，中央一號文件中提出：智慧農業為農業生產的高級階段。此概念一經提出，便受到了社會各界的普遍關注，物聯網的出現，為智慧農業的發展提供了技術支持，其重要作用在智慧農業的發展中已經逐步顯現出來，不可替代性日益凸顯。如今，我國正大步邁入 5G 時代，物聯網技術所蘊含的極大潛力足以有效地關聯到整個農業產業，從而大大降低生產成本，提升生產效率。 因此，基于物聯網的智慧農業將為解決粗放式農業存在的種種問題提供解決方案。物聯網智慧農業，結合了傳統農業和現代物聯網技術，提升農作物產量，有效地降低不必要的成本。

二、國內外關于智慧農業發展現狀

（一）國內智慧農業發展現狀

我國智慧農業的起步比較晚，對智慧農業發展理念和發展形態應有的重視比較于西方國家來說較少。在實踐上，我國仍然面臨新舊思想觀念沖突和現實制度是否完善等方面的問題挑戰。

中央政府從全局上重視農業和農村的改革，針對國情進行了頂層設計，實行了全面部署。與其他制度一起，農業部門認真組織實施，各地積極探索和實踐，解放了大量農業生產力，激活了農村發展潛力。改革開放四十多年來，中央政府發布了十多個農村工作一號文件。自2012年起，中央一號文件曾多次涉及精準農業、智慧農業等關鍵詞語，體現了國家對中國智慧農業發展的重視，極大地推動了中國智慧農業的發展進程。

（二）海外智慧農業發展現狀

如今，部分農業比較發達的國家智慧農業水平已逐漸領先世界，形成了適合地方創新的現代農業發展模式并日趨完善。精細化生產管理，節約人力物力，生產能力和質量也逐步提高。

在政策方面，海外的許多國家已經全面制定和實施支持智慧農業發展的政策與相關的法規，引導智慧農業的發展。比如美國，首先提出了“精確農業”這一概念，前后共出臺了六部有關農業信息化的法律法規和發展計劃，以信息、科研、教育、教育等法律法規形式推進農業發展，為智慧農業產業鏈的穩定發展提供了良好的政策環境和資金支持。在荷蘭，農業資源稀缺，人地分配嚴重不足，自第二次世界大戰以來，就實施了農業保護政策。荷蘭政府始終堅持大量施行農業補助，激勵農業發展設施的建設，推動構建農業知識創新體系。

在科學技術研發方面，農業較為發達的國家早已構建起了的農業科技研發體系的各種不同結構，旨在促進國家智慧農業的進步。世界各國農業科技研發體系的主要組成部分是多樣化的，但其主體大部分都是政府和高校農業科學技術研發機構，政府是主要的管理者和研發推動者，各國企業的重視度也略有不同，其他農業利益相關者與主要研發機構密切合作總體一致。

在科學技術創新方面，中外各國都在大力推動農業生產學習與研究的相互結合，完善配套規章制度，建立專項資金池，促進農業科研技術在智慧農業中的快速應用。目前，許多國家已經形成了自己的特色農業推廣體系，科技創新在各國的應用取得了顯著成效。比如美國已將“5S技術”和智能農機技術投入實際應用，構建了精細化農業和規模化發展的智慧農業生產系統，有助于農民耕作的精細化，提升了農業生產的質量與效率；日本利用數字技術、遠程控制和傳感技術構建了新的個性化“在線農場”農業創新商業模式，使消費者可以做到獨立地、實時地、遠程地、準確地控制自己的農產品生產，獲得所需要的農產品。

三、麻城市智慧農業的發展現狀

（一）基礎設施建設方面

近年來，由于互聯網產業的持續發展，麻城市實現城市中有線寬帶網絡、4G和WIFI無線網絡的基本構建。光纖家庭接入與4G移動網絡緊密結合的高速寬帶網絡系統，已經全面覆蓋全市范圍內主要公共場所和3A級以上旅游景區WIFI網絡系統。在“寬帶鄉村”惠民工程的帶領下，全市已基本擁有寬帶連接。除少數偏遠地區，農戶寬帶連通能力達20M以上，農村家庭寬帶安裝率將近40%。寬帶網絡覆蓋到農村地區，極大程度上給麻城市智慧農業的發展帶來了更多便利。麻城市的氣象災害主要是暴雨洪澇，但由于近幾年加強基礎設施建設，導致植被破壞嚴重，再加上麻城市位于大別山中段南麓地段，所以暴雨洪澇很容易造成山體滑坡、形成嚴重內澇，會影響信號的接收，不利于觀察農作物的生長。當前缺乏對洪澇災害方面的防范措施。

（二）高新技術應用與推廣方面

從傳統的手工農業發展模式到如今的農業現代化建設，智慧農業的發展在這方面產生了很大的影響。麻城市特色農業資源豐富，是湖北省重要的糧食生產基地。近幾年，為提高和帶動麻城農業的全面發展，麻城市積極探索智慧農業的發展成效，極大加快了科技研究成果轉化與推廣應用。以農業物聯網、遙感監測、無人機監察等一系列先進智能技術裝備逐步推廣應用，為智慧農業發展產業體系提供了科學技術支撐。對農業實施更加精準的科學管理，農業灌溉將會預先知曉，營養將會精準補充，氣溫環境不再是單一的自然變化，病蟲害診治更加科學有力，這為傳統農業發展提供了更多的便利。但與此同時，高素質農業生產管理人員的缺乏將很難在本地應用和推廣高新技術。由于距離武漢比較近，麻城市高素質人口流失嚴重，經調查發現，麻城市剩余人口多以年紀偏高、文化水平普遍低下且對互聯網技術知之甚少的人員，更談不上對現代化農業生產的了解。2013年，麻城市政府與泛華集團簽署投資合作協議，以全新的運營模式推動智慧農業的發展。泛華集團投入大量資金引進高新技術人才和技術，引導智慧農業規范合理發展，但職業農民的教育系統的缺乏不利于進一步發展智慧農業。

（三）推行“互聯網+”模式

通過大數據來優化區域資源，為區域進一步提升帶來前進的動力。麻城市地理位置和氣候環境優越且擁有豐富的農業資源優勢。在如今高速互聯、云計算大數據和人工智能等基礎智能技術相結合的背景下，通過品牌建立進行產品會展、認證保護、整合產業鏈等途徑，進一步全方位地優化資源，依靠電商產業、物流產業、上游供應等渠道提高市場競爭，為智慧農業全方位發展提供更多的資源優勢。通過電子商務來推動智慧農業的發展，麻城主要依托阿里巴巴、淘寶、天貓、京東等第三方電子網絡交易平臺，其中開展電子商務的C2C網店有400多家，38家經銷商準備把本地的農副產品搬上淘寶網進行對外銷售。全市擁有萬村千鄉、“三農”服務站、網上便民服務中心等農村商業網店851家，電子商務從業人員超過2000人。目前農村的物流服務還不是很健全，再加上由于農產品自身的特性在運輸方面需要一定的溫度和條件，因此，農村物流方面的完善對推行“互聯網+”很重要。

（四）信息服務體系建設方面

麻城農業技術推廣網絡健全。為了加強基層農業技術推廣工作，鄉鎮農技、畜牧、農機等服務中心均在麻城市行政區域內設有10個以上的村級農技服務網點，并根據各地產業特色，配備專業技術人員5至10人，建立農業科技示范基地3至5個，85%的組（垸）配有科技示范戶1至2名，形成了縣、鄉、村三級農技推廣服務網絡。所有的服務中心都有固定的辦公地點，通過對辦公條件進一步改造和升級，都配備了數碼相機、電腦等必要的辦公用品。制定了工作服務準則、考核辦法等制度。農技服務中心工作效率提高，各農技服務中心通過發放便捷的聯系卡，加強與廣大農民的聯系，及時解決生產中遇到的問題。據研究表明，我國農村人口的文化水平普遍低下，對獲取信息的能力和理解信息的能力也存在一定的問題，對于這種新建設的服務體系并不能完全適應，還可能存在懷疑和擔心，所以，農民對于參與農村信息服務體系建設的積極性有待提高。

四、麻城市發展智慧農業的SWOT分析

（一）優勢（Strengths）分析

1.區位優越和交通便捷

麻城位于湖北省鄂豫皖三省交界大別山中段南麓處，形成“一心兩軸，手掌狀結構”的城鎮體系空間布局。為了使城區內各個鄉鎮之間的聯系更加緊密，政府相應地增加了通道數，提升了鐵路網，完善了公路，強化了通道。

2.政策扶持

近年來，中央政府、各部委和地方政府已經將智慧城市發展與建設視為重要經濟工作內容和行動計劃，并針對智慧城市建設在政策、資金和業務等方面進行了一系列的扶持，智慧城市建設在“十三五”期間嶄露頭角。前期，麻城市委、市政府召開專題會議，初步對智慧麻城建設進展情況進行了了解，研究并找出問題的解決方案。麻城市委書記要求相關部門抓住機遇，勇于爭取政策支持，解決突出問題，加快推進智慧麻城建設，爭創發展新佳績。而后，相關專家制定了推進方案以達到加快推進智慧麻城建設的目的，并啟動了云平臺建設和地理數據庫建設項目，并將在下一個階段加大人才引進，制定鼓勵支持推進信息化應用和政策措施，完成應用平臺對接，加快云計算中心、基礎數據庫等項目建設。

3.城市規劃優勢

目前國內多數城市利用自身優勢，從不同方面著手智慧城市建設，提出其智慧城市發展規劃與戰略布局。以武漢為代表的部分城市充分利用自身技術基礎，定位為智慧城市建設的技術和產品供應地。麻城市城市總體規劃中提出優化城市空間布局，構筑了兩個經濟區：麻城掌心極化經濟區和外圍指狀溝域經濟區。以特色農業種植、生態農業觀光、農副產品生產及深加工和旅游業為主的外圍指狀溝域經濟區為例，外圍指狀溝域經濟區應當將特色農業產業化、規模化、鏈式化為首要任務，以特色旅游業為突破口，大力發展溝域重點鎮。開發循環經濟產業，起到了高效使用和循環利用資源的作用。其他農業型城鎮著力于促進農業規模化、產業化經營、并不斷發展以農業資源加工為主的新的農業產業，促進了農業生產效率的提高。

4.勞動力優勢明顯

麻城市勞動力人口比較多，總人口120萬，到2009年底，全市從業人員59.2萬人，城鎮登記失業率4.1%，農村勞動力55萬人，農村富余勞動力約18.4萬人，并且其中的絕大部分都選擇從事農業勞動。作為革命老區和農業大市，麻城市勞動力資源比較豐富。

（二）劣勢(Weaknesses)分析

1.大數據出現壁壘

大數據奠定了智慧城市建設的根基，而信息資源的整合又支撐了智慧城市建設。智慧城市的建設對諸多行業均有影響。然而，我國現在評估標準、行業標準、建設標準等方面缺乏統一的量尺來約束和指導。同時，諸多城市的數據仍處于相對孤立和封閉的狀態，數據共享的瓶頸仍有待打破，從而導致了數據信息挖掘能力的欠缺。對于數據的分析也仍處于從前的傳統模式，未能與物聯化、互聯化相結合，使得分析方式單一。

2.市場參與度不足

由于金融融資渠道和機制的不成熟，智慧城市真正確切開展的項目實施效果的滿意程度不高，部分地方還存在業績導向偏差等，導致智慧城市的發展一直處于由政府主導的局面。然而一輪又一輪的投資困境對于政府而言也造成了不小的壓力，因為政府承擔了智慧城市的城市政務、基礎設施等城市公共服務領域的建設，倘若缺乏必要的內容支撐和產業培育，政府將缺失市場回報率。

3.缺乏核心技術

與其他發達國家相比，我國的農業發展不足，遠低于國家研發投入水平標準。導致農業的核心技術發展以及核心裝備的升級仍被外國主導。而惡意的軟件注入攻擊，自動的在系統中傳播分析，竊取相關數據，使不同模塊的正常功能遭到破壞，使公有鏈條現有技術機密性不足。

（三）機會（opportunities）分析

1.信息發展變化

在企業的生產制造過程中，智慧農業所得到的信息感知和通過定量做出的決策判斷，利于高科技等智能實現生產控制，將量精準化并尋找到適宜的平衡點。根據接受投入以及不同需求實現不一樣的服務，根據相應的生產發展方式，農業由最初的傳統化發展，將信息由數字化過渡到網絡化，再發展到高級階段的智能化。

2.大數據發展廣泛

我國農業裝備升級和加強科研能力，形成相互促進機制，大力發展智慧農業，推動機械化發展，加強信息建設，提高農業生產效益和效率，根據當前農業應用方式及類型的不同，可以將其分為平臺的數據分析，利用無人機進行植物監測，發展農業自動駕駛生產和精細化的養殖農業。

由于國家推行土地確權，利用三權分置，從而使得土地逐漸變得規模化，建立逐漸完善的生產體系。而土地的集約化也為智慧農業的多種場景應用制造了機會。

（四）威脅（threats）分析

1.技術水平落后，機械更新緩慢。

由于起步較晚，與其他國家相比，技術思想上落后，處在起步階段，農業機械落后導致莊稼嚴重受損，用于農業的灌溉投入等設施非常簡單，以至于傳統的用于洪水灌溉的方法仍被經常被使用。由于農業發展機械水平缺乏現代化措施方案技術的融合和多方面技術的改進，和多種效用的功能性發展受限制較大，需要根據地區經濟發展和地區生產水平能力進行改進。農業的相關設備與內芯軟件的運用不夠完善精準，傳感器的細致把握不足，導致農業發展數據獲取難，由于數據化程度融合不夠，獲取數據的精準采集較少，僅作為參考數據。

2.耕地減少，人才缺乏

現如今可用耕地面積逐漸減少，而優質的土壤稀缺，這種趨勢逐漸對國家糧食安全以及種植形成了重大影響，而社會的穩定也受到影響，農業的發展受到制約。同時農業生產人員普遍受教育低下，農業方面的從業人員不足，年齡較大，缺少后續傳承人才，新技術、新能源的發展不足，而職業教育體系尚未完全建立，無法有序管理。新型職業農民難以培育，初創者和參與者較少，本土化發展較為緩慢。

3.數據隱私安全威脅

智慧農業技術和精準農業模式在滿足糧食供求上潛力巨大，為了農作物的食品安全與作物產量提高，通過智慧農業技術，利用大數據驅動，不斷與農業相關的應用程序連接，運用在預測農作物風險和作物病害，從而使得與農作物歉收等相關風險減少。通過利用大數據的智能分析，為農業生產發展提供相應的適宜方案，在保障整個食品供應鏈的同時，也促進了實時農業的運營決策，徹底改變現有的農業發展模式，擺脫傳統化農業束縛。雖然這種方式對于農業生產的生產力有所提升，但由于缺乏物聯網的連接設備使用，仍然是智慧農業所存在漏洞。而未知的網絡攻擊也使信息問題暴露，數據信息安全受到威脅。

五、對基于物聯網技術智慧農業建設的建議

（一）突破核心關鍵技術和完善基礎設施

目前，中國農業物聯網的信息化技術仍舊不發達，成熟度較低，且農村的基礎信息通信設施建設速度緩慢，智慧農業的系統發展不健全，其技術水平也普遍落后。

這就要求，一要掌握智慧農業物聯網的關鍵信息技術，通過建設農業前端數據收集系統、遠程監測系統和數據傳輸系統等，首先充分利用智慧農業相關的互聯網系統資源，在各個領域開展精確化的實施，能實時觀察田間數據、實景觀測、歷史分析和遠程管理，達到農業生產智能化、農業管理數字化、農業運營網絡化、農業服務精準化的目標。其次再集中各方資源，共同研發物聯網技術和創新物聯網的應用。

二要健全農村基礎設施，推進農村互聯網的建設，在農村信息服務站、農村社區服務中心和公共服務區域內覆蓋無線網絡，全面提高家家戶戶的普及率和接入率，進一步夯實農村的建設基礎，推進光纖進村、農業信息入戶等工程，使物聯網技術能夠更好地在農業生產實際當中運用。

（二）公共服務系統

各個區域的農業環境都存在著多模態、多維度、不平衡的現象，從而造成了不同區域的農產品種類天差地別，這就要求政府的服務更加精準。目前的物聯網體系中，部分獨立的系統運行依舊分散、彼此間缺乏聯系，內部的資源數據無法共享，未完全構建起物聯網端的數據和資源共享的綜合一體化公共服務體系。

首先，堅持政府和市場對物聯網的引導，優化物聯網的公共服務系統。建議探索政府與市場結合的機制與模式，強化各平臺市場化的運作物聯網體系，開發特色專業服務產品，實現“互聯網+農業”為市場提供服務；加強與專業服務機構的合作深度，精準切入公共服務和市場服務的最佳結合點。

其次，著力建設智慧農業的公共服務體系：一是建立“數據云”，運用新時代信息技術，例如云計算、大數據、移動互聯網等，構建“數據云”，以實現農業大數據在互聯網上資源互通共享；二是搭建三個平臺，分別為智慧農業電子商務服務平臺、農業電子信息平臺和農產品安全監測公共服務平臺，通過物聯網技術全方位觀測到智慧農業的整體發展過程；三是建立五大體系，即專家系統、地理信息系統、全球定位系統、充分運用遙感系統、智慧化決策知識系統，利用各種系統結合當地的氣候和土壤條件進行分析、監測，與互聯網連接進行信息交換和通信，為農業發展做出精準的決策。

（三）健全人才培養體系

智慧農業的農業科技水平較高，缺乏計算機技術與農業技術相結合的復合型人才。第一，大多數農民都有較為豐富的農業生產經驗，而總體年齡卻偏高，受高等教育程度較少，需要提升農民們接觸現代科技的能力，且需全面認識物聯網對智慧農業的運行和后期維護，提升農民的整體科技素質；第二，具備農業專業技術能力的院校畢業生由于沒有相應的農業基礎，不熟悉“三農”工作，可在高校內開展基礎農業培訓課，便于后期將專業知識在農村中實際應用。

“互聯網+農業”政策下的人才建設應采用外部引進和內部聯系“雙提升”，完善人才培養體系，發展智慧農業，大力促進人才興農行動，努力吸引和整合高素質農業人才。

在“外部引進”方面，建議政府采取靈活人才引進辦法，做好企業和科研機構的精準對接，積極引導科研院所專家帶隊、帶項目和資金投入到智慧農業的重點實驗室當中。

同時定期召開智慧農業的高層研討會，并聘請有關領域的學者專家對地方政府、農企、合作社等有關職能部門開展技術培訓，以此提升農村相關工作人員的專業技術。

在“內部聯系”方面，積極招聘優秀的農業科技人才，前往智慧農業發展前沿領域和農業物聯網科技公司學習或進修，使相關人員熟悉先進的理念、操作方式和技術。同時，積極組織農業科技人員到高等院校和科研院所學習培訓，全面培育提升人才體系，全面運用物聯網技術投用于農業產業。