魏強賽迪智庫規劃研究所
緊抓“物聯網+農業”發展機遇
根據國際電信聯盟（ITU）發布的報告《ITU互聯網報告2005：物聯網》，從技術的角度看，“物聯網”是通過智能傳感器、射頻識别（RFID）設備、衛星定位系統等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識别、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。顯而易見，物聯網所要實現的是物與物之間的互聯、共享、互通，因此又被稱為“物物相連的互聯網”，英文名稱是“InternetofThings（IoT）”。作為新一代信息技術的高度集成和綜合運用，物聯網備受各界關注，也被業内認為是繼計算機和互聯網之後的第三次信息技術革命。當前，物聯網已經應用在倉儲物流、城市管理、交通管理、能源電力、醫療等領域，廣泛涉及到國民經濟和社會生活的方方面面。
近年來，随着現代農業自動化需求的不斷增長，物聯網技術也已被應用到農業的諸多領域，包括農業環境監測、溫室大棚生産控制、節水灌溉、氣象監測、産品安全與溯源、設備智能診斷管理等方方面面。将物聯網的理念和技術應用到農業生産與管理之中，通過建立農業物聯網系統，利用物聯網技術和裝備，實現農業産前、産中、産後的過程監控，科學決策和實時服務，這就是我們所說的“物聯網+農業”。國内相關研究曾指出我國農業發展尚存在自動化水平較低，對勞動力的需求量高于發達國家，生産效率普遍低下（我國每立方米水産出的糧食不足1000克，而發達國家可以達到2000克以上）等諸多問題。此外，在食品安全方面，因流通環節難以有效追蹤導緻食品安全責任追溯較為困難。當前，我國農業發展正處在由傳統農業向現代農業的轉型期，将物聯網技術應用在農業生産領域将有助于減少資源消耗，提高農業生産效率，并為解決我國食品安全問題提供有效保障。
三大技術支撐“物聯網+農業”發展
目前,學術界、産業界以及政府管理部門公認的物聯網基本架構包括三個邏輯層：感知層、網絡傳輸層和處理應用層。物聯網三個邏輯層分别對應的感知技術、傳輸技術和處理技術，共同構成了“物聯網+農業”領域的關鍵技術框架。在“物聯網+農業”領域，感知層的傳感器技術、條碼技術、全球定位等技術采集的數據信息通過傳輸層的有線、無線傳感器網絡技術、移動通信技術傳輸到處理應用層的農業預測、診斷、控制、決策以及預警等智能化模塊。
信息感知與識别技術應用廣泛
感知層由傳感器和射頻識别（RFID）等設備組成，主要包括各類傳感器技術、衛星定位系統技術和條形碼技術等，其主要功能是實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水産健康狀況等信息的采集，是“物聯網+農業”中的關鍵技術。傳感器方面，目前光溫水氣熱等環境傳感器應用相對成熟，而研制新型低功耗動植物生命信息傳感器與土壤養分信息傳感器則是農業物聯網技術發展急需解決的問題。北京農業信息技術研究中心副研究員李瑾等人在相關研究中指出，美國、日本、俄羅斯在傳感器研究領域實力最強，中國傳感器發展起步較晚，在研究單位數量、企業生産以及傳感器的精度、使用壽命等方面與發達國家存在一定的差距。在RFID技術方面，國外的RFID技術在農産品監督方面應用較為成熟，對禽畜生長、健康、流通等過程進行全程檢測；國内RFID技術應用也較為廣泛，主要包含農産品流通、智能化養殖、精細作物生産、動物識别以及農畜産品的安全生産領域。目前，中國RFID産業已進入成熟期，産業鍊輻射多個應用領域。圖1物聯網技術在農業中的應用網絡傳輸技術處于試驗階段
網絡傳輸層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和雲計算平台等組成，其功能是将這些感知數據通過傳統的網絡基礎設施傳輸到遠程的處理中心。“物聯網+農業”中主要用到無線傳感器網絡技術、有線傳感器網絡技術和移動通信技術，其中無線傳感器網絡技術的應用最為普遍。據相關研究介紹，國外無線傳感器網絡應用已經到了實踐階段，我國農業物聯網的信息傳輸技術處于試驗階段。國家農業信息化工程技術研究中心工程師張瑞瑞等人曾構建無線傳感網絡監控系統，該系統可對種植環境進行實時監測，園區布置的傳感器節點可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2的濃度以及光照強度等參數。
信息處理及智能應用技術愈加豐富處理應用層是對收到的海量數據進行智能處理，并與行業需求相結合，從而實現物聯網的智能應用。該層技術主要包括雲計算、雲服務和模塊決策等，将采集的數據信息轉化為實際的操作，利用控制模型和策略對相關農業設施進行智能控制，比如自動灌溉、燈光控制、自動施肥等。智能預警是以數學模型為手段，對實際不正常狀态進行報警，給出危害提醒，例如重大病害蟲、病菌孢子、農林氣象信息預警等。目前，我國也在積極探索“物聯網+農業”的智能應用模式。例如，黑龍江在大田中搭建無線傳感器網絡，借助互聯網、移動通信網絡等進行數據傳輸，在集中服務器上對數據進行處理、分析，形成科學決策。北京市通州科技園區利用物聯網技術和多種傳感器建設了農情監測和病蟲害控制系統，該系統通過土壤、氣象、作物性狀、病蟲害因子、關鍵視頻等數據的實時同步采集和可視化展示，可實現施肥量智能化控制、土壤智能化節水灌溉、作物病蟲害提前監控預警、溫室氣候智能化調控。
我國“物聯網+農業”應用成效顯著
“物聯網+農業”的最早實踐來自美歐、日本、以色列等發達國家，它們最先将衛星定位技術、遙測遙感技術等高新技術與農業生産結合起來，并由此發展出新型的農業生産模式，能夠做到精确作業、精确施肥和精确估産。相關研究中指出，近年來，在政府和科研機構的共同推動下，我國部分省市在“物聯網+農業”應用方面進行了積極探索,并取得了一定進展。
在應用示範和試點方面，農業部在2012年和2013年先後發布了《關于組織實施好國家物聯網應用示範工程農業項目的通知》和《農業物聯網區域試驗工程工作方案》，正式啟動了農業物聯網區域試驗工程，并選擇天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗工作。2016年8月農業部又發布《“十三五”全國農業農村信息化發展規劃》，根據該規劃，将實施農業物聯網區域試驗工程，開展農業物聯網技術集成應用示範，構建理論體系、技術體系、應用體系、标準體系；在“十三五”期間，将選取農産品主産區、墾區、國家現代農業示範區等大型基地，建成10個試驗示範省，100個農業物聯網試驗示範區，建設1000個試驗示範基地。據《經濟日報》于2018年7月的報道，全國已有9個省份開展農業物聯網區域試驗，發布了426項節本增效農業物聯網産品技術和應用模式。
在關鍵技術突破方面，國内相關研究人員開發了植物生命信息獲取設備、動物行為信息傳感器、環境信息傳感器、作物長勢分析儀、作物成像光譜儀等一批作物信息監測和診斷儀器，初步具備實時獲取動植物生長發育信息的技術手段和能力；完成了農産品産地信息的實時采集與傳輸技術相關開發工作，構建了農産品産地信息認證平台，初步建立了農産品産地安全數字化預警模型，開發了質量全程跟蹤與溯源便攜式終端産品，初步實現農産品“從農田到餐桌”的全程追溯。
在行業标準體系構建方面，農業部自2011年以來,成立了國家農業物聯網行業應用标準工作組和農業應用研究項目組，進一步推進物聯網标準體系建設工作，做好物聯網産業标準化工作的頂層設計和統籌規劃。此外，地方政府也在積極制定地方标準。例如，2017年山東省質量技術監督局聯合省農業廳發布了《農業物聯網平台基礎代碼集》、《農業物聯網平台基礎數據元》、《農業物聯網平台基礎數據采集規範》三項農業物聯網領域地方标準。
借鑒國外案例推動我國“物聯網+農業”發展
相關研究指出，整體上來看，現階段我國農業物聯網技術與發達國家相比，還存在推廣應用剛起步、技術标準不健全、産業鍊構成不完整、商業模式不成熟、發展環境有待進一步優化等問題，仍需借鑒和學習國外的先進技術和成功案例。國内諸多專家學者在相關研究中對我國農業物聯網發展現狀和問題進行了較為系統的研究，并從突破關鍵核心技術、加強應用示範和推廣、制定農業物聯網标準體系、培育農業物聯網人才等方面,為促進我國“物聯網+農業”發展提出了較為全面的對策和建議。
突破農業物聯網關鍵核心技術。針對制約我國“物聯網+農業”發展的瓶頸問題，要積極消化吸收國際先進經驗，攻克以農業專用傳感器、網絡互聯和智能信息處理等一批共性關鍵技術。例如，要研發高可靠性、低成本、适應惡劣環境的農業資源、環境、作物生長動态信息獲取傳感器和動物行為信息傳感器，研究與開發微小型傳感器能源自激供給和節能控制技術，引進雲計算和大數據等新型數據存儲與處理技術，為農業物聯網技術産品的系統集成和大規模應用提供強有力的技術支撐。
加大農業物聯網應用示範與推廣。目前,物聯網在我國還處在初期啟動期，距離大規模的産業化推廣尚有一定距離。發展“物聯網+農業”必須以示範點帶動全面發展，在示範點建立标準的物聯網農業運作模式及管理規範，然後以點帶面，向全國推廣。因此，需要選擇物聯網技術應用比較成熟的領域作為示範點，以典型的應用工程引領産業的發展，解決行業應用領域的技術創新和流程優化問題，從而帶動整個相關産業的持續健康發展。
加快制定和規範農業物聯網标準體系。重視物聯網農業标準體系的建設工作，加強組織協調、統一部署，穩步推進物聯網農業标準的制定和推廣應用。鼓勵全國科研院所、大學、企業、基地等參與物聯網标準制定工作。對标國際，積極與國際接軌，重視農業物聯網技術标準國際化，注重農業物聯網國際标準化戰略的研究與實施。
加快農業物聯網相關人才培養。制定農業物聯網人才培養與培訓計劃。聯合高等院校和科研院所，在物聯網專業中引入農業領域培養方向，探索訂單式人才培養模式，開展校企合作，加快對農業物聯網專業技術人才的培養，提高農業物聯網技術創新能力。同時，依托高等院校的辦學條件和師資隊伍，聯合農業物聯網應用企業，加強對農業生産經營人員的培訓，提高農業物聯網技術應用能力。建立人才激勵機制，穩定和擴大人員隊伍，滿足農業物聯網發展的人才需求。
重視物聯網安全保護。安全和隐私是物聯網農業面臨的巨大挑戰和瓶頸，需要研究适用于物聯網農業的網絡安全體系和安全技術，要做到任何時間任何地點都能夠獲取所要知道的信息，同時又要保證隐私信息不被洩露，實現隐私信息對未授權訪問者的屏蔽，預防隐私信息遭到竊取和攻擊。
進一步優化和完善政策環境。物聯網具有高投入、高風險的特點，政府要加大資金投入力度，加快制定農業物聯網應用發展的優惠政策體系。例如，在稅收上給予優惠和減免，引導物聯網企業和社會資本進入農業領域。盡快将農業物聯網技術産品納入農機補貼目錄，根據産品的不同應用領域和市場成熟度制定補貼标準。
結語
作為農業信息化的重要組成部分，近年來物聯網的理念和技術已經逐步應用到農業生産與管理的多個領域，成為整合農村各類資源、改造傳統農業、提高勞動生産效率的有效舉措。我國應緊抓物聯網發展機遇，虛心借鑒和學習國外的先進技術和成功案例，着力突破農業物聯網領域相關核心技術，構建物聯網标準體系，培育農業物聯網應用人才，為“物聯網+農業”技術産品的系統集成和大規模應用提供強有力支撐，助推我國農業發展由傳統農業向現代農業轉型，提升農業的發展質量和效益。
責任編輯：高津菁