农业物联网的发展现状及未来运营模式研究

张复宏，柳平增，霍 明

（1.山东农业大学 经济管理学院，山东 泰安 271018；2.山东农业大学 信息科学与工程学院，山东 泰安 271018）

1 引言

我国正处于传统农业向现代农业转型的时期，随着农村土地制度的不断改革和完善，农业的综合生产能力不断增强。2014 年的中央一号文件提出建立现代农业，2015 年一号文件又再次聚焦农业现代化。然而，农业在我国三大产业发展中依然相对滞后，现代化水平不高，发展速度缓慢。从发达国家农业发展历程可以看出，我国的现代农业发展之所以步履维艰，一个重要原因是缺少有效的运营模式，致使代表未来发展方向的一批现代农业科学技术难以迅速应用和推广。因此，针对我国农业发展的现状，对农业发展的运营模式进行深入研究便具有极其重要的现实意义。物联网被认为是继计算机、互联网之后信息产业的第三次革命，由物联网构建的现代农业应用管理系统，实现了农业工业化和农业信息化的有机融合，为我国与发达国家农业的同步发展提供一个全新的平台，在推动我国传统农业改造升级、弥补农业现代化短板方面将发挥巨大作用。

2 农业物联网的发展现状

2.1 农业物联网的内涵

自从1999 年美国麻省理工学院提出物联网的概念至今，对于物联网还没有一个公认的标准定义。较为典型的说法是，物联网是通过射频技术、红外线感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。而农业物联网是利用RFID 射频识别系统、中间件Savant 系统和Internet 系统，通过在农产品生产、加工以及运输、仓储、货架等物流设施上安装RFID 阅读器，实现自动地对农产品生产、物流的生产运作信息进行全程跟踪，从而实现整个农产品生产、物流过程监督和管理的自动化和信息化。农业物联网的构建不仅有利于实现企业对农产品流通的宏观管理以及微观情况的处理，还可以为企业制定未来发展战略和政府制定相关政策提供可靠依据。

2.2 农业物联网在我国的发展现状

目前，我国物联网技术的应用虽处于起步阶段，但产业发展已初具规模，主要分布于长三角、珠三角、环渤海、中西部地区，产业发展整体上与世界同步。农业物联网在我国农业及农村信息化领域已经得到了初步应用，例如常见的传感技术、智能化管理系统、遥感系统、远程监测系统、生物信息及诊断系统等。这些技术有助于监管农产品的整个生产及流通过程,并将各个环节的相关信息借助物联网传输到农产品流通中心的数据库中, 提高了农产品安全质量管理水平及物流的实效性。不过，迄今为止农业物联网在产业发展方面仍存在如下一些亟待解决的问题：（1）对农业物联网的应用方向缺少明确的把握；（2）农业物联网的基础设施投资还明显不足；（3）多数农业物联网的应用没有形成规模，致使农业物联网的功能没有完全发挥；（4）缺乏有效的运营模式，没有形成多方参与的运行机制；（5）农业物联网依旧处于实践探索阶段，致使其在农业生产中未能获得良好的经济效益。

3 农业物联网未来应用领域的研究

按照当前我国农业物联网的实践，可大致将我国农业物联网的应用领域划分为以下几个方面：

（1）智慧农业。农业物联网可以帮助农业生产的产前、产中和产后各环节实现基于信息化和精细化的生产运作管理。具体为：产前可以利用农业物联网对土壤、气候、水利、农用物资等农业资源进行实时监测和评估，为农业资源的科学和有效利用提供可靠的数据信息；在产中，通过农业物联网可以对生产过程投入品的使用及环境条件等进行现场监测，对农艺措施实施精细调控，为现代农业综合信息监测、环境控制以及智能管理提供科学依据；产后可以借助农业物联网把农产品的生产运作与消费过程衔接起来，使消费者可以清晰了解农产品从农田到餐桌的生产与运作过程，解决农产品生产标准不易掌控、品质不易评估和质量安全监管难等一系列问题，助推农产品电子商务的健康发展。

（2）质量安全追溯。近年来、农产品质量安全问题愈演愈烈，其中一个重要的原因是从生产到销售缺乏有效监管。建立农产品从生产、收购、储运、加工和销售的整个生产运作的可追溯体系，是防范各类质量安全问题、减少农户及涉农企业经济损失、保证食品安全的有效措施。农产品生产由于存在产量大、生产周期长、保质期短、自动化程度低、供应链短等特点，致使其生产、物流信息采集变得异常困难，农业物联网的应用将有助于解决这一问题。

（3）物流管理。据统计，我国农产品每年在流通环节损失严重。蔬菜水果、肉类、水产品的流通腐损率分别达到20%-30%、12%、15%，仅每年损失的果蔬价值就高达1 000 亿元以上。因此，储运过程中的农产品保质至关重要。为了有效解决这一问题，可以将物联网技术运用到运输和仓储管理中。例如在冷链物流过程中，每辆运输车都安装上相关设备，如无线通信装置、GPS 装置、RFID 读写器、传感器等，将所有纳入物联网供应链的物品及运输车辆都贴上电子标签，完全纳入企业供应链管理信息系统。通过安装天线构成FRID 系统或者GPS 系统，使供需双方都能够时刻了解农产品目前的各种状态，实现农产品运输的可视化管理。在仓储过程中可以利用物联网实时监控和管理农产品的出入库、盘点、补货等各种活动，通过不断采集库房的温湿度信息，对库房进行安全管理。

（4）农业生态环境管理。农业生产是一个以自然生态系统为基础的人工生态系统，依赖于森林、草原、水域等生态系统的调节、保护和支持。与自然生态系统相比，农业生态系统结构简单、物种少，食物链短，自我调节能力较差，极易受到自然气候、病虫害、杂草等自然环境变化的影响。因此，只有不断改良农业的生态环境，才能取得良好的经济效益。而农业物联网通过科学合理地集成大量各种传感器、视频设备、GIS 地理信息技术、GPS 定位技术搭建农业生态环境信息化管理平台，实现对土壤、大气、水质、气象、灾害等环境的实时可视化的监测和管理，为农业生产创造良好的生态环境。

4 农业物联网发展的运营模式分析

4.1 农业物联网产业发展的运行机制

与其他产业不同，农业物联网具有学科交叉、技术集成、产业融合的特征，是跨行业、跨领域的技术应用，这决定了其发展方式离不开产业的协同创新。首先，政府是物联网产业发展的第一推动力。新兴产业的发展是政策驱动的结果，农业物联网产业的协同创新更是如此。其二，大学和科研机构是物联网技术创新的源泉。在政府的正确引导下，大学和科研院所可以将科研资源集中于解决农业物联网中的重大关键技术和共性技术，引领技术创新的发展方向。其三，企业是农业物联网技术应用的实践平台。从供应链的视角看，企业是供应链的主导，通过产品和服务的买卖向供应链上下游渗透。企业不仅是投资、研发、应用新技术的主体，还是新技术应用和推广的排头兵。其四，用户需求是导向。产业创新是以用户需求为导向的，把握客户的需求偏好、消费观念、定位目标客户，并不断改善技术和研发新产品，才能为客户成功地创造需求。总之，在农业物联网产业发展过程中，政府在协同发展中起着主导作用，政府如何充分有效地整合现有资源，推动企业与高校、科研院所的协同发展，是农业物联网产业发展最终成败的关键。农业物联网产业发展的运行机制模型如图1 所示。

图1 农业物联网产业发展的运行机制模型

4.2 农业物联网产业发展的运营模式

通过上述分析不难发现，以农业物联网为代表的农业新技术的应用和推广离不开企业的大力支持。尤其是以电子商务为代表的新型企业运作模式，正悄然地改变着我们的生活。电子商务凭借信息流、资金流、物流的有效融合为人们提供了更为便利的消费方式。而电子商务与农业物联网的融合，可以实现信号流与信息流、物流的结合，将农产品从田间到餐桌的全过程完美地呈现在我们面前，消费者可以清楚地知道产品生产运作过程，了解农产品的营养成分、各元素比例、产地环境和物流信息，逐步做到从农田到餐桌全过程管控，为产业发展提供了广阔天地。电商平台可以凭借覆盖全国的商品投递“天网”将商品投送到全国各地绝大多数企业和消费者手中。因此农业物联网与电商的有效融合必然成为农业物联网产业发展的大势所趋。在农业物联网全程管控系统运营模式下，农产品的种养、仓储、加工、配送及销售过程的所有信息都需要进行编码、提取、导入及输送,通过感知层RFID 的无线射频技术对农产品相关信息进行采集和加工处理之后形成物联网信息，借助于传输层的网络传输技术将采集来的物联网信息传送到数据的处理应用层,由处理层的数据转化器将采集来的相关信息进行分类和整理, 经数据转换后传入到信息处理中心，再由信息处理中心将信息传入构建好的电商平台,电商、消费者便可以借助电商平台及客服系统的查询设备对相关农产品的质量信息、订单信息、质量追溯等实施一系列的查询和操作。由此可见，以电子商务为核心的农业物联网产业发展的运营模式可以为农产品质量安全追溯体系的构建提供有力的技术支持。以电子商务为核心的农业物联网产业发展的运营模式如图2 所示。

5 推动农业物联网快速发展的策略

5.1 加大财政补贴力度，构建农业物联网平台，积极探索农业物联网的有效盈利模式

建议政府有关部门通过制定相关的信息产业政策和行政法规，激励电信运营商、科研院所、IT 涉农企业等积极投身到农业物联网产业发展的实践中，通过构建全国性的先进、高效、完备的农业物联网和大数据应用平台，实现农业大数据的多方共享，打破行业管理条块分割体制，探索产学研协同创新、农业企业运作、合作组织示范和整体区域推进等多种农业物联网应用模式，逐步形成农业物联网的市场化盈利模式，推动农业物联网产业的快速发展。

图2 农业物联网产业发展的运营模式模型

5.2 加强农业物联网的应用示范和宣传力度

一方面，通过建立一批农业物联网技术示范区或基地，提供优惠政策与配套措施，鼓励成熟的农业物联网技术的示范应用和推广，以示范工程的形式推动我国农业物联网产业的发展。另一方面，通过展示农业物联网的发展成果，积极与发改、财政等部门沟通交流，邀请有关专家和领导到农业物联网示范基地开展调研和指导工作，提高社会各界对农业物联网的认知水平和支持程度，营造农业物联网发展的良好环境。

5.3 加快推进农业物联网标准体系的建设

做好农业物联网建设的顶层设计，从技术与应用两个层面，拓展农业物联网的应用领域，分步、有序地推进农业物联网标准体系的建设和规划；鼓励大专院校和科研院所、政府主管部门和企业等积极参与到物联网标准的制定工作中，努力形成多方参与、协同创新的农业物联网标准体系建设机制；建立产业技术规范和产品标准，建立研发和示范一体化管理体系，促进技术扩散，提高物联网产业技术的市场化应用水平。

5.4 加强政府、企业、科研院所的协同创新和交流合作

涉农企业在发展之初需要政策、资金、技术的支持，还需要与有良好信任关系的校企、院企合作。政府可以通过牵线搭桥，形成良好的协同创新的合作信任关系，有效整合政府、高校、科研机构和企业等资源，构建政府主导下的产学研农业物联网产业技术创新平台合作机制、多主体参与的协同创新机制及利益共享机制，实现政府引领、企业主导、科研院所支撑的农业物联网的协同发展。

5.5 构建以电商、连锁超市为核心的农业物联网管控平台

物联网环境下，电商、连锁超市享有强大的信息优势，可以承担未来供应链中的“核心企业”的重任。电商、连锁超市能为供应链提供一体化的物流服务，能够掌控较为完整的供应链上物流信息，促使供应链上的节点企业无缝连接。通过搭建以电商为核心的农业物联网管控平台，将使生产、仓储、运输、销售供应链各节点采集到信息得以充分利用，实现农产品从田间到餐桌质量安全的全程管控。

6 结论

本文在阐述农业物联网发展现状的基础上，对构建农业物联网产业创新发展的运行机制和未来发展的运营模式进行了分析和探讨,提出在农业物联网产业发展进程中，以政府为主导，通过有效地整合现有资源，推动企业与高校、科研院所的协同发展是农业物联网产业发展最终成败的关键。而农业物联网与电子商务有效融合的发展模式，可以实现农产品从农田到餐桌全过程有效管控，必然成为未来农业物联网产业发展的大势所趋。

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