基于农业物联网技术的智慧农业研究进展

付佳 安增龙

摘要    随着物联网技术和人工智能等新一代信息技术的发展，传统农业迎来了新的发展机遇。智慧农业不仅可以提高农业的生产效率，还能促进农业现代化的发展，使传统农业更加“智慧”。本文系统地从现状、应用实例、存在的问题、发展对策等几个方面来展开论述，旨在为农户提供理论依据。

关键词    物联网;智慧农业;发展现状;问题;发展对策

中图分类号    F323.3        文献标识码    A

Abstract    With the development of new generation of information technology，such as internet of things and artificial intelligence，traditional agriculture has ushered in new development opportunities.Intelligent agriculture can not only improve agricultural production efficiency，but also promote the development of agricultural modernization and make traditional agriculture more "intelligent".In this paper，the present situation，technical examples，existing problems，development countermeasures and other aspects were discussed in order to provide theoretical basis for farmers.

Key words    internet of things;intelligent agriculture;development status;problem;development countermeasure

2019年中央一号文件指出，应实施数字农村战略，扩大农业物联网的示范应用。物联网技术本身就是一种高度可靠的技术手段，可以为农业和智慧概念的实施提供很多帮助[1];一号文件还指出要加快突破农业关键核心技术，实施农业关键核心技术攻关行动，推动智慧农业等领域自主创新;基于物联网架构的智慧农业不仅是现代农业的主导代表，也是现代技术与农业生产相结合的新产品，使传统农业转型升级，使其更智慧，已成为未来农业发展的必然方向，是实现农业节本增效的重要途径[2]。

1    农业物联网的内涵

1998年，麻省理工学院提出了物联网的概念，后来被称为EPC系统。2005年，国际电信联盟发布了“2005年国际电联互联网报告：物联网”，它指出物联网时代的到来。物联网的核心和基础仍然是互联网，但只需要相应的新技术升级来满足物联网的需求。农业物联网是一种受新技术控制的物联网，可为现代农业提供科学依据，实现增加产量、优化产品、提高效益的目标。

2    智慧农业的内涵

农业生产的高级阶段为智慧农业，智慧农业是智慧经济的重要组成部分，是其形态在农业中的具体体现，它有利于消除发展中国家的贫困、实现后发优势和追赶战略。智慧农业应用新的信息技术成果，即利用物联网技术，改变传统的农业模式，提供精准种植、数字化表示、可视化管理和智能生产决策，在中国现阶段的农业中起着重要作用。

3    农业物联网架构下的智慧农业现状

3.1    国外智慧农业现状

3.1.1    美国。运用智慧农业的典型代表，一方面利用卫星全面监测农业资源，并将监测数据实时传递给相关部门，对农业进行科学的统筹规划;另一方面建立覆盖全国的农业信息化平台，对农业生态环境实现自动监测，提高了运作效率，维持农业生态环境的可持续发展。

3.1.2    法国。综合运用高科技手段对农业生态环境进行综合检测，并结合农业互联网技术和传感器传感技术，准确获取相应的农业生态动态数据，为农业精细化生产提供技术基础。

3.1.3    德国。积极出台政策，支持数字农业发展，在互联网上显示多种生产信息，比如某区域的温度、湿度、光照度、适合种植品种，让种植户按照此信息来选择作物品种以及种植地点，既实现了土地的价值，又实现了增产增收。

3.1.4    日本。日本政府高度重视农业物联网的发展，并将农业物联网纳入政府的计划。并指出，到2020年，农业物联网的规模将达到580亿～600亿日元。此外，日本政府還计划在10年内将农业物联网作为信息来源，推广农业机器人。

3.1.5    丹麦。丹麦的智慧农业可有效提高农业生产效率和政府管理水平，80%的丹麦农民可以通过农业咨询服务中心直接与专家面对面交流，获得生产需要的农业信息与技术服务[3]。

国外发达及中等发达国家智慧农业已达到一个较高发展水平，新型技术的应用也较为成熟，可为中国智慧农业的可持续发展提供一定理论与实践基础。

3.2    国内智慧农业现状

当下物联网不仅是城市的专属，随之而来的智慧农业已经进入我国广袤农业的视野。目前，我国智慧农业的研究及开发已初具规模，标准化技术和应用过程也相对较为成熟。国内部分发达农业区域运用物联网技术对农业进行全面的监控，并将相关数据及时反馈给农业部，能够协助农业部在科学合理的指引下决策，从而提高农业部决策水平[4];在其余欠发达农业区，多数农户只是初步听说农业物联网概念，并非深入了解，相关部门也积极组织广大农民运用新型技术对信息进行分析、整合、共享，实现对农业的改造，从而极大地提高其生产效率，稳定甚至增加农户收入。由于农业物联网架构下的智慧农业在我国实行的时间比较晚，某些领域还亟待提高，比如自动控制领域，缺乏一套标准的规范应用流程，集成技术相对幼稚，合理有效的运营机制和模式尚未建立等[5]。

4    应用实例：托普云农

在乡村振兴的大背景下，托普云农作为浙江省知名的智慧农业服务商，为我国智慧农业提供了创新理念与技术支持。其成功案例较多，笔者就2019年初托普云农与德清县山伢儿早园笋合作一例进行论述。

德清县山伢儿早园笋是由德清县林业局、供销社、农合联等联合打造的一个县域优农品牌项目，也是中国国家地理标志产品。项目目的是加强供给侧结构性改革，突破发展瓶颈，实现早园笋生产、管理、经营等模式的转变，为早园笋创造一张好名片，并提升早园笋的品牌价值。托普云农结合德清县智慧农业云平台及阶段性需求，通过一系列标准化方式打造了极具德清县特色的一体化模式;托普云农还协助山伢儿早园笋建设了一批农业生产环境监测设备，保障早园笋种植生产安全，大大提升了早园笋的产量与质量，对德清县智慧农业发展提奠定了基础。

山伢儿早园笋不仅是托普云农辅助德清供给侧结构性改革的经典案例，通过一系列标准化、系统化管理，运用托普云农研发的农产品质量安全追溯系统和产品信息可追溯系统，实现全数字化认证;还是托普云农产供销一体化服务模式的成功案例，有力说明了农产品供给侧结构性改革的优势，也说明了托普云农有着一套高效成熟的解决方案，这种方案可为后来者复制学习，也能为推动产业振兴、产业扶贫贡献很大力量。

5     存在的问题

5.1    基础设施不成熟

目前，我国农业物联网技术应用功能有限，没有良好的信息化基础设施，物联网技术就是纸上谈兵，经不起太多检验[6]，这极大地影响了农民获得农产品的实时性，限制了他们引导农产品生产过程的能力。物联网架构下的智慧农业应用缺乏相对标准体系，产品结构和功能比较单一，无法做到智能化、无数据模型支撑，技术的实现没有跟上农业基本原则的步伐，导致农业物联网发展缓慢。随着大量农村劳动力进城打工经商，农业生产经营结构发生了深刻变化，以农户为单位的农业家庭生产模式仍普遍存在，缺乏实现信息化的条件，从而影响农业可持续发展。

5.2    资金投入力度不足

随着我国财政收入的增长以及物联网在国内经济社会各领域的普及应用，我国的智慧农业受到政府部门的高度重视，并加大了财政的投入力度。智慧农业是根据不同生产对象的要求，依靠各种设备和网络来控制农业生产，引入高新技术，以保持性能的长期稳定性，生产维护成本较为昂贵，已有项目的后期维护费用较大，资金供给不足，且前期投入费用较大，运营成本高，短期内难以获得预期的经济效益。首先，我国智慧农业处在发展初级阶段，仅靠财政支持来实现智慧农业是难以达到发达国家程度的;如果过度依赖市场来实现智慧农业，也很难实现，应该合理地协调“看不见的手”与“看得见的手”。其次，缺乏智慧农业产品的标准认证，农产品溯源系统无权威认证，消费者对产品并不认可导致难以建立完善的农产品体系。

5.3    专业技术人员不足

劳动力向来是各行各业发展的重点，缺乏专业的农业技术人员是阻碍智慧农业发展的人力资源因素之一。如今社会，大多数毕业学生为了自己的理想，毕业后选择留在大城市，很少有人回家乡发展，使得农村以老少群体为主，青壮年缺乏，这种现状严重影响了我国农业的发展[7]。目前，迫切需要建立示范基地，培养农业技术人才，更好地完善农业物联网技术，不断探索农业物联网核心技术。在研发、使用、推广培训及设备维护上的人才均不足，农业企业、合作社和种植大户是农业物联网技术的应用者，熟练操作物联网系统的能力不足。

6    发展对策

6.1    加强基础设施建设

整合现有资源，建立农产品在线交易平台，拓宽网络销售渠道和途径，以国家物联网标准为基础，结合农业特点和农业物联网发展现实，加强物联网标准化，完善当地农业物联网标准体系。加强农业信息基础设施建设，实现信息的收集、处理和组织，完善专家智能决策系统。建立部门合作机制，整合各类数据，进一步完善省级农村信息大平台，逐步实现农业信息共享。完善与国家、省级相兼容的市县级农业物联网综合服务平台建设，发挥平台的实际使用效果。

6.2    加大资金投入力度

农民收入水平较低，智慧农业基础设施、运行及维护成本高，产业发展不成熟。发展智慧农业需要政府加大资金支持力度。政府应研究并制定相关扶持政策，鼓励企业积极参与智慧农业建设，发展多元融资渠道，引导国内外社会各界资本投资智慧农业领域，形成政府主导、农民参与和社会支持的发展模式。实现农产品质量检测的监控和管理，完善其质量认证标准，既满足了食品安全需要，又能够提高农业物联网应用的附加值和品牌价值[8]。

6.3    培养专业技术人员

通过区域农产品品牌建设，消费者可以加深对农产品质量的认识，满足市场的特点和质量需求，使农民在提高生产效率的同时获得更多的经济效益。农业科技推广部门要加强农业技术人员的理论知识和操作技能方面培训，培养一批了解物联网技术和农业知识的专业人才队伍。要团结高等院校和科研院所，重点关注智慧农业合作组织、大规模农业等实体，多层面开展农民培训工作。在培养农民农业生产技能的基础上，增加基于传感器技术、信息技术和通信技术的精准种植、质量监测和商家经营信息等方面的培训[9]。

7    结语

本文从宏观层面论述了当前物联网架构下的智慧农业存在的问题及发展策略，其发展过程应当尽量做到因地制宜，以促使新型技术在现代农业运用的全面、实时发展，也有利于进一步促进我国农业的可持续发展，为农民增产增收奠定了基础，为现代农业发展提供了强有力的支撑。作为农业大国，我国还应该吸收外来、取其精华，结合我国当前实际情况制定出符合我国国情的物联网智慧农业体系。物联网的发展为加快实现中国农业智慧提供了前所未有的机遇，必将深刻影响现代农业的未来[10]。

8    参考文献

[1] 兰燕.基于物联网技术的智慧农业实施方案[J].科学技术创新，2017（24）：128-129.

[2] 宋魁.构建物联网大数据体系发展龙江智慧农业[N].黑龙江日报，2018-02-27（006）.

[3] 周吟.物联网下的智慧农业应用与产业升级[C]//中国建筑文化研究会.2018第八届艾景国际园林景观规划设计大会优秀论文集.厦门：中国建筑文化研究会，2018.

[4] 郭福洲.基于物联网技術的智慧农业发展策略研究[J].电子元器件与信息技术，2018，16（10）：67-69.

[5] 阮正鑫，陈胜倩，林志林.基于物联网技术的智能农业自动控制系统[J].南方农机，2017（16）.

[6] 韩晓宇.基于物联网技术的“智慧农业”现状探析[J].山西农经，2018（14）：62-63.

[7] 郭福洲.基于物联网技术的智慧农业实施方案研究[J].通讯世界，2017（19）：42-43.

[8]黄翔宇.农业物联网的发展对策研究：以安徽省亳州市为例[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2019，21（2）：25-27.

[9] 丁静.物联网视阈下安徽省智慧农业的发展研究[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2017（6）：44-47.

[10] 施连敏，陈志峰，盖之华.物联网在智慧农业中的应用[J].农机化研究，2013（6）：250-252.