智慧農(nóng)業(yè)背景下區(qū)塊鏈賦能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

□王文琦

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 山西 晉中 030801）

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷發(fā)展，展現(xiàn)出超強(qiáng)的商業(yè)價(jià)值，使其作為超級(jí)商業(yè)載體而存在，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)農(nóng)業(yè)向智慧化技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，區(qū)塊鏈有著極其重要的地位，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品物價(jià)、農(nóng)產(chǎn)品銷售、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳遞等方面提供極其重要的數(shù)據(jù)，是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要支撐。因此，了解區(qū)塊鏈與挖掘區(qū)塊鏈的潛在價(jià)值是現(xiàn)階段發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的必然趨勢(shì)。

1 發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的意義

1.1 推動(dòng)國家第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

我國是農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量巨大，但農(nóng)產(chǎn)品在種植與收獲時(shí)需要投入大量的人力和物力，造成大量的資源浪費(fèi)，導(dǎo)致出現(xiàn)很多不良反應(yīng)，不利于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。因此，我國農(nóng)業(yè)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)型，將現(xiàn)代化技術(shù)融入農(nóng)業(yè)當(dāng)中，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供全新的動(dòng)力。大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)的全面發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力，因此發(fā)展全新的農(nóng)業(yè)需要將信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合。

1.2 國家戰(zhàn)略布局

我國進(jìn)入智能化時(shí)代以來，提出發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的全面發(fā)展戰(zhàn)略，并在“十四五”規(guī)劃中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展模式，運(yùn)用全新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展，是農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，也是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要布局。

1.3 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的高效綠色發(fā)展

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要運(yùn)用科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)范化與高效化，在幫助農(nóng)作物生長(zhǎng)的同時(shí)，盡可能地減少資源的使用，并保護(hù)農(nóng)業(yè)的種植環(huán)境。例如運(yùn)用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)通信、云計(jì)算、氣候檢測(cè)傳輸器等相關(guān)技術(shù)掌控農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)種植地的天氣變化，以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，科學(xué)制訂整體種植技術(shù)能有效預(yù)防各種自然災(zāi)害、市場(chǎng)變化、供需關(guān)系等。通過傳感器、大數(shù)據(jù)、智能系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)對(duì)土地的最大化利用，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，從而提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。結(jié)合區(qū)塊鏈的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)銷售、運(yùn)輸、生態(tài)等方面的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。例如土壤測(cè)量技術(shù)、農(nóng)作物灌溉技術(shù)、病蟲害防治技術(shù)等都能有效提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)資源的利用率，實(shí)現(xiàn)綠色種植，在提高產(chǎn)量的同時(shí)，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

2 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中遇到的困難

2.1 生態(tài)問題與氣候?yàn)?zāi)害

隨著科技的不斷發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)得以快速發(fā)展，但在發(fā)展過程中存在很多問題。大部分農(nóng)業(yè)種植者對(duì)化肥、殺蟲劑、除草劑等的應(yīng)用依舊十分廣泛，短時(shí)間內(nèi)無法改變農(nóng)業(yè)種植產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，多數(shù)化學(xué)藥劑會(huì)對(duì)土壤造成很大的破壞，進(jìn)而破壞周邊的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起生態(tài)災(zāi)難。很多農(nóng)產(chǎn)品富含大量的化學(xué)元素，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品安全兼具機(jī)遇和挑戰(zhàn)[3]。農(nóng)業(yè)發(fā)展受到內(nèi)外環(huán)境及多種因素影響，考慮到我國地理地質(zhì)特殊性、氣候環(huán)境差異性等因素，需要采取有效措施應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中的災(zāi)害。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，由氣象災(zāi)害引發(fā)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的占比為4/5。

2.2 供需關(guān)系變化復(fù)雜

在過去的幾十年中，我國糧食產(chǎn)量每年都在持續(xù)增長(zhǎng)，其他綠色蔬菜也實(shí)現(xiàn)了同步增長(zhǎng)，但在大幅增長(zhǎng)的同時(shí)，供需關(guān)系發(fā)生了變化，對(duì)外出口貿(mào)易的依賴程度不斷增加。此外，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)種植成本的上浮與市場(chǎng)的波動(dòng)是造成農(nóng)業(yè)發(fā)展困難的主要因素之一，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)系著人們的食品安全，是不可忽視的重要問題。

2.3 智慧農(nóng)業(yè)布局不合理

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)種植人口大約為2.6 億人，但在巨大的人口數(shù)量面前，生產(chǎn)規(guī)模不夠規(guī)范、土地碎片化嚴(yán)重，導(dǎo)致很多地方無法使用大型農(nóng)業(yè)機(jī)械，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低下[4]。

我國大產(chǎn)業(yè)與小農(nóng)現(xiàn)象存在已久，與發(fā)達(dá)國家相比，生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模小、資源利用率低、土地產(chǎn)出率低、人均創(chuàng)造價(jià)值差距明顯。

2.4 智慧農(nóng)業(yè)種植人員老年化嚴(yán)重

現(xiàn)階段，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展十分矛盾，大多數(shù)年輕人在城市生活，沒有接觸過農(nóng)業(yè)種植，而真正依靠農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的人員普遍年齡偏高，隨著政府相關(guān)政策的出臺(tái)，農(nóng)業(yè)種植逐漸轉(zhuǎn)向智慧化、機(jī)械化、智能化，但老年人對(duì)新型技術(shù)的學(xué)習(xí)與接受能力較差，導(dǎo)致智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程緩慢，缺乏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)種植人員已成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切問題。

2.5 智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新技術(shù)缺乏

目前，我國農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力較差，每年農(nóng)業(yè)科技貢獻(xiàn)大約為60%，國外先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)貢獻(xiàn)率高達(dá)70%以上，與歐美發(fā)達(dá)國家相比，我國農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)率相對(duì)較低，表明我國農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐需要不斷加強(qiáng)和完善。例如，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)階段應(yīng)用的土壤檢查、監(jiān)測(cè)分析儀器、大型農(nóng)業(yè)機(jī)械等產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口，這對(duì)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展十分不利，因此要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)科技的研發(fā)[5]。

此外，我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式與種植方式正處于轉(zhuǎn)型階段，相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)需要消耗大量的能源和人力資源，并且會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞，這對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展相當(dāng)不利，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展必須進(jìn)行全面轉(zhuǎn)型。

3 信息技術(shù)帶給智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的契機(jī)

智慧農(nóng)業(yè)雖然與發(fā)展理念相結(jié)合，但側(cè)重于對(duì)技術(shù)的綜合應(yīng)用，其核心是數(shù)據(jù)的全面感知、穩(wěn)定傳輸、數(shù)據(jù)計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)的支持，包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等。隨著智慧農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，相關(guān)問題隨之而來。例如，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，需要轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展及管理理念，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)真實(shí)性和可靠性，打造網(wǎng)絡(luò)誠信體系，高效對(duì)接知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬問題，這是創(chuàng)建和打造智慧農(nóng)業(yè)一體化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)力量。

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代的全面到來，智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建成為創(chuàng)新與挑戰(zhàn)并舉的重要任務(wù)，需要依托區(qū)塊鏈拓展廣闊的空間[6]。區(qū)塊鏈技術(shù)在信息時(shí)代下應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)的研發(fā)應(yīng)切合實(shí)際，明確智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的目標(biāo)及方向。

根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)實(shí)際技術(shù)應(yīng)用情況，區(qū)塊鏈技術(shù)具有兩面性，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)。①區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)相同，屬于建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)范疇，發(fā)揮著重要作用。②區(qū)塊鏈技術(shù)不同于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)等，該技術(shù)具有維系數(shù)據(jù)安全、增強(qiáng)傳遞信息價(jià)值等功能，期間制定誠信機(jī)制，規(guī)范智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展秩序，拓寬了農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)支撐。因此，對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)需要精準(zhǔn)定位，工作人員在分析其內(nèi)涵及任務(wù)的基礎(chǔ)上，形成創(chuàng)造性思維，根據(jù)豐富的農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，充分挖掘該技術(shù)的價(jià)值，將技術(shù)功能融合到農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，助推智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展新格局，這是現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展方向。

4 區(qū)塊鏈應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展，大多數(shù)行業(yè)以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用，根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，遵循我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢(shì)、新要求，將各類先進(jìn)技術(shù)與各行業(yè)結(jié)合，從而推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。因此，在打造智慧農(nóng)業(yè)的過程中，將基礎(chǔ)供應(yīng)鏈版塊和功能作為先決條件，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用主要包括以下5 類。

4.1 區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)結(jié)合

區(qū)塊鏈?zhǔn)菑慕鹑谛袠I(yè)演變而來的，是數(shù)據(jù)記錄與運(yùn)營系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)本身呈現(xiàn)分布式，因此數(shù)據(jù)量非常龐大，進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)塊鏈在使用過程中與大數(shù)據(jù)存在必然的聯(lián)系。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的獲取、管理、維護(hù)、真?zhèn)?、時(shí)效、修改、統(tǒng)一等特性對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因此大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈搭建是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。

4.2 區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合

隨著傳感設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，各種各樣的品牌、物理協(xié)議、數(shù)據(jù)版本、管理方式等存在差異性，其在一定程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，期間其他因素也會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，例如設(shè)備監(jiān)管、數(shù)據(jù)安全等。物聯(lián)網(wǎng)要走出技術(shù)發(fā)展困境，必須做到智慧化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)管理，區(qū)塊鏈能有效記錄各種數(shù)據(jù)，不僅高效對(duì)接智能設(shè)備應(yīng)用中的互通和安全管理，還增加了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可靠性和安全性。

4.3 區(qū)塊鏈與云計(jì)算結(jié)合

云計(jì)算技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，區(qū)塊鏈與云計(jì)算結(jié)合是以云計(jì)算為基礎(chǔ)，將區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的運(yùn)算，其將農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大量的零散資源進(jìn)行整合，使得農(nóng)業(yè)資源得到最大化的利用。此外，利用分布式計(jì)算和中心化特性將市場(chǎng)交易量和供需關(guān)系進(jìn)行模擬，使得農(nóng)產(chǎn)業(yè)種植者的基本利益得到保障，這種結(jié)合模式能有效節(jié)省區(qū)塊鏈技術(shù)的成本費(fèi)用，同時(shí)使整個(gè)組織結(jié)構(gòu)更具科學(xué)性、合理性和安全性。

4.4 區(qū)塊鏈與人工智能結(jié)合

人工智能技術(shù)的發(fā)展，離不開計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)與大數(shù)據(jù)，模型的應(yīng)用需要以機(jī)器和模式算法為數(shù)據(jù)支撐。一般來說，數(shù)據(jù)量的大小，直接影響模型質(zhì)量的好壞，如果數(shù)據(jù)量豐富，時(shí)間序列足夠長(zhǎng)，模型質(zhì)量就有保障。區(qū)塊鏈技術(shù)融合在人工智能應(yīng)用中，所有的數(shù)據(jù)情況均被詳細(xì)記錄下來，期間人工智能更具動(dòng)作性和發(fā)展性，同時(shí)技術(shù)穩(wěn)定性、可靠性也會(huì)增強(qiáng)。兩種技術(shù)相輔相成、相互促進(jìn)，結(jié)合的意義在于為人工智能創(chuàng)建核心技術(shù)，便于維護(hù)和制造互信的機(jī)器，這種智能設(shè)備信任機(jī)制更健全且成本相對(duì)低廉。

4.5 區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)金融結(jié)合

農(nóng)業(yè)金融領(lǐng)域既是最為活躍的空間，又有著獨(dú)特技術(shù)的優(yōu)越性，對(duì)于“區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)金融”，應(yīng)致力于實(shí)踐探索。根據(jù)該系統(tǒng)功能屬性識(shí)別和分析抵押物，期間創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的契約機(jī)制。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域在金融中底子弱，尤其是擔(dān)保貸款，具有一定的難度，需要分析不足之處，不僅要增加信息的公開性和透明性，還要防止用戶信息被肆意攻擊和篡改，期間增加誠信度，切實(shí)降低廣大農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)成本。尤其是根據(jù)中心化功能，編制申請(qǐng)貸款流程，打破依賴于銀行或誠信公司的單一形式，提供多樣化的信用證明，貸款機(jī)構(gòu)采取區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信息采集方式，促進(jìn)工作效率的提升。因此，對(duì)于區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)金融的有機(jī)結(jié)合，需要根據(jù)實(shí)際情況，主抓技術(shù)突破口，優(yōu)化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域薄弱環(huán)節(jié)，注重技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)，這對(duì)構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

5 結(jié)束語

信息技術(shù)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，促使傳統(tǒng)工業(yè)與農(nóng)業(yè)發(fā)生變革。在智慧農(nóng)業(yè)背景下，全新的農(nóng)業(yè)科技浪潮逐漸向現(xiàn)代化智能技術(shù)轉(zhuǎn)變，并逐漸成為社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)。區(qū)塊鏈作為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一，可以有效提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能助推農(nóng)作物的綠色發(fā)展，改善周邊生態(tài)環(huán)境，促使智慧農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。