以物联网技术加快实现农业现代化

马 兴 ，王 巍 ，韩 洁 ，袁顺全 ，李 鹏 ，庞纯伟 ，张靖康 ，王海豹

（1.北京城市系统工程研究中心，北京100089；2.北京工业大学软件学院，北京100124）

以互联网为代表的计算机网络技术给人们的生活带来了巨大的变化，然而，网络世界与人们所生活的现实世界相隔离，无法在网络世界里感知现实世界，时代呼唤着新的网络技术。物联网正是在这样的背景下应运而生。物联网是信息感知和采集的一场革命，其在农业上的应用必将给农业的生产和管理方式带来革命性的变化。

1 物联网的概念

物联网是将所有物品通过各种信息传感设备，如RFID（射频识别技术，俗称电子标签）、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来形成的一个巨大网络，其目的是实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理[1-4]。由物联网的定义可知，物联网的核心和基础依然是互联网，是互联网基础之上延伸和扩展的一种网络，并且网络用户端延展到了任何物品与物品之间，是在扩大了的网络范围内进行信息交换和通信。

2 物联网在农业应用上的特点

目前，物联网在我国农业信息化领域的应用上主要表现出3个方面的特点。

2.1 智能化培育控制

通过在农业产区安装无线传感器和其他智能控制系统，可对整个产区的生态环境进行监测，从而及时掌握影响产区环境的一些参数，并根据参数变化适时调控如灌溉系统、保温系统等，确保农作物有最好的生长环境，以提高产量、保证质量[5]。

2.2 产品质量的流程化监管

我国食品安全方面事故频发，一个很重要的原因是从生产到销售缺乏监管。加大对农副产品从生产到流通的监管，可将食品安全隐患降至最低，物联网在这方面则可发挥重要的作用。以猪肉安全为例：进入农贸市场的猪肉安装上电子芯片，以跟踪猪肉产品的生产、加工、批发及零售等环节。具体来说，即在农贸市场的猪肉经营店配备电子溯源秤，消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条，凭借收银条上的追溯码可查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等信息[6]。

2.3 便捷的信息传送

现代农业的发展需要为农民打造宽广的农业信息渠道，所包含的信息内容也应从天气预报到肥料选择，从种子选择到病虫害防治，从幼苗培育到收割入库等方面。所包含信息范围也应涵盖广义农业的各个方面，包括畜牧业、农副产品加工业以及渔业等[7-8]。物联网的各种传感设备、监测设备可为人们提供及时准确的信息报送。

3 物联网应用于农业的市场潜力

物联网在农业生产的各个环节都有着相当广泛的应用，农业物联网市场潜力巨大[9]。以农产品生产和管理不同的阶段为视角，在种植初期，根据物联网分析实时的土壤信息来选择宜植的农作物；育秧阶段可实时查看温度、湿度、土壤含水量等信息，可通过3G手机和电脑，对各种设备进行远程控制；灌溉阶段，利用物联网技术，实现水库闸坝、水位的实时监控，可全方位掌握雨情、水情信息，为合理灌溉提供技术支持；在农产品的收获阶段，应用物联网可以实现对成熟农产品的准确定位，实时掌握各种收割设备的运行状况和位置信息，达到农机设备运行效率最大化，降低收获成本；农产品加工阶段，对绿色食品进行加工监控并对成品进行溯源管理；农作物运输阶段，可对车辆进行位置信息查询和位置监控，及时了解车辆内外情况和车内温湿度；生鲜农产品储存阶段，通过对储存环境的温度和农产品的水分进行控制，可避免由于环境温度过高可能会发生的大批农产品腐烂。

目前，关于农业物联网应用的发展项目有很多，比如：土壤养分、墒情监测，为作物选择和耕种方式提供指导；粮情信息监测，为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据；农业大棚温室监控、田间自动化管理，通过连续监测土壤湿度数据，实现多点同时滴灌补水；二维码动物溯源，通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息，确保食品安全[10]。

4 物联网在农业应用发展中的瓶颈

尽管物联网在农业领域中具有广阔的应用前景，但由于物联网还是新兴事物，短期内要想让物联网大范围在农业中推广还很难。

4.1 技术标准难题

物联网建设需要依赖大量的传感器监测传输数据。而在信息的获取、传感器与数据平台应用和人机交互接口这3方面还没有出台统一的国家技术标准，厂家没有办法按照统一标准规模化生产，终端成本降不下来，已经成为制约物联网在农业中推广的重要因素[11]。

4.2 信息集成应用问题

农业物联网采集的信息广泛，以农产品追溯体系应用为例，就涉及农产品种植基地及农产品加工、仓储、市场等诸多环节的信息，每个环节都涉及相应的管理部门。如何保证将来物联网在这些环节都可以建立采集信息点，还需要得到疫控、卫生、商务、农业、畜牧等各部门的支持。

4.3 商业模式问题

任何一项业务和应用要想做大做强，都必须有一个好的商业模式。目前，农业物联网应用主要有3种模式：运营企业做的示范性项目，由运营企业买单；农业主管部门推动的项目，由农业主管部门买单；一些有需求的大型农场为自己的物联网应用买单。这3种模式都未能很好解决成本高、产业链参与不够主动等问题。如何激励产业链各方参与者，构建更为合理的商业模式，还需要进一步深入研究。

5 农业物联网应用发展建议

农业物联网的应用是一个复杂的系统工程，对于大多数分散种养的农户来说，如果没有形成标准化的产业链，单纯一个种养环节的物联网应用是无法给他们带来更多的价值。因此，物联网的推广对象主要还是大型龙头企业及其基地。这些企业往往非常注重产品的品质，物联网的应用有助于它们实现标准化的生产，降低生产成本。

农业物联网应用前景广阔，是改变农村生产、生活发展的一项重大技术变革。针对目前的发展困难，政府相关部门应给予政策支持。首先，要加快技术支撑体系的建立，建立传感器信息采集国家标准。重点解决农业环境信息获取和农药残留检测等关键技术，建立传感器接口标准与测试认证平台，为农业物联网技术的推广应用提供技术支撑。建议通过统筹安排产学研联合攻关，在国家网络标准化工作基础上，针对农业物联网感知层相关技术进行全面梳理，实现“关键技术标准化，应用示范产业化、商用化”的渐进发展道路。其次，要加大资金投入和政策支持。农业物联网工程这一新兴事物涉及广泛，资金投入巨大，需要政府给予一些科技项目的政策支持，加大专项经费投入。再次，要建立适应物联网新技术的现代行政管理模式。政府相关部门应积极加强研究，改变现在分割管理的模式，建立可以统筹各部门、信息传输通畅的现代行政管理体系。

6 结语

我国农业发展正处于从传统向现代化大农业过渡的进程当中，急需用现代物质条件进行装备，用现代科学技术进行改造，用现代经营形式去推进，用现代发展理念进行引领。展望未来，国家和政府已经明确提出了发展物联网“感知中国”的宏伟战略目标，同时也为构建农业物联网“感知农业”指明了方向。通过发展农业物联网应用，一定能在农业现代化建设中实现全面感知、稳定传输、智能管理的理想。

［1］ 朱晓姝.物联网技术在现代农业信息化中的应用研究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2010，28（3）：391-393.

［2］ 张应福.物联网技术与应用 [J].通讯与信息技术，2010（1）：50-53.

［3］ 郑国清，尹红征，段韶芬.论农业信息化、农业现代化与现代农业[J].河南农业科学，2004（11）：39-42.

［4］ 冀宪武，赵永胜.农业信息化在山西现代农业发展中的作用及对策[J].山西农业科学，2009，37（9）：108-111.

［5］ 王光辉.我国物联网产业发展态势分析及建议[J].科技创新与生产力，2010（12）：32-34.

［6］ 邵伟，李奇.基于条码技术的库存管理算法及系统实现[J].工业控制计算机，2005，18（12）：50-51，77.

［7］ 赵华民，王凤花，张淑娟，等.农田环境温湿度采集仪的设计与试验[J].山西农业科学，2010，38（8）：106-109.

［8］ 武向良，刘正垣.内蒙古地区主要农作物病虫害诊断查询系统的推广与应用[J].华北农学报，2007，22（专辑）：112-115.

［9］ 孙建，刘苗，李立军，等.不同施肥处理对土壤理化性质的影响[J].华北农学报，2010，25（4）：221-225.

［10］ 魏崴.物联网之初探[J].华东科技，2010（2）：52-53.

［11］ 王亚唯.物联网发展综述[J].科技信息，2010（3）：54-56.