物聯網技術農業發展策略

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我國是一個農業大國，農業是安天下、穩民心的戰略產業。從1982年起，中共中央多次以農業、農村和農民為主題的中央一號文件，對農村改革和農業發展作出具體部署，強調“三農”問題在中國社會主義現代化建設時期“重中之重”的地位?！秶肄r業中長期發展規劃》要求發展特色農業、生態農業、節水農業和觀光農業。“智慧農業”是智能農業專家系統，是“感知中國”理念在農業發展中的具體應用，指利用物聯網技術、云計算技術等信息化技術實現“三農”產業的數字化、智能化、低碳化、生態化、集約化，從空間、組織、管理整合現有農業基礎設施、通信設備和信息化設施，使農業和諧發展實現“高效、聰明、智慧、精細”。是兩化融合在農業發展領域中的具體實踐和應用［1－3］。物聯網技術是實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術，是智慧農業智能化和精細化生產、管理、決策的技術支撐，是發展“智慧農業”的核心。通過對我國“智慧農業”發展中物聯網技術、現狀、分析、技術要求、難點、應用分析，提出了“智慧農業”中物聯網應用的可行性及發展策略。

1現狀及存在問題

1．1物聯網技術及應用現狀

物聯網技術是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。我國物聯網技術的研究、開發、生產已經初具規模，標準、通信協議、網絡管理、協同處理、智能計算等技術取得顯著進展，目前在安防、電力、交通、醫療、環保、物流、食品溯源、農業等領域推廣應用初見成效。

1．2智慧農業中的物聯網技術應用現狀

近年來，在政府、科研機構及農業生產企業等的共同推動下，部分地區在農業物聯網技術應用方面進行了積極的探索，已取得初步成效。

（1）大棚溫控技術的應用甘肅、河南、遼寧、陜西等不少地方利用溫度、濕度、氣敏、光照等多種傳感器對蔬菜生長過程進行全程數據化管控，保證蔬菜生長過程綠色環保、有機生產。實現蔬菜反季節生產，充分保證市場供應，緩解我國季節性蔬菜供應緊張局面。

（2）大田種植信息化建設應用黑龍江、河南通過物聯網技術，對農作物生長、土壤等進行監測，實時準確實現農田施藥、施肥，作物遠程診斷管理等。

（3）農業用水灌溉應用北京、天津等地從2008年起就開展農業都市農業走廊綜合節水示范工程以及農業用水遠程計費收費管理，共安裝上千套農業用水智能計量管理系統，平均每畝地節水50％，節約了農民用水成本和避免水資源的浪費。另外新疆、河南等地均建設了農業用水示范區，提升灌溉效益，加大節水力度。

（4）農資監管應用2008年，農業部推行農藥標簽采集管理系統，2010年由實行農藥行政審批服務系統，加大農資監管力度和提升農資準入門檻，充分保證農民利益。

（5）農超對接的現代農業物流應用北京、甘肅蘭州等地實現以“生產基地＋配送中心＋商超直銷”的生產經營模式，保證農業產品質量和安全。分別對生產基地、運輸中心等加以監控和控制，積極推行產品溯源建設，促進農業節本、安全、增效。雖然我國農業信息技術經過多年的研究，有一定基礎，但與目前的應用需求差距很大。在生產過程科學管理、農產品質量安全與溯源、農村政務公開、農業電子商務、農業遠程技術服務、農民遠程培訓等方面研究剛剛起步；農業種植結構的調整，果業、養殖業以其他相關產業迅速發展，用于優質生產和標準化養殖的智能管理信息系統剛開始起步；面向農村快捷的網絡接入服務和低成本智能化信息接入終端問題仍未取得重要突破［6］。

1．3存在問題

目前，物聯網技術在農業領域應用涵蓋了農業資源利用、農業生態環境監測、農業生產經營管理和農產品質量安全監管，并在政策扶持、技術研發、示范應用、人才培養等方面積累了一定的經驗。但農業物聯網技術應用總體還處于初步應用階段，存在關鍵技術產品及集成體系成熟度較低、農業物聯網應用標準規范缺失、有效的運營機制和模式尚未建立、專業人才缺乏等問題，迫切需要國家開展農業物聯網技術應用示范項目，加快建設應用示范基地，深入開展相關技術研發和集成創新，探索產業化應用模式，制定農業物聯網應用標準規范，推進物聯網技術在農業領域的規?；?、標準化、產業化應用［7－8］。

（1）農業信息化基本設施建設進展緩慢

區域不同，產業不同，資金問題等困擾著農業生產的信息化建設步伐，原始的紙質載體信息資源已無法滿足農業生產發展對信息資源的需求。這就使得農業的數字化、智慧化程度較低，農業信息的時效性、準確性、綜合性達不到廣大農民的要求。

（2）農業應用缺乏統一的物聯網技術標準

在農業應用中沒有統一的物聯網技術標準，制約著共享平臺的應用和開發。農業信息資源雜亂、隨意的方式制約著農業生產、科研、服務。規范化、標準化、科學化不能滿足農業標準化生產對資源的需求，不能滿足農業科研工作對信息全面、廣泛的獲取。

（3）無法滿足農民科學技術培訓、應用需求

我國農業從業者目前受教育程度普遍較低，應用和接受現代信息化技術能力較弱，加強對從業者的各類知識培訓、教育是解決農民的科學使用現代農業技術的必要前提。

（4）規模化農業生產力度不夠

我國大部分地區農業種植集約化程度不高，規?；r業生產力度不夠。目前大多數地區的農業生產經營主要以單農戶家庭為單位，不能形成集中管理、科學種植、按需種植，靠天吃飯的現象普遍存在。

（5）取得廣泛應用的技術條件還不成熟

目前物聯網技術發展勢頭良好，但仍處于起步階段，技術研發和標準均需突破。雖然隨著寬帶技術、3G技術、智能終端的普及，突破了物聯網應用瓶頸，物聯網技術已在安防、電力、交通、物流、醫療、食品藥品溯源、環境監控、大棚農業等方面得到應用。但真正實現物聯網技術在智慧農業中的廣泛應用還有差距。

1．4問題分析

農村綜合信息服務平臺建設，重點要以現代化新農村信息化服務體系、建設開放式信息服務平臺為基本功能，在技術上重點解決農民便捷獲取信息問題。開展多元拓展協同信息服務，積極搭建基于物聯網的公共服務共享平臺，在國家和政府的政策引導和資金扶持下，積極解決物聯網在智慧農業應用中的以下技術問題。

（1）借鑒電子商務的設計理念和構建框架，建立農產品供應鏈物流模型，構建現代管理理念，最終實現“產、供、銷”的農業電子商務平臺，突破“智慧農業”物聯網應用和實現的技術難點。

（2）實行物聯網產業發展的骨干企業培養工程，這種解決基于無線傳感器網絡的數據采集，無線多媒體傳感網絡節點的硬件結構及工作原理；基于物聯網基礎標準自主研發，無線視頻傳感器網絡傳輸標準；信息質量分析及增強、實時數據解析、多元異構數據的統一建模與描述、存儲與管理；節點低功耗、運行穩定性、土壤養分、作物生長狀況監測等方面的問題。

（3）推進實施“智慧農業”中“農業精細化生產”信息采集方法和技術、物聯網多媒體信息傳輸質量和效率、多源信息解析、表達與存儲、病蟲害識別預測、單株健康狀況評價理論、方法和技術等方面的技術攻關，重點解決“智慧農業”的中物聯網應用的重點和難點。

（4）探求統一、符合規范的農業生產流程、流通信息的行業服務標準、農業信息的標準化體系、物聯網的基礎標準，是實現“智慧農業”標準統一化、規范化的難點。

（5）積極協調和推進“智慧農業”中物聯網應用機制建設，加強政府部門、從業者之間的合作，加強農業人才隊伍建設，建立人才配套服務體系，最大限度的發揮制度、機制、人才的協作精神。

（6）拓展和營造“智慧農業”中物聯網應用氛圍，積極調動涉及“三農”行業的從業者的積極性，為實現農業生產經營活動更上一層樓打下良好的基礎。

2可行性分析

工信部規［2011］552號《關于印發〈物聯網“十二五”發展規劃〉的通知》文件中指出：加大物聯網技術的標準化推進工程體系建設，積極推進關鍵技術創新工程，重點領域內建立應用示范工程。應用示范工程中包括智慧農業建設，要求在農業資源利用、農業生產精細化管理、生產養殖環境監測、農產品質量安全管理和產品溯源上積極推進物聯網技術的應用和建設?！爸腔坜r業”是以高產增效帶動農民增收、農村富裕為目標，以提高農村信息服務質量和效果為抓手，以現代化新農村信息化服務和地區特色農業生產、經營、管理信息化為載體，大力發展和構建特色農業、生態農業、節水農業、觀光農業的物聯信息服務平臺。

（1）提升農村信息化基礎設施建設，積極推進信息的“村村通”，積極整合通信運營商、現代農業技術供應商、農資生產商的各個環節，疏通現代化新農村信息化服務內容和農民便捷獲取信息的渠道，建設農業公共信息數據庫，搭建公共信息服務平臺。

（2）積極依靠國家政策，農業部、工信部已經緊靠農業產業特點，初步制訂適合我國農業物聯網技術發展的新標準，促進了工業化、信息化、“智慧農業”的融合發展，真正實現農業生產的生產、供應、銷售的“三方融合”。整合基于物聯網農業信息與標準，分析數字農業的實施標準、開發標準、接口標準、信息采集標準、數據標準和共享標準；使“智慧農業”發展科學規范。

（3）積極推進對農民的技術培訓，不僅要對農民進行基本生產技能培訓，而且需加大對農民的信息化技術、管理理念、經營信息等方面的培訓，探索對農民進行基于物聯網技術多媒體三農信息平臺技術，傳感器技術、信息技術和通信技術、數據采集構架技術、實時信息解析、信息處理，實現智能化灌溉與精準化施肥、病蟲害預報及防治、單株的健康狀況快速無損監測技術等方面的培訓方式，最終使農民成為“設施農業精準化生產”實現者、管理者、應用者。

（4）大力推行集約化、規?；r業生產，使分散農業生產形成團體化，以典型案例為對象，開發大田作物、設施農業以及家畜養殖等標準化示范平臺，積極推進農民創收、增收。

（5）實現“農村綜合信息服務平臺”、“農業電子商務平臺”、“設施農業精準化生產”和“農業信息與標準化”平臺的集成與無縫融合。

（6）構建以農業信息為基礎的各種涉農數據庫、數據平臺或涉農網站，及時、全面地為農業生產者和農業科研、政府部門提供翔實而全面的農業信息服務。

（7）創建適合農業生產、經營活動的生產資料保障體系，品種錯時、錯地耕種體系，作物個體生長監控體系，土壤分析體系，灌溉監控體系、生態、氣象監控體系，市場風險監控預報體系，市場銷售需求體系，運輸體系等為一體的物聯網應用體系。隨著寬帶技術、3G技術、智能終端技術等在物聯網中的推廣將逐步解決物聯網技術的瓶頸問題［7］，從技術上將保證“智慧農業”的發展，保證農業在智慧化、科學化、信息化、規范化生產經營上實現質的突破，為解決我國糧食安全問題提供有力保障。

3發展策略

發展“智慧農業”，推廣物聯網技術在農業中的應用，加快轉變農業發展方式，優先在農業生產經營管理、農產品質量安全、農業資源與生態環境監測等領域的農業物聯網應用示范工程，推動物聯網技術在現代農業中的集成應用，全面提高農業生產綜合生產能力和可持續發展能力，推進農業技術和生產方式創新，提高農業產業綜合競爭力［6］。

3．1突破“智慧農業”物聯網技術關鍵、標準支持研發符合農業多種不同應用目標的高可靠、低成本、適應惡劣環境的農業物聯網專用傳感器，解決農業物聯網自組織網絡和農業物聯網感知節點合理部署等共性問題，建立符合我國農業應用需求的農業物聯網基礎軟件平臺和應用服務系統，為農業物聯網技術產品系統集成、批量生產、大規模應用提供技術支撐。多部門聯動，主要部門牽頭組織物聯網技術應用單位、科研院所、高等院校和相關企業，在國家物聯網基礎標準上，制定物聯網農業行業應用標準，包括農業傳感器及標識設備的功能、性能、接口標準，田間數據傳輸通訊協議標準，農業多源數據融合分析處理標準、應用服務標準，農業物聯網項目建設規范等，指導農業物聯網技術應用發展［8］。建立“智慧農業”物聯網技術運行機制和應用模式。鼓勵科研院所、高等院校、電信運營商、信息技術企業等社會力量參與農業物聯網項目建設，創建政府主導、政企聯動、市場運作、合作共贏的農業物聯網應用發展模式，按照需求牽引、技術驅動、因地制宜、突出實效的原則，在大田生產、設施園藝、畜禽水產養殖等領域開展規?；瘧?，完善農業物聯網應用產業技術鏈，實現農業物聯網全面發展。大力提升農業核心競爭力，提高農業的高產、優質、高效、生態、安全的生產水平，推進現代農業示范園區建設，進一步提升水平、健全體系、完善機制，提升技術標準、服務標標準、應用標準、推廣標準。調整農業結構，促進農民增收，增加增收載體，使農民“看得懂、學得會、帶得走、用得上”，切實充實農民的實得利益。

3．2夯實“智慧農業”物聯網技術應用基礎推進加快發展設施農業、現代種業標準化養殖業等產業，加快發展農產品加工業及流通業，推進農業生產經營專業化、標準化、規?；?、集約化和服務社會化。完善土地流轉制度，加快土地經營權依法自愿有償流轉。推進農村金融改革創新，探索建立涉農擔保體系，擴大涉農有效擔保品范圍，探索農村土地流轉金融業務。加快發展農民專業合作經濟組織，大力引進和發展壯大龍頭企業，培育知名品牌，延伸產業鏈條，促進產業融合，探索全產業鏈模式，構建集現代農業生產、循環農業、特色旅游、農產品深加工及農業社會化服務為一體的現代農業產業體系。農業物聯網技術作為農業高新技術具有基礎薄弱、一次性投入大、受益面廣、公益性強的特點，迫切需要政府加大投入力度，統籌規劃、優先考慮、重點支持農業物聯網技術發展。政府應在“智慧農業”物聯網技術建設中發揮主導作用，發揮“人、財、物”投入的領頭作用，這不僅僅是解決農業生產問題、農民增收問題，而且是解決子孫萬代的生存、國家安全問題，因此農業基礎設施的建設投入、信息化建設投入、基本用電用水、網絡管理、人才培養等均需政府投入，同時鼓勵社會力量參與農業物聯網技術發展和建設工作，保證農業物聯網技術健康發展。

3．3制定政策、加快人才培養、提高創新能力加強農業物聯網發展戰略和政策研究，將支持農業物聯網應用發展納入到國家強農惠農政策中。制定農業物聯網技術人才培養與培訓計劃，聯合高等院校和科研院所和企業，加快對農業物聯網專業技術人才的培養、培訓，提高農業物聯網技術創新能力、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。集聚、研發科技成果，展示新品種、新技術，探索新模式、新平臺。建立健全技術創新支撐、標準化生產、生態農業循環、科技信息服務和農產品銷售市場等支撐體系。逐步實行農業標準化生產、土地流轉、多元化投融資、產業鏈延伸、農民與龍頭企業建立利益聯結機制等，為干旱半干旱地區現代農業發展探索經驗、創造模式、提供服務。

3．4合理布局，平衡發展、生態發展完善和提升現代農業企業孵化園、種苗產業園、標準化生產示范園、農產品加工園、物流園等，合理布局，平衡發展。提倡生態發展，綠色發展，節約發展。智慧農業物聯網技術工作涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復投資，必須強化頂層設計，大力推進農業物聯網技術研發、轉化、推廣和應用過程中的重大問題研究，應做到協調統一，地域優勢平衡發展。

4結束語

通過“智慧農業”的中物聯網技術的現狀、存在問題以及應用前景和發展策略的研究，認為大力推進我國智慧農業中物聯網技術的應用切實可行，符合我國現代農業發展規律，經過我國“十二五”的物聯網技術的發展，將極大地推進我國“智慧農業”經營、生產、運輸、加工等行業的發展；將促進我國物聯網技術在各個領域中的推廣和應用；將帶動我國IT產業，通信產業，自動化識別產業鏈的再次飛躍；將促進國家實施農業生產和管理的科學化、持續化、標準化、國際化發展。