農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來運營模式研究

張復宏，柳平增，霍 明

（1.山東農(nóng)業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院，山東 泰安 271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學 信息科學與工程學院，山東 泰安 271018）

1 引言

我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的時期，隨著農(nóng)村土地制度的不斷改革和完善，農(nóng)業(yè)的綜合生產(chǎn)能力不斷增強。2014 年的中央一號文件提出建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2015 年一號文件又再次聚焦農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。然而，農(nóng)業(yè)在我國三大產(chǎn)業(yè)發(fā)展中依然相對滯后，現(xiàn)代化水平不高，發(fā)展速度緩慢。從發(fā)達國家農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程可以看出，我國的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之所以步履維艱，一個重要原因是缺少有效的運營模式，致使代表未來發(fā)展方向的一批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學技術難以迅速應用和推廣。因此，針對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，對農(nóng)業(yè)發(fā)展的運營模式進行深入研究便具有極其重要的現(xiàn)實意義。物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命，由物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應用管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)工業(yè)化和農(nóng)業(yè)信息化的有機融合，為我國與發(fā)達國家農(nóng)業(yè)的同步發(fā)展提供一個全新的平臺，在推動我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)改造升級、彌補農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化短板方面將發(fā)揮巨大作用。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

自從1999 年美國麻省理工學院提出物聯(lián)網(wǎng)的概念至今，對于物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個公認的標準定義。較為典型的說法是，物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻技術、紅外線感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是利用RFID 射頻識別系統(tǒng)、中間件Savant 系統(tǒng)和Internet 系統(tǒng)，通過在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工以及運輸、倉儲、貨架等物流設施上安裝RFID 閱讀器，實現(xiàn)自動地對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、物流的生產(chǎn)運作信息進行全程跟蹤，從而實現(xiàn)整個農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、物流過程監(jiān)督和管理的自動化和信息化。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建不僅有利于實現(xiàn)企業(yè)對農(nóng)產(chǎn)品流通的宏觀管理以及微觀情況的處理，還可以為企業(yè)制定未來發(fā)展戰(zhàn)略和政府制定相關政策提供可靠依據(jù)。

2.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術的應用雖處于起步階段，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初具規(guī)模，主要分布于長三角、珠三角、環(huán)渤海、中西部地區(qū)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體上與世界同步。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在我國農(nóng)業(yè)及農(nóng)村信息化領域已經(jīng)得到了初步應用，例如常見的傳感技術、智能化管理系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、遠程監(jiān)測系統(tǒng)、生物信息及診斷系統(tǒng)等。這些技術有助于監(jiān)管農(nóng)產(chǎn)品的整個生產(chǎn)及流通過程,并將各個環(huán)節(jié)的相關信息借助物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)睫r(nóng)產(chǎn)品流通中心的數(shù)據(jù)庫中, 提高了農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量管理水平及物流的實效性。不過，迄今為止農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面仍存在如下一些亟待解決的問題：（1）對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用方向缺少明確的把握；（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎設施投資還明顯不足；（3）多數(shù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用沒有形成規(guī)模，致使農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能沒有完全發(fā)揮；（4）缺乏有效的運營模式，沒有形成多方參與的運行機制；（5）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)依舊處于實踐探索階段，致使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中未能獲得良好的經(jīng)濟效益。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來應用領域的研究

按照當前我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實踐，可大致將我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用領域劃分為以下幾個方面：

（1）智慧農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后各環(huán)節(jié)實現(xiàn)基于信息化和精細化的生產(chǎn)運作管理。具體為：產(chǎn)前可以利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對土壤、氣候、水利、農(nóng)用物資等農(nóng)業(yè)資源進行實時監(jiān)測和評估，為農(nóng)業(yè)資源的科學和有效利用提供可靠的數(shù)據(jù)信息；在產(chǎn)中，通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以對生產(chǎn)過程投入品的使用及環(huán)境條件等進行現(xiàn)場監(jiān)測，對農(nóng)藝措施實施精細調(diào)控，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合信息監(jiān)測、環(huán)境控制以及智能管理提供科學依據(jù)；產(chǎn)后可以借助農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)把農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)運作與消費過程銜接起來，使消費者可以清晰了解農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌的生產(chǎn)與運作過程，解決農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)標準不易掌控、品質(zhì)不易評估和質(zhì)量安全監(jiān)管難等一系列問題，助推農(nóng)產(chǎn)品電子商務的健康發(fā)展。

（2）質(zhì)量安全追溯。近年來、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題愈演愈烈，其中一個重要的原因是從生產(chǎn)到銷售缺乏有效監(jiān)管。建立農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)、收購、儲運、加工和銷售的整個生產(chǎn)運作的可追溯體系，是防范各類質(zhì)量安全問題、減少農(nóng)戶及涉農(nóng)企業(yè)經(jīng)濟損失、保證食品安全的有效措施。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)由于存在產(chǎn)量大、生產(chǎn)周期長、保質(zhì)期短、自動化程度低、供應鏈短等特點，致使其生產(chǎn)、物流信息采集變得異常困難，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用將有助于解決這一問題。

（3）物流管理。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)產(chǎn)品每年在流通環(huán)節(jié)損失嚴重。蔬菜水果、肉類、水產(chǎn)品的流通腐損率分別達到20%-30%、12%、15%，僅每年損失的果蔬價值就高達1 000 億元以上。因此，儲運過程中的農(nóng)產(chǎn)品保質(zhì)至關重要。為了有效解決這一問題，可以將物聯(lián)網(wǎng)技術運用到運輸和倉儲管理中。例如在冷鏈物流過程中，每輛運輸車都安裝上相關設備，如無線通信裝置、GPS 裝置、RFID 讀寫器、傳感器等，將所有納入物聯(lián)網(wǎng)供應鏈的物品及運輸車輛都貼上電子標簽，完全納入企業(yè)供應鏈管理信息系統(tǒng)。通過安裝天線構(gòu)成FRID 系統(tǒng)或者GPS 系統(tǒng)，使供需雙方都能夠時刻了解農(nóng)產(chǎn)品目前的各種狀態(tài)，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品運輸?shù)目梢暬芾怼Ｔ趥}儲過程中可以利用物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)控和管理農(nóng)產(chǎn)品的出入庫、盤點、補貨等各種活動，通過不斷采集庫房的溫濕度信息，對庫房進行安全管理。

（4）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個以自然生態(tài)系統(tǒng)為基礎的人工生態(tài)系統(tǒng)，依賴于森林、草原、水域等生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、保護和支持。與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、物種少，食物鏈短，自我調(diào)節(jié)能力較差，極易受到自然氣候、病蟲害、雜草等自然環(huán)境變化的影響。因此，只有不斷改良農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，才能取得良好的經(jīng)濟效益。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過科學合理地集成大量各種傳感器、視頻設備、GIS 地理信息技術、GPS 定位技術搭建農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境信息化管理平臺，實現(xiàn)對土壤、大氣、水質(zhì)、氣象、災害等環(huán)境的實時可視化的監(jiān)測和管理，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。

4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的運營模式分析

4.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運行機制

與其他產(chǎn)業(yè)不同，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有學科交叉、技術集成、產(chǎn)業(yè)融合的特征，是跨行業(yè)、跨領域的技術應用，這決定了其發(fā)展方式離不開產(chǎn)業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新。首先，政府是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一推動力。新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是政策驅(qū)動的結(jié)果，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新更是如此。其二，大學和科研機構(gòu)是物聯(lián)網(wǎng)技術創(chuàng)新的源泉。在政府的正確引導下，大學和科研院所可以將科研資源集中于解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的重大關鍵技術和共性技術，引領技術創(chuàng)新的發(fā)展方向。其三，企業(yè)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術應用的實踐平臺。從供應鏈的視角看，企業(yè)是供應鏈的主導，通過產(chǎn)品和服務的買賣向供應鏈上下游滲透。企業(yè)不僅是投資、研發(fā)、應用新技術的主體，還是新技術應用和推廣的排頭兵。其四，用戶需求是導向。產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是以用戶需求為導向的，把握客戶的需求偏好、消費觀念、定位目標客戶，并不斷改善技術和研發(fā)新產(chǎn)品，才能為客戶成功地創(chuàng)造需求?？傊?，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，政府在協(xié)同發(fā)展中起著主導作用，政府如何充分有效地整合現(xiàn)有資源，推動企業(yè)與高校、科研院所的協(xié)同發(fā)展，是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最終成敗的關鍵。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運行機制模型如圖1 所示。

圖1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運行機制模型

4.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運營模式

通過上述分析不難發(fā)現(xiàn)，以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為代表的農(nóng)業(yè)新技術的應用和推廣離不開企業(yè)的大力支持。尤其是以電子商務為代表的新型企業(yè)運作模式，正悄然地改變著我們的生活。電子商務憑借信息流、資金流、物流的有效融合為人們提供了更為便利的消費方式。而電子商務與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的融合，可以實現(xiàn)信號流與信息流、物流的結(jié)合，將農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌的全過程完美地呈現(xiàn)在我們面前，消費者可以清楚地知道產(chǎn)品生產(chǎn)運作過程，了解農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)成分、各元素比例、產(chǎn)地環(huán)境和物流信息，逐步做到從農(nóng)田到餐桌全過程管控，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了廣闊天地。電商平臺可以憑借覆蓋全國的商品投遞“天網(wǎng)”將商品投送到全國各地絕大多數(shù)企業(yè)和消費者手中。因此農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與電商的有效融合必然成為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢所趨。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)全程管控系統(tǒng)運營模式下，農(nóng)產(chǎn)品的種養(yǎng)、倉儲、加工、配送及銷售過程的所有信息都需要進行編碼、提取、導入及輸送,通過感知層RFID 的無線射頻技術對農(nóng)產(chǎn)品相關信息進行采集和加工處理之后形成物聯(lián)網(wǎng)信息，借助于傳輸層的網(wǎng)絡傳輸技術將采集來的物聯(lián)網(wǎng)信息傳送到數(shù)據(jù)的處理應用層,由處理層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器將采集來的相關信息進行分類和整理, 經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后傳入到信息處理中心，再由信息處理中心將信息傳入構(gòu)建好的電商平臺,電商、消費者便可以借助電商平臺及客服系統(tǒng)的查詢設備對相關農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量信息、訂單信息、質(zhì)量追溯等實施一系列的查詢和操作。由此可見，以電子商務為核心的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運營模式可以為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系的構(gòu)建提供有力的技術支持。以電子商務為核心的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運營模式如圖2 所示。

5 推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的策略

5.1 加大財政補貼力度，構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，積極探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的有效盈利模式

建議政府有關部門通過制定相關的信息產(chǎn)業(yè)政策和行政法規(guī)，激勵電信運營商、科研院所、IT 涉農(nóng)企業(yè)等積極投身到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實踐中，通過構(gòu)建全國性的先進、高效、完備的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)應用平臺，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的多方共享，打破行業(yè)管理條塊分割體制，探索產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)企業(yè)運作、合作組織示范和整體區(qū)域推進等多種農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用模式，逐步形成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的市場化盈利模式，推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

圖2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的運營模式模型

5.2 加強農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用示范和宣傳力度

一方面，通過建立一批農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術示范區(qū)或基地，提供優(yōu)惠政策與配套措施，鼓勵成熟的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術的示范應用和推廣，以示范工程的形式推動我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，通過展示農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成果，積極與發(fā)改、財政等部門溝通交流，邀請有關專家和領導到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范基地開展調(diào)研和指導工作，提高社會各界對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的認知水平和支持程度，營造農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的良好環(huán)境。

5.3 加快推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系的建設

做好農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設的頂層設計，從技術與應用兩個層面，拓展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用領域，分步、有序地推進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系的建設和規(guī)劃；鼓勵大專院校和科研院所、政府主管部門和企業(yè)等積極參與到物聯(lián)網(wǎng)標準的制定工作中，努力形成多方參與、協(xié)同創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系建設機制；建立產(chǎn)業(yè)技術規(guī)范和產(chǎn)品標準，建立研發(fā)和示范一體化管理體系，促進技術擴散，提高物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術的市場化應用水平。

5.4 加強政府、企業(yè)、科研院所的協(xié)同創(chuàng)新和交流合作

涉農(nóng)企業(yè)在發(fā)展之初需要政策、資金、技術的支持，還需要與有良好信任關系的校企、院企合作。政府可以通過牽線搭橋，形成良好的協(xié)同創(chuàng)新的合作信任關系，有效整合政府、高校、科研機構(gòu)和企業(yè)等資源，構(gòu)建政府主導下的產(chǎn)學研農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新平臺合作機制、多主體參與的協(xié)同創(chuàng)新機制及利益共享機制，實現(xiàn)政府引領、企業(yè)主導、科研院所支撐的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

5.5 構(gòu)建以電商、連鎖超市為核心的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管控平臺

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，電商、連鎖超市享有強大的信息優(yōu)勢，可以承擔未來供應鏈中的“核心企業(yè)”的重任。電商、連鎖超市能為供應鏈提供一體化的物流服務，能夠掌控較為完整的供應鏈上物流信息，促使供應鏈上的節(jié)點企業(yè)無縫連接。通過搭建以電商為核心的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管控平臺，將使生產(chǎn)、倉儲、運輸、銷售供應鏈各節(jié)點采集到信息得以充分利用，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌質(zhì)量安全的全程管控。

6 結(jié)論

本文在闡述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，對構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的運行機制和未來發(fā)展的運營模式進行了分析和探討,提出在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中，以政府為主導，通過有效地整合現(xiàn)有資源，推動企業(yè)與高校、科研院所的協(xié)同發(fā)展是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最終成敗的關鍵。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與電子商務有效融合的發(fā)展模式，可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌全過程有效管控，必然成為未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢所趨。

[1]劉海濤.物聯(lián)網(wǎng)技術應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

[2]彭劍,肖華茂.物聯(lián)網(wǎng)技術背景下農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集群式供應鏈的運作效率因素分析[J].物流技術,2015,34(2):244-246.

[3]張軍.農(nóng)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟,2015,(5):4-9.

[4]韓紅蓮,張敏.發(fā)達國家農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模式對中國的啟示與借鑒[J].世界農(nóng)業(yè),2011,(7):59-59.

[5]李峰泉.基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)產(chǎn)品供應鏈管理研究[J].物流技術,2015,34(4):227-229.