“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”助推農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型

魏強(qiáng)

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，對(duì)新一輪產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)正處在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特而重要的作用，為我國(guó)提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。

緊抓“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展機(jī)遇

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的報(bào)告《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，從技術(shù)的角度看，“物聯(lián)網(wǎng)”是通過(guò)智能傳感器、射頻識(shí)別（RFID）設(shè)備、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。顯而易見，物聯(lián)網(wǎng)所要實(shí)現(xiàn)的是物與物之間的互聯(lián)、共享、互通，因此又被稱為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，英文名稱是“Internet of Things（IoT）”。作為新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，物聯(lián)網(wǎng)備受各界關(guān)注，也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)物流、城市管理、交通管理、能源電力、醫(yī)療等領(lǐng)域，廣泛涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的方方面面。

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動(dòng)化需求的不斷增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也已經(jīng)被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的諸多領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、溫室大棚生產(chǎn)控制、節(jié)水灌溉、氣象監(jiān)測(cè)、產(chǎn)品安全與溯源、設(shè)備智能診斷管理等方方面面。將物聯(lián)網(wǎng)的理念和技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理之中，通過(guò)建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的過(guò)程監(jiān)控，科學(xué)決策和實(shí)時(shí)服務(wù)，這就是我們所說(shuō)的“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究曾指出，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展尚存在自動(dòng)化水平較低，對(duì)勞動(dòng)力的需求量高于發(fā)達(dá)國(guó)家，生產(chǎn)效率普遍低下（我國(guó)每立方米水產(chǎn)出的糧食不足1000克，而發(fā)達(dá)國(guó)家可以達(dá)到2000克以上）等諸多問(wèn)題。此外，在食品安全方面，因流通環(huán)節(jié)難以有效追蹤導(dǎo)致食品安全責(zé)任追溯較為困難。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展正處在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒂兄跍p少資源消耗，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，并為解決我國(guó)食品安全問(wèn)題提供有效保障。

三大技術(shù)支撐“物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)”發(fā)展

目前，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及政府管理部門公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)包括三個(gè)邏輯層：感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和處理應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)邏輯層分別對(duì)應(yīng)的感知技術(shù)、傳輸技術(shù)和處理技術(shù)，共同構(gòu)成了“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)框架。在“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”領(lǐng)域，感知層的傳感器技術(shù)、條碼技術(shù)、全球定位等技術(shù)采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)傳輸層的有線、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)傳輸?shù)教幚響?yīng)用層的農(nóng)業(yè)預(yù)測(cè)、診斷、控制、決策以及預(yù)警等智能化模塊。

信息感知與識(shí)別技術(shù)應(yīng)用廣泛。感知層由傳感器和射頻識(shí)別（RFID）等設(shè)備組成，主要包括各類傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)和條形碼技術(shù)等，其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分、環(huán)境溫濕度、家禽水產(chǎn)健康狀況等信息的采集，是“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”中的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器方面，目前光溫水氣熱等環(huán)境傳感器應(yīng)用相對(duì)成熟，而研制新型低功耗動(dòng)植物生命信息傳感器與土壤養(yǎng)分信息傳感器則是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展急需解決的問(wèn)題。北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心副研究員李瑾等人在相關(guān)研究中指出，美國(guó)、日本、俄羅斯在傳感器研究領(lǐng)域?qū)嵙ψ顝?qiáng)，中國(guó)傳感器發(fā)展起步較晚，在研究單位數(shù)量、企業(yè)生產(chǎn)以及傳感器的精度、使用壽命等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。在RFID技術(shù)方面，國(guó)外的RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)督方面應(yīng)用較為成熟，對(duì)禽畜生長(zhǎng)、健康、流通等過(guò)程進(jìn)行全程檢測(cè)；國(guó)內(nèi)RFID 技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛，主要包含農(nóng)產(chǎn)品流通、智能化養(yǎng)殖、精細(xì)作物生產(chǎn)、動(dòng)物識(shí)別以及農(nóng)畜產(chǎn)品的安全生產(chǎn)領(lǐng)域。目前，中國(guó)RFID 產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入成熟期，產(chǎn)業(yè)鏈輻射多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)處于試驗(yàn)階段。網(wǎng)絡(luò)傳輸層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，其功能是將這些感知數(shù)據(jù)通過(guò)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的處理中心?！拔锫?lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”中主要用到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、有線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)，其中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用最為普遍。據(jù)相關(guān)研究介紹，國(guó)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)到了實(shí)踐階段，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸技術(shù)處于試驗(yàn)階段。國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心工程師張瑞瑞等人曾構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對(duì)種植環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，園區(qū)布置的傳感器節(jié)點(diǎn)可采集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強(qiáng)度等參數(shù)。

信息處理及智能應(yīng)用技術(shù)愈加豐富。處理應(yīng)用層是對(duì)收到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，并與行業(yè)需求相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。該層技術(shù)主要包括云計(jì)算、云服務(wù)和模塊決策等，將采集的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際的操作，利用控制模型和策略對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)設(shè)施進(jìn)行智能控制，比如自動(dòng)灌溉、燈光控制、自動(dòng)施肥等。智能預(yù)警是以數(shù)學(xué)模型為手段，對(duì)實(shí)際不正常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，給出危害提醒，例如重大病害蟲、病菌孢子、農(nóng)林氣象信息預(yù)警等。目前，我國(guó)也在積極探索“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的智能應(yīng)用模式。例如，黑龍江在大田中搭建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，借助互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在集中服務(wù)器上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，形成科學(xué)決策。北京市通州科技園區(qū)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多種傳感器建設(shè)了農(nóng)情監(jiān)測(cè)和病蟲害控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)土壤、氣象、作物性狀、病蟲害因子、關(guān)鍵視頻等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步采集和可視化展示，可實(shí)現(xiàn)施肥量智能化控制、土壤智能化節(jié)水灌溉、作物病蟲害提前監(jiān)控預(yù)警、溫室氣候智能化調(diào)控。

我國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”應(yīng)用成效顯著

“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的最早實(shí)踐來(lái)自歐美、日本、以色列等國(guó)家，它們最先將衛(wèi)星定位技術(shù)、遙測(cè)遙感技術(shù)等高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來(lái)，并由此發(fā)展出新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，能夠做到精確作業(yè)、精確施肥和精確估產(chǎn)。相關(guān)研究中指出，近年來(lái)，在政府和科研機(jī)構(gòu)的共同推動(dòng)下，我國(guó)部分省市在“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”應(yīng)用方面進(jìn)行了積極探索，并取得了一定進(jìn)展。

在應(yīng)用示范和試點(diǎn)方面，原農(nóng)業(yè)部（現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部）在2012年和2013年先后發(fā)布了《關(guān)于組織實(shí)施好國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的通知》和《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程工作方案》，正式啟動(dòng)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程，并選擇天津、上海、安徽三省市率先開展試點(diǎn)試驗(yàn)工作。2016年8月，原農(nóng)業(yè)部（現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部）又發(fā)布《“十三五”全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃》，根據(jù)該規(guī)劃，將實(shí)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程，開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成應(yīng)用示范，構(gòu)建理論體系、技術(shù)體系、應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)體系；在“十三五”期間，將選取農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、墾區(qū)、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)等大型基地，建成10個(gè)試驗(yàn)示范省，100個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)示范區(qū)，建設(shè)1000個(gè)試驗(yàn)示范基地。2018年7月，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》的報(bào)道顯示，全國(guó)已有9個(gè)省份開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)，發(fā)布了426項(xiàng)節(jié)本增效農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用模式。

在關(guān)鍵技術(shù)突破方面，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究人員開發(fā)了植物生命信息獲取設(shè)備、動(dòng)物行為信息傳感器、環(huán)境信息傳感器、作物長(zhǎng)勢(shì)分析儀、作物成像光譜儀等一批作物信息監(jiān)測(cè)和診斷儀器，初步具備實(shí)時(shí)獲取動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育信息的技術(shù)手段和能力；完成了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地信息的實(shí)時(shí)采集與傳輸技術(shù)相關(guān)開發(fā)工作，構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地信息認(rèn)證平臺(tái)，初步建立了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全數(shù)字化預(yù)警模型，開發(fā)了質(zhì)量全程跟蹤與溯源便攜式終端產(chǎn)品，初步實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品“從農(nóng)田到餐桌”的全程追溯。

借鑒國(guó)外案例推動(dòng)我國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展

相關(guān)研究指出，整體上來(lái)看，現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在推廣應(yīng)用剛起步、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成不完整、商業(yè)模式不成熟、發(fā)展環(huán)境有待進(jìn)一步優(yōu)化等問(wèn)題，仍需借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和成功案例。國(guó)內(nèi)諸多專家學(xué)者在相關(guān)研究中對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并從突破關(guān)鍵核心技術(shù)、加強(qiáng)應(yīng)用示范和推廣、制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系、培育農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才等方面，為促進(jìn)我國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展提出了較為全面的對(duì)策和建議。

突破農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)。針對(duì)制約我國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，要積極消化吸收國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，攻克以農(nóng)業(yè)專用傳感器、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和智能信息處理等一批共性關(guān)鍵技術(shù)。

加大農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范與推廣。目前，物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)還處在初期啟動(dòng)期，距離大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化推廣尚有一定距離。發(fā)展“物聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”必須以示范點(diǎn)帶動(dòng)全面發(fā)展，在示范點(diǎn)建立標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)運(yùn)作模式及管理規(guī)范，然后以點(diǎn)帶面，向全國(guó)推廣。

加快制定和規(guī)范農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。重視物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)工作，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)、統(tǒng)一部署，穩(wěn)步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣應(yīng)用。

加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人才培養(yǎng)。制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與培訓(xùn)計(jì)劃。聯(lián)合高等院校和科研院所，在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中引入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)方向，探索訂單式人才培養(yǎng)模式，開展校企合作，加快對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新能力。