西藏農(nóng)業(yè)發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)存在的問題與對策分析

尹中江

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏 拉薩 850000)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IOT)的概念是1999年美國麻省理工學(xué)院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出的。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和業(yè)務(wù)應(yīng)用拓展，就是“物與物”相連的互聯(lián)網(wǎng)。是通過射頻識別(RFID)(RFID+互聯(lián)網(wǎng))、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議接起來，進行信息交換和通訊，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(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的核心，是通過智能感知、識別技術(shù)與計算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中。是新一代信息技術(shù)及信息化的重要組成部分和重要發(fā)展階段[1]。簡言，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”[1]。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Agricultural Internet of Things，Ag-IOT)分為：感知層(Perceptual layer)、傳輸層(Transport layer)和應(yīng)用層(Application layer)3個層次。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的控制要素：如溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量，運用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、pH值傳感器、光照度傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，利用遠程控制技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，利用各類傳感器、RFID采集信息，運用視覺采集終端等感知設(shè)備，廣泛地采集大田種植、設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品物流等領(lǐng)域的現(xiàn)場信息；將所采集信息數(shù)據(jù)實時的傳送，實現(xiàn)各種自動化、智能化、遠程控制；通過可控技術(shù)最終農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟效益的目的[2]。

1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拓展，由人人互聯(lián)、人物互聯(lián)拓展到物物互聯(lián)，即由人與人之間、人與物之間的信息交流拓展到物與物之間的信息交流。物聯(lián)網(wǎng)建立在以各類傳感器(物理、化學(xué)傳感器)為基礎(chǔ)的智能感知技術(shù)和識別技術(shù)(包括無線射頻識別技術(shù)-RFID)技術(shù)，以及計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上。物聯(lián)網(wǎng)借助各種信息傳感設(shè)備實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等信息，借助通信網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，從而實現(xiàn)物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，實現(xiàn)現(xiàn)實時、精準的識別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是圍繞人類社會需求而發(fā)展起來的專用業(yè)務(wù)技術(shù)，從根本上提升應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)時間和空間精準度、提升決策、控制的效率與質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧地球、智慧城市、智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智慧社會等各種尺度智慧生產(chǎn)與管理的基礎(chǔ)[3]。

1.1 國外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

以美國為代表的發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展迅猛，農(nóng)業(yè)專用傳感設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)3方面發(fā)展比較均衡。光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等各種微型化、智能化的傳感器初普遍用于采集和獲取各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素信息。在美國廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物的育苗、生產(chǎn)、收獲和儲藏等環(huán)節(jié)，以及農(nóng)業(yè)機械試驗、生產(chǎn)、制造過程，在動物識別與跟蹤、農(nóng)畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監(jiān)控和農(nóng)產(chǎn)品流通管理等領(lǐng)域，普遍應(yīng)用了傳感器技術(shù)。無線傳感網(wǎng)技術(shù)在美國精準農(nóng)業(yè)、遠程信息監(jiān)測、專家系統(tǒng)等農(nóng)業(yè)信息化、設(shè)施農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)、大田作物數(shù)字化管理系統(tǒng)、精準農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制和智能監(jiān)測管理等方面得到廣泛應(yīng)用、發(fā)揮了重要作用，美國已建成覆蓋46個州的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，農(nóng)戶足不出戶即可獲取農(nóng)田生產(chǎn)中的信息資源。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)方面，BEA(BEA系統(tǒng)有限公司)、IBM(國際商業(yè)機器公司)和Oracle(甲骨文股份有限公司)等均推出相應(yīng)方案并有成功應(yīng)用案例[4]。

高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展一直是日本農(nóng)業(yè)信息技術(shù)化的重要目標。2004年，首次將發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)寫進了政府計劃，同時日本的總務(wù)省提出了U-Japan計劃。日本在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用中，有效解決了農(nóng)業(yè)耕種、控制、食品質(zhì)量安全、降低成本等問題，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，逐步將日本農(nóng)業(yè)發(fā)展為生態(tài)的、安全的、高效的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。由日立等大型科技公司牽頭研發(fā)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開展設(shè)備研發(fā)工作。在日本，一半以上的農(nóng)戶使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有效提高了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率與流通效率，也解決日本農(nóng)業(yè)勞動人口不足和高齡化等問題[5]。

以歐美為代表的世界發(fā)達國家，在農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、農(nóng)業(yè)信息技術(shù)開發(fā)、農(nóng)業(yè)信息資源利用等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面發(fā)展迅速，全方位推進農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息化的步伐，已在農(nóng)業(yè)資源環(huán)境、精準作業(yè)、生產(chǎn)管理、流通交易等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動獲取和數(shù)據(jù)共享，取得了豐富的物聯(lián)網(wǎng)先進經(jīng)驗。

1.2 國內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究處于初級階段，但很多科研院所和高校等已經(jīng)開展了相關(guān)研究。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究主要體現(xiàn)在傳感器、RFID、二維碼等感知層，無線局域網(wǎng)、GPS、無線通訊等傳輸層和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理、流通銷售等全產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)用層面研究。并在大田種植、設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源等領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究中取得了重要進展[6]。

目前，國內(nèi)重點關(guān)鍵技術(shù)與研發(fā)，主要集中在：(1)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測、農(nóng)業(yè)專業(yè)傳感器，著力培養(yǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信；(2)重點研究農(nóng)業(yè)信息融合、云服務(wù)平臺，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件產(chǎn)業(yè)及服務(wù)；(3)重點研究基于北斗衛(wèi)星的農(nóng)業(yè)導(dǎo)航與控制技術(shù)及裝備產(chǎn)業(yè)；(4)重點形成面向農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營主體物流及商務(wù)體系產(chǎn)業(yè)；(5)積極探索“政府引導(dǎo)、企業(yè)投入、社會參與”投入模式，“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的實施模式，形成新農(nóng)業(yè)消費產(chǎn)業(yè)，最終帶動電子、通信、軟件、物流等產(chǎn)業(yè)發(fā)展[7]。

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

西藏地處祖國的西南邊陲，受地理條件的制約，目前，還沒有科研機構(gòu)真正的從事農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)和研究工作。究其原因，主要受戰(zhàn)略部署、基礎(chǔ)建設(shè)和技術(shù)人才3大主客觀因素制約限制。

《西藏自治區(qū)“十三五”時期國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃綱要》中，明確提出抓住“數(shù)字機遇”，落實“互聯(lián)網(wǎng)+”行動，加強云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，加強頂層設(shè)計，加快新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟社會各領(lǐng)域融合發(fā)展水平，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟。加快“三農(nóng)”信息服務(wù)體系建設(shè)，加強跨語言跨終端網(wǎng)絡(luò)綜合信息服務(wù)，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)有的優(yōu)勢與作用。推動信息化和工業(yè)化深度融合，支持物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推進信息資源共享共用和數(shù)據(jù)開放利用。加快推動農(nóng)牧業(yè)電子商務(wù)發(fā)展，引導(dǎo)農(nóng)牧業(yè)網(wǎng)絡(luò)營銷、農(nóng)牧業(yè)現(xiàn)代物流和第3方支付企業(yè)有序發(fā)展，搭建西藏特色優(yōu)勢產(chǎn)品“網(wǎng)上天路”；扶持軟件開發(fā)和信息技術(shù)服務(wù)行業(yè)發(fā)展，加快推進信息化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用[8]。

《西藏自治區(qū)“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，關(guān)于發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)、信息農(nóng)業(yè)方面、大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)等方面要進行工作領(lǐng)域創(chuàng)新，明確農(nóng)牧業(yè)發(fā)展任務(wù)及開展農(nóng)牧業(yè)信息研究重點工作與新的研究方向：“重點研發(fā)數(shù)字化與智能化的西藏公共服務(wù)技術(shù)支撐系統(tǒng)，建立‘雙創(chuàng)’科技服務(wù)平臺和科技信息惠民服務(wù)系統(tǒng)，推動互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟社會各領(lǐng)域深度融合，加快智慧西藏建設(shè)[9]?！?/p>

西藏在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中，就要依靠推進信息技術(shù)資源、加強基礎(chǔ)信息與建設(shè)，建立西藏農(nóng)業(yè)(物聯(lián)網(wǎng))服務(wù)平臺，整合西藏信息儀器設(shè)備、科學(xué)數(shù)據(jù)、科技文獻、網(wǎng)絡(luò)科技資源、生物種質(zhì)資源等科技基礎(chǔ)條件資源，支持鼓勵科技人員依托創(chuàng)新基地與科研平臺，加大創(chuàng)新力度，加大成果應(yīng)用與示范。

3 西藏發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的對策

3.1 西藏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要存在問題

3.1.1 缺乏明確的西藏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)總體規(guī)劃和發(fā)展部署 西藏在農(nóng)業(yè)信息發(fā)展技術(shù)水平，由于受專業(yè)科技人員、農(nóng)業(yè)信息技術(shù)水平發(fā)展等因素的限制，與農(nóng)牧業(yè)發(fā)展取得的成就與進程不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致西藏農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)運用“數(shù)字農(nóng)業(yè)”引領(lǐng)西藏未來 農(nóng)業(yè)科技發(fā)展所發(fā)揮的作用，尤顯不足，引導(dǎo)實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的所發(fā)揮的作用與效率，相對凸顯不足?？傮w上講，西藏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面，缺乏總體規(guī)劃和發(fā)展部署。

3.1.2 缺乏穩(wěn)定的農(nóng)牧業(yè)信息專業(yè)團隊 從事農(nóng)牧業(yè)信息研究的工作，關(guān)鍵資源因素之一就是專業(yè)人才隊伍，在西藏這個問題就更加明顯突出。在西藏從事農(nóng)牧業(yè)信息工作，不僅需要信息研究工作的專業(yè)技能，更加需要既懂信息專業(yè)技能，又要熟悉農(nóng)牧業(yè)專業(yè)技能的復(fù)合型人才，才能更加利用解決和處理在實際工作所面臨的困難和問題。西藏從事農(nóng)業(yè)信息工作的人才少，許多都是半路從非農(nóng)業(yè)信息專業(yè)入手，這是一個重要的因素。另外，還存在從事農(nóng)業(yè)信息工作的相對于農(nóng)業(yè)專業(yè)研究工作的人員比例更少，這是制約發(fā)展的一個突出的因素[10-11]。

3.1.3 缺乏重點與長期穩(wěn)定項目建設(shè)與投資 西藏在農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用工作方面建設(shè)基礎(chǔ)投入相對滯后，相對重要的是缺乏前瞻性的計劃、缺乏超前規(guī)劃、相對缺乏明確計劃；而且在資金上缺少長期穩(wěn)定的資金投入和長效機制的支持，許多持續(xù)性的工作開展不足。因此，在今后的農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)規(guī)劃中，制定發(fā)展梯度規(guī)劃，加強農(nóng)業(yè)基地設(shè)備建設(shè)投資[12]。

3.2 西藏發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的對策和主要措施

3.2.1 加強農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 總體建設(shè)方面，需要建成西藏農(nóng)業(yè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)平臺，大幅度提高西藏農(nóng)業(yè)科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)數(shù)據(jù)采集、存儲、應(yīng)用綜合能力，從根本上改善、增強西藏農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐能力，大幅度提高西藏農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的效率與質(zhì)量，為相關(guān)農(nóng)業(yè)科研活動全程提供高效率、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。

3.2.2 加強農(nóng)業(yè)科技信息人才專業(yè)團體建設(shè) 從事農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的工作，要從基礎(chǔ)建設(shè)上，加強農(nóng)業(yè)科技信息人才團體建設(shè)?？蒲袡C構(gòu)利用自身研究的優(yōu)勢，吸引人才，通過各自方式，加強人才隊伍建設(shè)，引導(dǎo)專業(yè)農(nóng)業(yè)人才，加強現(xiàn)有人才努力學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)學(xué)習(xí)，形成“雙向、復(fù)合人才”建設(shè)，從而在一定程度上迅速改觀不得西藏農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)領(lǐng)域的不利局面。

3.2.3 加強農(nóng)業(yè)類相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域信息項目建設(shè)和投資 可以從以下幾個方面開展相關(guān)項目建設(shè)和投資工作：(1)加強推進適合于西藏可用的農(nóng)業(yè)傳感器及應(yīng)用技術(shù)項目；(2)加強基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)，確保無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?3)加強選擇適合于西藏環(huán)境條件下的自動控制與農(nóng)業(yè)模型的發(fā)展，具體實現(xiàn)具有無線通信、無線組網(wǎng)、無線傳感、無線控制、數(shù)據(jù)處理等能力。為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理提供了相應(yīng)的技術(shù)控制管理方案和技術(shù)規(guī)劃等；(4)加強智能終端APP的研發(fā)與實用化應(yīng)用工作；(5)做好農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、銷售過程的全程信息感知、傳輸和跟蹤與溯源工作；(6)利用信息管理控制技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)機資源的充分利用，通過專業(yè)管理平臺實現(xiàn)對大型農(nóng)機作業(yè)和管理調(diào)度，并實行有效監(jiān)控管理，并進行可控管理。

在項目投資與建設(shè)上，要有計劃，分步驟的實施與開展，更為重要的是一定要結(jié)合西藏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際和需求，才能利用好農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，利用技術(shù)優(yōu)勢，追趕國內(nèi)外先進技術(shù)，實現(xiàn)彎道超車，才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作用和價值。

3.2.3 加強適合于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心理論與共性技術(shù)研究 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在全國標準也處于規(guī)范之中，在西藏，由于特殊的地理位置環(huán)境，導(dǎo)致了我們在運用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也落后于國內(nèi)其它區(qū)域，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備突現(xiàn)落后，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心理論的上更加缺失，共性技術(shù)創(chuàng)新不足形成的。核心理論是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)，共性技術(shù)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備快速發(fā)展的依據(jù)。我們只有根據(jù)西藏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況，解決在西藏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項實際問題，集中優(yōu)勢力量進行突破。這樣才能有助于推進西藏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，提高產(chǎn)出效益，解決農(nóng)民的收益。

4 小結(jié)與展望

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要和重要標志，更是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大的系統(tǒng)工程，在西藏農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展中，必須由政府牽頭，制訂地方發(fā)展總體建設(shè)目標和實施規(guī)劃，投入必要的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)專項資金，制定明確的研究任務(wù)和實施步驟。同時還要強化頂層設(shè)計，制訂戰(zhàn)略規(guī)劃，讓科技服務(wù)農(nóng)業(yè)。在西藏實際建設(shè)與應(yīng)用工作中，更加需要對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作進行長期鼓勵和穩(wěn)定扶持工作，這樣才能制造一個良好的環(huán)境來促進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必將為西藏現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來一次全新的改革，提高西藏高原區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，提高農(nóng)民的收入，增強食品安全，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動化、智能化，向農(nóng)業(yè)人工智能的方向發(fā)展[13]。