國內外現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)技術應用實踐分析

1、    國內外現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)技術應用實踐分析    毛燁+王坤+唐春根+陳慧琴摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術支持并指明了新的方向。以美國、日本為例，詳細介紹了國外物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用實踐情況，隨之深入分析了國內尤其是江蘇省的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術具體應用實踐情況，圍繞農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術應用實踐可能存在的瓶頸，初步提出了成本高、依賴性不足、標準不統(tǒng)一等3個潛在的阻礙因素及實施建議。關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)；應用實踐；美國；日本： tp393；s126文獻標志碼： a：1002-1302（2016）04-0412-03與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)

2、相比，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化很重要的一個方面就是農(nóng)業(yè)的信息化。2007年中央1號文件明確了“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化就是要用現(xiàn)代物質條件裝備農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代科學技術改造農(nóng)業(yè)，用現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系提升農(nóng)業(yè)?！蔽锫?lián)網(wǎng)作為新興發(fā)展的信息技術，在農(nóng)業(yè)信息化的進程中，作為信息化的重要手段之一，有效地在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的生產(chǎn)、物流、質量追溯等環(huán)節(jié)中加以應用，為推進現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐起到了至關重要的作用。2015年7月1日，國務院發(fā)布了國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見，文中15次提到了物聯(lián)網(wǎng)，提出了推廣成熟可復制的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用模式，從而將物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用實踐上升到了一個新的高度。因此，加強研究并分析物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用實踐，

3、對物聯(lián)網(wǎng)的廣泛推廣和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的推進將起到積極作用。1 物聯(lián)網(wǎng)技術及其在農(nóng)業(yè)中的應用概述1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術概述眾所周知，構成世界的三大要素分別是物質、能量和信息，這是人類社會賴以生存和發(fā)展的基本前提。隨著互聯(lián)網(wǎng)的應用越來越廣泛，信息技術不斷地推陳出新，特別是隨著射頻識別、無線通信、傳感器等信息技術的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一種可以實現(xiàn)人與物、物與物之間通信的全新的網(wǎng)絡構架，即物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術主要涵蓋了信息感知技術、網(wǎng)絡通信技術及應用系統(tǒng)技術等，不僅只是對“物”實現(xiàn)連接和操控，而且可以通過各種技術整合進一步實現(xiàn)人對人、人對物以及物對物的感知、互聯(lián)、互通、相融與互動。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，被

4、稱為信息技術發(fā)展的第三次浪潮，已經(jīng)被廣泛用于環(huán)境監(jiān)測、家居生活、食品安全追溯等領域，不僅可以提高經(jīng)濟效益，節(jié)約成本，也為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)特別是農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構調整、經(jīng)濟轉型提供技術可能1。1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用概述農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè)，融入信息技術發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，是實現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)的重要手段之一。農(nóng)業(yè)信息化已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的顯著標志。農(nóng)業(yè)信息化是指農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)、加工、流通等領域運用現(xiàn)代化信息技術，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營的智能化的過程。判斷是否實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化很重要的標準就是網(wǎng)絡的普及應用和農(nóng)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)是否呈現(xiàn)橫向或縱向的滲透融合。引進物聯(lián)網(wǎng)技術，推動農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向以物聯(lián)網(wǎng)信息技術為基礎的現(xiàn)代

5、化農(nóng)業(yè)發(fā)展，已成為必然趨勢。目前物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用，主要集中在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模擬及預測、農(nóng)業(yè)輔助決策、虛擬農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)等方面，可具體分為以下幾個方面：一是環(huán)境感知、實時監(jiān)測、自動控制的網(wǎng)絡化農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；二是養(yǎng)殖行業(yè)中動物飼料投放、疫情防治、恒溫控制、廢棄物自動回收等智能控制系統(tǒng)；三是實施節(jié)水灌溉、農(nóng)機定位耕種、測土配方施肥等精確化的田間作業(yè)系統(tǒng)；四是在生產(chǎn)加工和流通銷售各環(huán)節(jié)對農(nóng)產(chǎn)品進行質量安全的溯源系統(tǒng)。2 物聯(lián)網(wǎng)技術在國外農(nóng)業(yè)中的應用實踐分析國外將物聯(lián)網(wǎng)應用在農(nóng)業(yè)中時間較早，相對比較成熟。下面以具有代表性的美國、日本為例就物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用實踐進行分析。2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術在美國農(nóng)

6、業(yè)的應用實踐分析美國作為當今世界電子信息產(chǎn)業(yè)的第一大國，在利用物聯(lián)網(wǎng)科技促進智能、精準農(nóng)業(yè)上處于領導地位。近年來，美國大力發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術，并積極將這些技術成果融入到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，使得物聯(lián)網(wǎng)技術在美國農(nóng)業(yè)領域中得到了廣泛應用。據(jù)有關文獻分析，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在美國大農(nóng)場的覆蓋率已達到80%，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用實踐已經(jīng)涵蓋了土壤養(yǎng)分成分檢測、農(nóng)作物及動物水產(chǎn)的疾病防治、節(jié)約用水灌溉、農(nóng)副產(chǎn)品的質量安全溯源管理等方面。通過研發(fā)并推廣農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的各類物聯(lián)網(wǎng)設施及信息系統(tǒng)，使得普通的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設施具備了感知、學習并與環(huán)境互動的能力。如通過感應病蟲害指揮無人機噴灑農(nóng)藥的“機對機”的交流2；將物聯(lián)網(wǎng)應用到智能灌

7、溉上，通過傳感器收集土壤含水數(shù)據(jù)及空氣環(huán)境濕度等要素，來控制灌溉的頻率和水量，避免水資源的浪費；采用物聯(lián)網(wǎng)技術實時地掌握畜禽疾病、農(nóng)作物病蟲害等信息，并實時采取相關應急措施，可以節(jié)約大量時間和資金，還可以減少農(nóng)藥的使用量，逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準化。通過建立美國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模擬及預測系統(tǒng)，美國農(nóng)業(yè)在應對病蟲害、自然災害、畜禽疾病等方面取得了很大的成效，其節(jié)約農(nóng)業(yè)成本、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的效果十分明顯。因此，物聯(lián)網(wǎng)在美國農(nóng)業(yè)中的應用，其覆蓋范圍較廣，已有效地促進了美國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。當然，由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設備安裝、維護等成本相對較高，目前在美國中小農(nóng)場的覆蓋率還不高。2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術在日本農(nóng)業(yè)中的應用實踐分析

8、日本一直把發(fā)展高效農(nóng)業(yè)作為發(fā)展本國農(nóng)業(yè)信息技術化的重要目標。日本積極應對物聯(lián)網(wǎng)技術的興起，并積極將其應用到農(nóng)業(yè)中，有效解決了日本農(nóng)業(yè)田間作業(yè)中耕種、控制、食品質量安全、降低成本等問題，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)。2004年，日本首次將發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)寫進了政府計劃，同時日本的總務省提出了u-japan計劃。該計劃的核心目的之一就是實現(xiàn)人與物、物與物的之間互聯(lián)互通，從而在未來形成一種人或物都可以互聯(lián)互通，并存在于農(nóng)業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的體系。目前，日本主要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，大力開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備研制，并借助協(xié)會和政府力量得以在日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中進行推廣

9、與應用。如智能大棚集成物聯(lián)網(wǎng)技術的推廣應用，農(nóng)戶可以在散落的各個塑料大棚中建立無線網(wǎng)絡，連接多種不同用戶的監(jiān)視探頭，并與土壤傳感器、日照傳感器、氣溫傳感器、二氧化碳排放傳感器等設備相連接，最終與控制終端或數(shù)據(jù)終端相連接。系統(tǒng)終端還提供了感應數(shù)值異常并自動發(fā)出警告的功能。這些系統(tǒng)能夠實現(xiàn)智能施肥澆水、調整溫度等操作，農(nóng)戶只需在電腦或手機終端即可實時掌握農(nóng)田作業(yè)情況，并實現(xiàn)對溫度、濕度和成長情況進行審視控制、確認和管理。據(jù)資料顯示，超過一半的日本農(nóng)戶選擇并使用物聯(lián)網(wǎng)技術，這不僅大幅提高了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率與流通效率，也有助于解決日本農(nóng)業(yè)勞動人口不足和高齡化等問題。 3 物聯(lián)網(wǎng)在國內農(nóng)業(yè)中的應用實踐分析

10、我國經(jīng)過20多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術在國內農(nóng)業(yè)中的應用也越來越廣泛。根據(jù)2015年9月8日農(nóng)業(yè)部發(fā)表的節(jié)本增效農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用模式推介匯編2015資料顯示3，我國在推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面，主要集中在智能監(jiān)測、防治、控制和決策等方面，基本包括了農(nóng)業(yè)中設施園藝、大田種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖以及綜合等5大類。在這5大類中，資料共推出116個實施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術農(nóng)業(yè)典型，這些典型可以說是種類全、技術過硬、覆蓋廣、推廣性強、效果顯著，基本上具備了節(jié)能增效、技術成熟等特點，充分體現(xiàn)了我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。近幾年來，江蘇積極探索并將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到農(nóng)業(yè)領域中，加快推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與信息化的深度融合，極大推動了全省

11、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。利用物聯(lián)網(wǎng)技術，全省在設施園藝、大田種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖等領域中取得了長足進步。在設施園藝領域，全省各地建設了程度不同的智能溫室，實時監(jiān)測調控光、熱、水、氣、肥等環(huán)境因子，使產(chǎn)量和效益提高10%以上。在大田種植領域，研發(fā)建立了水稻、小麥等主要農(nóng)作物目標產(chǎn)量栽培管理專家模型和作物生物質（如葉綠素）含量、環(huán)境因子感知設備，實現(xiàn)栽培管理定量化、精確化，積極發(fā)展“精確農(nóng)業(yè)”，據(jù)測算，可減少農(nóng)藥、化肥等農(nóng)資投入10%以上，增產(chǎn)5%10%。在水產(chǎn)養(yǎng)殖領域，螃蟹、河蝦、河豚等高附加值水產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)大力推廣應用以調控水體溶解氧為主要目標的智能控制系統(tǒng)，有效提高了水產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)量和質量，效益普

12、遍提髙10%以上，同時有效減少了水體環(huán)境污染。在畜禽養(yǎng)殖方面，全省規(guī)模養(yǎng)殖場應用了母豬定量飼喂、防疫標志、糞便清理等個性化、智能化、精準化的控制系統(tǒng)4。另外，由江蘇省農(nóng)委和江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院聯(lián)合開發(fā)的江蘇省農(nóng)產(chǎn)品質量安全追溯管理系統(tǒng)領跑全國，為構建全省性食用農(nóng)產(chǎn)品質量安全追溯體系，落實農(nóng)產(chǎn)品質量安全可追溯制度提供了堅實的信息化基礎，有力保障了全省農(nóng)產(chǎn)品質量安全。4 物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用實踐瓶頸分析及實踐建議物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中的應用，其核心價值就是通過設備與設備、設備與人之間的通信，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的土壤、作物、設備、人和圖像進行數(shù)據(jù)采集、通信，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，能很快地對農(nóng)業(yè)

13、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的各種情況進行預測和建議，從而達到降低或避免出現(xiàn)的病蟲害、自然災害等帶來的損失，幫助農(nóng)民增加產(chǎn)量及最大程度提高水、肥料、勞動力和化學試劑利用效率的目的。但是在分析物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用實踐情況時，不難發(fā)現(xiàn)目前阻礙物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用實踐主要存在以下幾個因素：4.1 成本比較高，大多農(nóng)業(yè)企業(yè)主動承擔意愿不高物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用實踐，很大程度依賴于來自傳感器的精密感知。傳感器的密度、準確度等指標對整個應用實踐效果有著較大影響，但是傳感器準確度和分辨率越高，其成本會越高。另外，傳感器網(wǎng)絡的安裝、數(shù)據(jù)信息的通信、專業(yè)人才培養(yǎng)、運行維護等都是不小的開支，對大多農(nóng)業(yè)企業(yè)來說都是一筆

14、不小的負擔。目前國內物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應用，資金來源絕大部分靠政府財政支持，如果單靠農(nóng)戶或企業(yè)引進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術，肯定受制于成本高、技術掌控難等因素的影響，甚至造成已有農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)試點或引領單位在物聯(lián)網(wǎng)應用過程中處于停用閑置狀態(tài)。4.2 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營本身對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術應用實踐的依賴性不夠目前，國內農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營大都還停留在經(jīng)驗階段上，往往依靠相關技術人員的經(jīng)驗來決策判斷，對各種生產(chǎn)經(jīng)營過程中涉及到的關鍵參數(shù)的感知精確程度以及是否及時并沒有那么大的興趣。大多企業(yè)會把精力集中在勞動密集的關鍵處進行機械化改造，明顯降低企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本，至于物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用實踐、精準農(nóng)業(yè)之類的就顯得不那么迫切

15、。4.3 缺乏統(tǒng)一標準，無法實現(xiàn)不同品種不同廠家的物聯(lián)網(wǎng)設備之間的互聯(lián)由于目前國內對物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用實踐還沒有開展很好的頂層設計，未對應用實踐中涉及到的數(shù)據(jù)感知要求、設備互聯(lián)要求、精確管理要求等相關內容進行有效的設計和統(tǒng)一，導致市面上各家技術廠家提供的物聯(lián)網(wǎng)技術或者設備接口標準不一、數(shù)據(jù)規(guī)范不一、應用模式不一，即使推廣下去，也會因不能兼容而形成一個個技術孤島，根本無法構建一個廣泛區(qū)域中的物與物、人與物之間的有效物聯(lián)網(wǎng)，使得這些物聯(lián)網(wǎng)技術及設施的應用實踐效果大打折扣。4.4 為適應農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需要，尚需培養(yǎng)一大批新型的高素質職業(yè)型農(nóng)民目前，我國農(nóng)業(yè)從業(yè)者高達2億以上，遠超發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)從

16、業(yè)人數(shù)；但是從業(yè)人員的學歷、信息素質方面與發(fā)達國家美國、日本相比仍存在較大的差距。美國、日本等發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)從業(yè)者，普遍具有高等教育經(jīng)歷，并得到了完善的、系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)職業(yè)技能的培訓，他們不僅懂得農(nóng)業(yè)相關專業(yè)知識和農(nóng)業(yè)機械的操作，還掌握了計算機、網(wǎng)絡技術和各類感應設備的運用，這為他們能夠勝任現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)提供了良好的基礎。因此，建立新型職業(yè)農(nóng)民的培養(yǎng)體系，培養(yǎng)出一大批適應現(xiàn)代化、信息化農(nóng)業(yè)的高素質新型職業(yè)農(nóng)民群體，對發(fā)展我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)特別是信息化農(nóng)業(yè)顯得尤為重要。因此，要擴大物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)領域的應用范圍和影響力，第一，必須加強頂層設計、統(tǒng)一標準；第二，需要示范者的推廣、引領，對技術設備進行持續(xù)投入，

17、以便降低使用物聯(lián)網(wǎng)技術的成本，增加使用該技術的收益和成效；第三，通過開展廣泛的宣傳培訓，逐步對農(nóng)業(yè)企業(yè)引導示范，讓農(nóng)業(yè)企業(yè)真切地看到靈活運用智能設備帶來的成效，如在家里看看農(nóng)作物的照片，對比一下各類數(shù)據(jù)便可管理偌大的土地，極大地減少工作量，農(nóng)業(yè)企業(yè)本身的積極性必然能夠提高，從而使物聯(lián)網(wǎng)技術的大面積推廣應用成為可能。5 總結我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用，主要依靠政府投資、項目支持實行，其產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式相對于發(fā)達國家而言遠未成熟。而且與發(fā)達國家一樣，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的實踐應用，在取得了相應成績的同時，也出現(xiàn)了諸如標準不統(tǒng)一、成本高、產(chǎn)品兼容性差等種種弊端。因此，作為國家“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應緊密結合國情，積極通過政策、資金、稅收優(yōu)惠等扶持，鼓勵高等學校、科研院所、信息技術企業(yè)等各方面力量參與到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設中來，謀求物聯(lián)網(wǎng)技術的突破創(chuàng)新、產(chǎn)品的標準化和低成本化，為培育農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關新興技術和服務產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供無限商機。繼續(xù)強化由政府引導、企業(yè)參與、市場運作的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展模式，在農(nóng)業(yè)各領域中進行物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化應用，促進農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。讓物聯(lián)網(wǎng)技術成為我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉變的重要驅動力，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)應用中的以點帶面式的推廣，從而完善物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的廣泛應用。參考文獻：1王 坤.