農業物聯網

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　農業物聯網就是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的應用。具體來說，就是運用各類感測器、FRID、視覺採集終端等感知設備，廣泛地採集大田種植、設施園藝、畜禽養殖、水產養殖、農產品物流等領域的現場信息；通過建立數據傳輸和格式轉換方法，充分利用無線感測器網路、電信網和互聯網等多種現代信息傳輸通道，實現農業信息的多尺度的可靠傳輸；最後將獲取的海量農業信息進行融合、處理，並通過智能化操作終端實現農業的自動化生產、最優化控制、智能化管理、系統化物流、電子化交易，進而實現農業集約、高產、優質、高效、生態和安全的目標。^[1]

　　在物聯網技術研究和產業規模上，我國農業物聯網發展與國外發達國家存在著較大的差距。以歐美為代表的發達國家對農業物聯網和田間環境監控的研究起步較早，在信息技術和大規模農業生產方面積累頗多，他們利用環境監測系統、氣象和病蟲害監測預警系統等，對農作物生產進行精細化管理和調控，節約了人力資源，提高了資源利用率，取得了較大成就。我國物聯網技術進入農業領域始於2O世紀90年代，目前在一些試點地區開展了農業物聯網示範項目，取得了較大成效。在示範項目中通過利用各種物聯網技術和部署各類應用系統，使農業科技人員和農民可以對農業生產進行精細化管理和控制，也可以隨時隨地的迅速獲得各種科技信息、管理信息、市場供求信息、氣象和土壤信息、作物和病蟲害信息。但是我國農業存在耕地高度分散、生產規模小、時空變異大、量化和規模化程度差、穩定性和可控程度低等問題，導致物聯網技術在農業生產中的應用規模小，技術水平相對低下，感知設備通用性不足，信息實時性不夠和農場間信息割裂等問題。

　　目前，國家在政策層面加大了對農業物聯網的扶持力度。2013年農業部公益性行業(農業)科研專項“基於信息技術的基層農技推廣服務技術集成與示範”項目正式啟動，並配套撥發了近2000萬元人民幣的項目啟動資金。該項目由中國農科院信息所主持研發，是針對我國基層農技推廣和現代農業產業技術體系的現狀和實際需求，利用3G、物聯網等現代信息技術在信息傳輸和處理上的移動、實時、定位和視頻交互等優勢，開發的具有農技咨詢、市場行情、農技培訓、動態調度等功能的信息化平臺。項目將為廣大基層農技服務人員配備筆記本電腦、Pad、智能手機等無線終端，在後臺農業專家的支持下，隨時在田間地頭為農民答疑解難，同時，該項目也使農技推廣服務中心等政府部門能夠及時掌握農技員的工作動態，以便及時安排任務調度。2014年，中央一號文件第11點推進農業創新中明確指出：加強以分子育種為重點的基礎研究和生物技術開發，建設以農業物聯網和精準裝備為重點的農業全程信息化和機械化技術體系，推進以設施農業和農產品精深加工為重點的新興產業技術研發，組織重大農業科技攻關。在物聯網標準體系建設工作方面，農業部於2011年研究並報請國家標準化管理委員會同意，成立了國家農業物聯網行業應用標準工作組，研製物聯網在農業領域的應用標準。

　　根據電腦網路架構模型的研究方法，國內外將農業物聯網架構模型分為感知層、傳輸層(網路層)處理與應用層3個層次。其中，處理與應用層又包含了處理層和應用層兩個層次。農業物聯網架構模型如圖l所示。

　　感知層主要包括各類感測器，RFID，RS，GPS及二維條形碼等，採集各類農業相關信息(包括光、溫度、濕度、水分、養分、肥力、土壤墒情、土壤電導率、溶解氧、酸鹼度和電導率等)，實現對“物”的相關信息的識別和採集。

　　網路層在現有網路基礎上，將感知層採集的各類農業相關信息，通過有線或無線方式傳輸到庸用層；同時，將心用層的控制命令傳輸到感知層，使感知層的相關設備採取棚應動作，如開關打開或關閉、釋放氧氣、增加溫度或濕度及設備重新定位等。

　　公共處理平臺包括各類中間件及公共核心處理技術，實現信息技術與行業的深度結合，完成物品信息的共亭、互通、決策、彙總和統計等，如充成農業生產過程的智能控制、智能決策、診斷推理、預警、預測等核心功能。

　　具體用服務系統足艱於物聯網架構的農業生產過程架構模型的最高層，主要包括各類具體的農業生產過程系統，如大田種植系統、設施園藝系統、水產養殖系統、畜禽養殖系統、農產品物流系統等。通過這些系統的具體應用，保證產前正確規劃以提高資源利用率，產中精細管理以提高生產效率，產後高效流通，實現安全溯源等多個方面，促進農業的高產、優質、高效、生態、安全。

　　公共技術是整個基於物聯網架構的農業生產過程系統運行的基礎和保障，主要包括信息安全、網路管理及質量管理等。其中，信息安全指在基於物聯網架構的農業生產過程系統運行過程中，確保網路安全、電腦系統安全、資料庫系統安全及應用系統安全，並保證RFID及各類感測器的安全，保障整個系統的可用性、保密性、完整性、不可否認性和可控性。網路管理是對整個基於物聯網架構的農業生產過程系統的全過程管理，包括配置管理、性能管理、故障管理、記帳管理和安全管理；質量管理(QualityofService，QoS)是對整個系統質量進行全程管理，保證農業生產過程系統物聯網對質量的高要求，使系統高質量地運行。

　　目前，農業物聯網關鍵技術主要圍繞農業信息感知、農業信息傳輸、農業信息處理等方面展開研究，並取得了較多研究成果。

　　其中，農業信息感知技術研究主要包括農業感測技術、RFID技術(RadioFrequencyIdentification)、條碼技術、全球定位系統GPS技術(GlobalPositioningSys—tern)和RS技術(RemoteSensing)等。

　　農業信息傳輸技術研究主要包括有線感測網路技術、無線感測網路技術和移動通信技術。無線感測網路以無線通信方式組成一個網路系統，由部署在監測區域內的大量感測器節點組成，負責感知、採集和處理網路信息。其中，ZigBee技術被廣泛地用在無線感測網路中。移動通信技術主要利用手機等移動設備，結合移動網路設施，實現信息傳輸。

　　農業信息處理技術主要包括農業預測預警技術、農業智能控制技術、農業智能決策技術、農業診斷推理技術及農業視覺處理技術等。

　　1、農業物聯網發展模式不夠清晰。我國現在處於物聯網技術發展的起步階段，需要多方探索和研究，尚未形成一套符合國情的、合理的、具有針對性和開放性的物聯網架構體系。農業作為我國傳統生產項目，關係到民生、民情，具有規模性，若物聯網技術應用其中，將有效改善傳統農業中出現的問題，但目前來看，其發展模式尚未清晰。

　　2、相關政策法規缺失。由於我國在農業物聯網這方面起步較晚，又加上農業物聯網本身信息技術十分複雜，相關政府部門對農業物聯網發展重視程度不夠，導致現階段相關法規政策還沒有成為一個完整的體系。因此，要完善相關政策法規，要切合農業物聯網發展的需要，保證其穩定有序的發展。

　　3、商業模式問題。目前，農業物聯網應用主要有三種模式：運營企業做的示範性項目，由運營企業買單；農業主管部門推動的項目，由農業主管部門買單；一些有需求的大型農場為自己的物聯網應用買單。這3種模式都未能很好地解決成本高、產業鏈參與不夠主動等問題。如何激勵產業鏈各方參與者，構建更為合理的商業模式，還需要進一步深入研究。

　　4、行業標準問題。農業物聯網的實施需要安裝各式各樣的信息感知感測器，並將採集的數據通過有線無線網路傳輸到數據中心。但是在這個過程中，信息的採集方式、傳輸協議類型、平臺的介面和人機交互介面等方面還沒有統一的技術標準，致使生產廠商缺乏統一的技術標準作為參照，相應器件也無法進行大規模製造，而產品的成本也很高，影響物聯網技術在農業生產中的應用於推廣。

　　1、建立完善的農業物聯網體系。建立一個統一的、開放的、多功能的物聯網體系，實現產品生產、管理、銷售各個環節的信息共用。農業物聯網體系由感知層、網路層、應用層組成。三個層次協調合作，實現信息雙向或多向流通，進而對農業產品和信息進行智能化管理。具體而言，要建立完善的農業物聯網體系，實現以下功能：(1)從農產品生產、生長等方面進行全程可視化數據管理，為管理者和消費者提供全過程的可視的生產、監督平臺。(2)通過管理台對數據的智能分析，實現對生產基地的自動化、智能化控制，打破工作人員在作物生產關鍵期必須日夜守候的情況。(3)通過電腦或手機遠程查看基地實時數據，使基地管理人員隨時掌握基地情況，實時接收監控系統發佈的報警信息，併進行相應的生產管理控制。(4)整合農業物聯網信息資源，形成本地農業物聯網個性化資料庫，為各物聯網節點提供基礎性和共性支撐，達到統一平臺、數據匯聚、減少投入、公共服務的目的，實現資源高效利用、數據發佈及時快速的目標。

　　2、建立物聯網應用技術標準體系。整合國內物聯網相關標準化資源，聯合產業各方共同開展智能農業關鍵技術研究，積極推進物聯網標準化工作，制定符合現代農業發展需求的智能農業技術標準，形成包括體系架構、組網通信協議、介面、協同處理組件、網路安全、編碼標識、骨幹網接入與服務等技術基礎規範，為規範化、標準化、大面積地推廣與應用提供科技支撐。

　　3、探尋新的商業模式，促進新興增值服務產業的發展。以物聯網為核心技術的低成本、高可靠、智能化、普適化的農業投入、產出品質量追溯與物流配送技術體系可以提高農產品生產者、流通者、消費者的積極性，提高彼此的可信度，必將帶動相關產業鏈的形成和發展，形成一個新興的關於農產品的生產、流通、消費一條龍的大規模產業鏈，這適用於我國數百萬家農業企業，上億戶農戶，以及全國十幾億的消費者，市場容量巨大，值得進一步的開拓與發展。

　　4、加快農業物聯網人才培養。為加快我國農業物聯網技術在基層的應用和推廣，必須重視農業物聯網的人才培養與培訓，加強基層對農業物聯網知識的宣傳和學習。這需要聯合科研院所與高校，加快培養農業物聯網專業技術人才，提升我國技術水平；聯合基層農業技術推廣站，加強對農業科技人員的培訓，提高農業物聯網技術的應用能力；推進基層農業物聯網推廣激勵機制的建立，穩定和擴大基層技術推廣人員隊伍，滿足農業物聯網發展人才需求，推進我國農業物聯網建設步伐。

　　總之，物聯網是由多項信息技術融合而成的新型技術體系，農業物聯網技術的應用是現代農業發展的需要，也是未來農業發展水平的一個重要標誌，是提高農民收入、增強食品安全、實現農業自動化和智能化的必由之路。