物聯網在浙江現代農業發展中應用的探討

彭一輝

(浙江省農業科學院數字農業研究所，浙江杭州310021)

物聯網是繼計算機、互聯網之后的又一信息新技術，被稱之為世界信息產業的第3次浪潮。其用途已遍及環境保護、公共安全、工業監測、智能交通、衛生健康和政府工作等多個領域。同樣，物聯網技術在現代農業領域也有了應用，如監視農作物灌溉、土壤空氣變更、畜禽環境狀況以及大面積的地表檢測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等，正如20世紀80年代生物技術在農業領域的應用推動了農業科技的跨越式發展一樣，物聯網必將深刻影響現代農業的未來。浙江作為沿海經濟發達省份，以建設效益農業和高效生態農業為主導，積極調整產業結構，大膽創新經營機制，切實加強生產能力建設，農業基礎條件不斷改善，發展實力顯著提升，為建設現代農業奠定了良好的發展環境和物質基礎。同時，物聯網技術也已列入浙江省“十二五”時期重點發展的戰略性產業之一。因而探討物聯網與浙江省現代農業應用的有機結合，有其重要現實意義。

1 物聯網概念的提出及其關鍵技術

物聯網技術形成于20世紀90年代。1995年，比爾·蓋茨在其《未來之路》中第1次提及“物聯網(The Internet of things)”一詞，美國IBM曾提出了“互聯網+物聯網=智慧地球”。2009年8月，溫總理在視察中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心時指出:要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發，特別是與中國自主知識產權的TD-SCDMA(Time Division-

圖1 物聯網的結構

像人類感知系統一樣，物品要能夠彼此“認識”和“交流”，就必須通過像“神經系統”一樣的物聯網，使物品具有辨識，感知，思考的能力。在實現物聯網技術功能過程中，必須具有4大關鍵Synchronous Code Division Multip le Access)技術相融合。

何謂物聯網?綜合現有論述，可以將其定義歸納為:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。通俗地說，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有2層意思:第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊(圖1)[1]。技術:物品標識技術——RFID電子標簽;物品感知技術——泛在傳感器;物品思考技術——智能組件(如智能家電和智能機器人);以及物品信息嵌入技術——納米技術。

2 浙江省現代農業的發展現狀

浙江素有“魚米之鄉，絲綢之府，文物之邦，旅游之地”之稱，地處我國東南沿海，位于太湖之南，東海之濱，大陸海岸線1 840 km。境內有一條最大的河流錢塘江，因江河曲折，故稱浙江。全省土地總面積10.18萬km2，約占全國的1.06%，是面積較少的一個省份。其中:山地和丘陵占70.4%，平原和盆地占23.2%，河流和湖泊占6.4%，地貌結構為“七山一水二分田”[2]。

浙江是一個農、林、牧、漁各業全面發展的綜合性農業區域。浙江農業歷史悠久，孕育了以河姆渡文化、良渚文化為代表的農業文化，多元化種養、多模式栽培特色明顯。農業主要產業有糧油、畜禽、蔬菜、茶葉、果品、繭絲綢、食用菌、花卉等。近年來，全省各級農業部門堅持以全面落實科學發展觀為指導，正確把握高效生態農業的基本內涵，全面貫徹“創業富民、創新強省”總戰略，緊緊圍繞加快發展現代農業、促進農民持續增收，認真落實省委省政府決策部署，突出糧食生產和主導產業培育，大力推進科技進步，切實強化依法監管和為農服務，推動各項工作扎實開展，促進了農業農村經濟的持續健康發展[2]。浙江省現代農業發展大致有以下3個特征。

農業的產業化水平不斷提高。一是農業結構調整已經到了關鍵性階段，向以市場需求為導向，以優化結構為手段，以增加收入為目的方向發展;二是產業化經營取得明顯成效，向產加銷一體化經營方向發展;三是農產品質量安全狀況明顯改善，向注重產品質量和檔次的方向發展;四是外向型農業快速推進，向適應省內外甚至國內外市場的開放型農業方向發展;五是農民收入繼續快速增長，2009年，全省農民人均純收入10 007元，率先在全國各省區突破萬元大關，連續24年居全國省區第一。

農村的城市化進程快速推進。2010年全省城市化水平已達到了57.6%，根據《浙江省城鎮體系規劃(2011－2020)》，預計在2020年全省城市化率將達到72%。城市化不僅是農村人口轉變為城市人口、素質不斷提高的過程，同時也是資源深度開發利用、產業結構演進、產業布局優化和經濟社會發展格局轉化的過程[3]。

統籌城鄉經濟社會發展進一步推進。一是大量的農村勞動力進城務工經商，發展二、三產業;二是把縣域中心城市、中心鎮建設與專業市場、工業園區、基礎設施建設有機結合起來，放開小城鎮戶籍;三是加快城鄉之間基礎設施的相互配套;四是一大批從事二、三產業的工商企業主成為新型的民營農業企業主，改變了農民的主體結構，帶來了資金、科技、人才和信息，推進了農業生產力的發展;五是拓展了農業的功能，各種形式的高效農業、精品農業、旅游農業和觀光農業不斷涌現。

雖然浙江省在發展現代農業過程中取得了一些可喜的成績，但也存在一些制約著現代農業發展的因素，主要表現在:一是在工業化、城市化、市場化推進不平衡，有些欠發達地區還處在傳統農業階段;二是農業土地資源緊缺且逐年減少，在發展現代農業過程中面臨著生產經營規模細碎化的嚴峻挑戰;三是農業基礎依然比較薄弱，農田基礎設施抗災能力不強，旱澇保收面積僅占全省耕地的65%，農業綜合生產水平有待進一步提高;四是農業組織化、產業化程度不高，產銷環節間缺乏有機的協調和配合;五是農業應用科技研發滯后，內源發展動力不足，現代農業轉型升級亟待新技術支撐。

以上所述情況，既為物聯網在浙江省現代農業發展中應用奠定了相應的基礎，同時，也對新技術的應用提出了新要求。

3 物聯網在農業發展中的意義

如今，傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要，產品質量不穩定，資源嚴重不足且普遍浪費，環境污染，產品種類需求多樣化等諸多問題使農業的發展陷入惡性循環。物聯網技術的出現恰恰能解決這些問題[4]。

物聯網不是一項全新的技術。早在1988年，當時的美國副總統戈爾便提出了“數字地球”的概念，這一概念集合了3S技術，網絡，虛擬技術等多項技術，其核心思想是用數字化的手段來處理整個地球的自然和社會活動諸方面的問題，最大限度地利用資源，并且更加迅速、準確地獲得信息、交換信息。物聯網正是繼承了這一概念，通過計算機、通訊技術、傳感技術、網絡技術以及信息處理技術發展到今天而產生的集成性創新技術。數字農業是數字地球的一個分支，它利用現今的物聯網技術，實現農產品生產、加工、流通和消費等信息的獲取，通過智能農業信息技術實現農業生產的基本要素與農作物栽培管理、畜禽飼養、施肥、植保及農民教育相結合，提升農業生產、管理、交易、物流等環節智能化程度，從而可以以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。

農業物聯網是一項綜合性很強的系統工程，是農業實現低耗、高效、優質、環保的根本途徑，是世界農業發展的新趨勢，也是我國農業邁向21世紀的最佳選擇。

4 關于物聯網在浙江現代農業發展中應用的幾點探討

應用物聯網是浙江省現代農業發展的重要方向。美國《商業周刊》認為物聯網是全球未來4大技術產業之一，是21世紀世界最具有影響力的21項技術之一。2009年10月，中國芯“唐芯一號”芯片研制成功，在一定程度上表明了中國已經攻克了物聯網的部分核心技術。根據規劃，我國到2020年將投入3.86萬億元的資金用于物聯網研發。目前，物聯網在農業方面應用的項目已有很多，如土壤養分和墑情監測，為作物選擇和耕種方式提供指導;糧情信息監測，為監管部門科學決策保護糧食安全提供有效數據;農業大棚溫室監控和田間自動化管理，通過連續監測土壤濕度數據，實現多點同時滴灌補水;農民可以通過3G手機接入信息數據庫，根據專家們開好的科學種田“處方”，用計算機對灌溉、施肥、溫度和濕度等進行控制和管理等。作者認為，雖然物聯網在農業領域的應用還面臨著諸多問題，但必將提高農業產品的數量和質量，提高農民的收入;促進實現農業自動化、智能化;增強食品安全，提高人們的生活質量，進一步推進農業產業化水平，推進農村城市化和統籌城鄉經濟社會發展，為浙江省現代農業的發展提供新技術支持。

應高度重視物聯網在浙江省現代農業發展中的應用。近年來，物聯網技術在我國現代農業中得到廣泛應用。目前，新疆、黑龍江、吉林、北京、上海、河北、江蘇等地建立起26個設施農業數字化技術、大田作物數字化技術和數字農業繼承技術綜合應用示范基地。2000年11月，中國研制的具有自主知識產權的谷物聯合收割機智能測產系統畫出了中國第1張“精準農業”產量圖;2006年，中國水產業在浙江省推出了魚類產品智能防偽卡——千島湖“淳牌”有機魚身份證，實現了從水體到餐桌的全程質量跟蹤管理;2009年9月，金卡豬的上市，使成都市民有幸成為全國第1批吃到通過RFID電子標簽對豬的養殖、宰殺全過程實施溯源的“電子豬肉”的市民;2009年10月，江蘇大閘蟹成功利用RFID二維碼溯源系統追蹤其品質。但從總體看，物聯網在農業領域的應用還剛剛起步，更多還處在試驗和嘗試階段。作者認為，處在這一時期，物聯網的發展需要社會各界的支持，畢竟，實現物聯網的理想僅靠企業推動是不可能的;要加強宣傳和教育，向社會，特別是農村基層干部和廣大農民宣傳新技術及使用新技術帶來的實惠;從事為農業服務的科研人員，要增強責任感和使命感，腳踏實地，從實際出發，積極提合理化建議和可行性方案，促進物聯網技術在農業現代化中的應用。

總體規劃，以點帶面，有序推進。物聯網作為一項現代新興技術，是現代農業未來的發展方向，但并不是說能馬上全面推進。浙江省是物聯網技術較發達的省份之一。以杭州市為例，杭州已經運行的快速公交信號優先系統、移動門診輸液系統、公共電梯管理、混凝土生產運輸監控等項目，都運用了物聯網技術。2011年9月28日，浙江省物聯網產業協會成立大會暨物聯網戰略性新興產業項目簽約儀式在杭州舉行，這意味著，浙江省物聯網的發展要告別“單兵作戰”的零散格局，以一個整體的形態發展。在當前發展物聯網的過程中，應該注意到:物聯網對人員的素質要求高，對社會信息化程度要求高，而社會的適應能力還需要一個不斷認識和提高的過程;其次，目前成本相對還比較昂貴，如農產品供應鏈上的電子標簽和實施RFID所需的基礎設施的成本，閱讀器的購置等，農產品的本身附加值并不大，盲目使用物聯網技術，只能使其成本急劇攀升。為此，作者認為，應用物聯網技術，不要一窩蜂的廣泛推廣，應圍繞本地優勢與特色產業，統籌考慮，制定規劃，分步實施;應采用高校、科研院所和企業的研究成果，選擇關鍵領域，扶持有廣闊應用前景或一些高附價值的農產品;應采取有力措施，切實加強農業物聯網技術示范建設，提高農業的產出率和土地利用率，提高農業抗御自然風險的能力，使人們看到實惠;應在發展物聯網技術的時候，同步研究其推廣應用，防止出現研發和應用脫節;應緊密關注國際農業物聯網發展前沿和動態，為我們提供借鑒。

5 小結與展望

物聯網技術應用市場在全世界范圍內蓬勃發展，隨著網絡通信技術的不斷發展，硬件設備的價格持續降低，管理方式的不斷深化，物聯網業務將走向全面應用。浙江省無線通信覆蓋面越來越廣，網絡條件越來越成熟，為農業物聯網技術在農業信息化中的應用推廣奠定了基礎。農業是物聯網的一塊重要領域，雖然硬件條件逐漸成熟，但還是有許多亟待解決的問題。

首先雖然浙江省有許多優秀的計算機領域的人才，也有許多優秀的農業科技人才，但是兩者兼而有之卻非常少，這樣在應用的結合點上就存在著較大的矛盾。其次技術不夠成熟，雖然物聯網的硬件條件越來越成熟，但是與之相對應的軟件發展存在著不同程度的缺陷，與發達國家相比有較大的差距，已開發的系統存在領域窄，穩定性、可靠性不夠高等缺點。再者浙江省的一些偏遠山區，互聯網的部署條件十分艱難，信息的傳遞相對阻塞，在山區中傳感器的分布也是一大問題，現在傳感器大都用在大棚或者田塊中，適應山區環境的傳感器有待研究開發[5]。最后物聯網的標準在國內還沒有統一，因此在開發物聯網核心技術時要注意與國際接軌。

農業物聯網作為國家物聯網發展戰略的重要部分，一定要抓住機遇，有所作為。結合浙江省農業的特點，規劃好未來的藍圖，實現核心技術的開發與創新，同時也要腳踏實地做好基礎工作，一步一步推廣農業物聯網的應用，走出一條屬于自己的道路。

展望未來，國家與政府已經把發展物聯網“感知中國”作為主要戰略目標，同時明確了農業物聯網“感知農業”的發展方向，通過農業物聯網的發展來推動浙江省物聯網農業的發展，從而實現浙江省農業現代化的全面感知、穩定傳輸與智能管理。

[1]硅谷動力[EB/OL].http://www.enet.com.cn/.

[2]浙江省農業信息網[EB/OL].http://nyt.zj.gov.cn/htmL/main/gb2312/index.htmL.

[3]徐萍，衛新，王美青，等.浙江省現代農業發展的現狀、問題與對策研究[J].中國農學通報，2009，25(12):287－291.

[4]基于物聯網的智能精確農業系統應用研究[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/c934a088680203d8ce2f24d1.htmL.

[5]孫忠富，杜克明，尹首一.物聯網發展趨勢與農業應用展望[J].農業網絡信息，2010(5):5－8，21.