物聯網技術與農業轉型研究

林華堅，倪 婷

（1.蘭州理工大學計算機與通信學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州理工大學經濟管理學院，甘肅蘭州 730050）

物聯網技術與農業轉型研究

林華堅1，倪 婷2

（1.蘭州理工大學計算機與通信學院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州理工大學經濟管理學院，甘肅蘭州 730050）

20世紀70年代末，中國農村逐步開始實行家庭聯產承包責任制，這種方式不僅充分調動了農民的生產積極性使農民走向富裕，而且為改革開放打下了堅實的農業基礎。然而近年來農業的人均勞動力產值增速與我國經濟發展增速出現了不匹配的情況，伴隨著新一代信息技術的突破和擴散，智能制造、物聯網、大數據等都對傳統發展理念、發展方式產生了顛覆性、革命性的影響，引發了經濟社會發展的深刻變革。如何利用科學技術去補齊我國的農業短板、進一步解放生產力、提高農業生產效率、縮小貧富差距是當前迫切需要解決的問題。文章從我國農業的發展現狀入手，比對國外農業發展進程，結合物聯網技術對于我國農業發展的影響，進而探求我國農業可取的發展方式和當前應采取的政策的建議。

物聯網 大數據 生產效率 農業發展

提升產業競爭力是發展一個產業的關鍵，產業政策是促進和提升產業競爭力的重要方式。農業產業的競爭力和發展水平與一個國家的經濟發展水平也是息息相關的。物聯網被視為全球下一個萬億元級規模的新興產業，物聯網的技術創新和產業發展受到了世界各國的廣泛關注，如何結合這一新興技術對傳統產業進行產業升級也是亟待思考的問題。

我國是世界上人口最多的國家，然而人均耕地面積卻不足世界平均水平。人均耕地少、經濟發展水平低、勞動力老齡化更是我國廣大農村的普遍現象。以一種更高效率的產出模式進行農業轉型，對于提高農業發展水平、縮小貧富差距、為經濟增長注入新動力都有重要意義。

1 我國農業發展現狀與趨勢分析

1.1 我國的農業發展現狀及趨勢

圖1-1所示，選取近10年的數據[1]進行分析，10年來我國第一產業就業人口逐步降低，產值處于緩慢下降的趨勢。截止2015年的數據顯示，中國仍然有近28%的勞動力從事于第一產業，然而其產值卻僅占GDP的8%，由此可見我國農業發展水平現狀仍屬于勞動密集型。如何在保證滿足需求的前提下降低勞動力水平，是提高生產效率、解放更多生產力到其他產業以緩解人口老齡化壓力的關鍵所在。

2015年農村人口比重為43.90%（包含進城務工人員），其中65歲以上人口占比10%。從現實數據來看，我國農業的轉型刻不容緩，并且轉型的方向必須向著農業勞動人口比重降低、生產效率提高、充分利用老年人口勞動力、改變農業處于產業鏈底端的現狀的方向發展。

圖1-2所示，我國農作物播種面積總體趨于穩定，只有豆類下降明顯。其原因為我國大豆競爭力不強導致依賴于進口，加之于退耕還林、建設用地的增加，農業作物的播種面積空間有限，必然將促使我國走向更加集約的生產方式。只有單位產值的提高，才能增加農業的可持續發展。而對于農業的產業結構，由圖1-3中數據和目前國民生活水平的提高可以預計，未來糧食產量將維持穩定水平，水果、茶葉等農產品的需求會持續增長。

從以上3個方面可以粗略描述我國農業的發展現狀為：耕地面積受限、農業人口勞動力不足、生產力效率較低、市場需求導向由對谷物的溫飽型逐漸轉變為對以水果、茶葉等為主要代表的享受型。

1.2 從國際視野分析我國的農業發展現狀及趨勢

世界各國由于國情、地理環境等的不同從而發展情況也千差萬別，下面以國外的三大成功。模式和我國的現狀進行比對，提供一些可借鑒經驗。

1.2.1 以色列模式

以色列地處中東，既缺水又少土，因此以色列非常注重土地和淡水的高效利用，以色列節水農業發展水平居世界第一位[2]，平均每立方水可產2～3 kg糧食，是我國的2～3倍，水肥利用率達80%～90%。現在的以色列利用精耕細作的方式高效利用每一寸土地，實現了高效率的產出，不僅改變了糧食進口的初狀，而且可以糧食出口。

圖1-1 第一產業就業人口占比與產值占比

圖1-2 2015年農業播種面積統計

圖1-3 農業主要指標總產量

1.2.2 美國模式

美國國土平坦廣闊，以廣泛使用農業機械提高農業生產率和農產品的總產量為主要特色。美國農業機械化世界第一，平均每個農場耕種土地近1 600 hm2，可想而知，一旦離開機械的美國農業難以發展。在美國直接從事農業生產的約為350萬人，這350萬人的產出不僅養活了3億美國人，還使美國成為全球最大的農產品出口國。所以，美國采用高水平的機械模式提高人均勞動力的產量，進而提高了農業生產效率。

1.2.3 法國模式

與土地稀缺、勞動力充足的以色列；土地充足、勞動力緊缺的美國不同，法國處于兩者之間—典型的勞動力與土地適中，這類國家多以自給自足的小農經濟為主。多年來，為發展現代農業，法國政府實行“一加一減”的政策：一加指為防止土地分散，規定土地只許一個子女繼承；一減是規定55歲以上農民必須退休，并且發放離農補貼。如今法國的農業產值居歐洲之首，小農經濟已經成為過去式，取而代之的是世界領先的現代農業。法國選擇了通過集約土地減少農民，迫使產業進行升級的方式提高生產效率，從而實現農業發展。

1.2.4 我國可借鑒的國外經驗之處

我國國土廣闊國情復雜，既有土地廣闊、人煙稀少的東北、西北地區，也有土地緊缺、人口密集的東南沿海地區；有平地、山地、荒漠等多樣的耕作環境，因此不同地區政策的選擇也應本著因地制宜的原則。土地稀少的地方應該發展高附加值的作物，結合新型的農業形態提升單位產出；土地廣闊的地方應集約土地盡量機械化耕作，減少勞動力的投入以增加人均勞動力產出。

2 物聯網技術支持下新型的農業產業鏈

自2005年國際電信聯盟正式接受物聯網概念以來，許多歐美發達國家都將物聯網產業視作角逐新技術革命浪潮的重要手段。2009 年，時任國務院總理溫家寶在無錫發表“感知中國”的講話后，物聯網發展慢慢上升到了“國家戰略”的高度，此后被列入戰略性新興產業名單[3]。物聯網在農業應用領域有很大的發展潛力，通過物聯網可以實現對農業生產資源、農田環境以及生產模式更為高效便捷的管理。物聯網在農業領域的應用應優先面向產業轉型的發展，以市場需要為導向，以面向解決“三農”發展問題為重點，拓展創新研究領域。

物聯網技術支持下農業的發展特點有：農作物墑情可感知、食品安全有保障、生產作業自動化、農產品銷售方式多樣化、盈利模式新型化。

2.1 農作物墑情可感知

中國自古就是農業大國，農業的生產一直受天氣和環境影響較大，農靠天吃飯的現狀始終沒有徹底改變。我國政府在黨的十八大上提出“新四化（新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化）”的目標，其中的農業現代化不僅能改變幾千年來中國農民靠天吃飯的現狀，更能成為中國經濟新常態的一個增長點，加快經濟轉型升級。要實現農業的現代化，農業墑情的感知必不可少，墑情信息可為農作物管理、銷售、溯源等提供信息。

農作物的墑情信息主要依靠各種傳感器進行感知，比如溫濕度傳感器、雨滴傳感器、CO2傳感器、氣壓傳感器、pH 值傳感器等，通過這些傳感器獲取農產品生產、加工、儲存等過程中的各類屬性參數，使產品參數由宏觀細化到個體乃至微觀，實現農產品各環節的有效掌控。與此同時，這項技術在傳統食品的現代化生產方面也有著很大的應用價值。采用物聯網傳感器技術獲取農業生產、流通、銷售過程中需要的各種信息，真正做到精細化農業生產，這樣可以增強對各種生產要素的利用率，提高農業效益。

2.2 食品安全有保障

隨著生活水平的提高，農產品的安全問題成為人們關注的熱點。近年來由于“毒豆芽”、“毒大蔥”等危害人們健康的有毒農產品的出現，其辨別也成為生產者和消費者極度關心的問題。隨著物聯網技術的發展、產品成本的降低，將物聯網技術運用到農產品源頭已經成為可能。

通過各類傳感器記錄農作物生長的全過程，構建農產品的唯一識別碼系統，實現流向消費者的農產品一物一碼，一旦檔案信息形成不可更改，消費者可根據識別碼查詢農作物檔案，選擇放心的農產品。在流通環節，針對農產品易腐爛變質的特性，控制溫度可以實現延長貨架期的目的：在冷鏈過程中，物聯網技術可以對食品的溫度變化進行監控，及早發現問題并迅速處理；在食品物流和銷售后的質量追溯中，物聯網技術也扮演著重要角色。

2.3 生產作業自動化

物聯網在農作物智能培育領域有廣泛的應用前景，從育種到收獲階段，都可以用物聯網技術精細管理，降低人工的參與度以提高效率。

在育種階段，將物聯網技術、生物技術和遺傳工程相結合，通過生物傳感器篩選出優良種子的遺傳基因，保證培育出的種子的質量。

在種植準備階段，通過溫濕度、光照等傳感器，實時采集土壤成份、種植環境等信息，全程可控；利用各種離子靈敏傳感器，精確測量土壤中氮、磷等營養元素的含量，保證農作物適宜的生長環境。

在生長階段，利用CO2等傳感器調節光合作用；采用流量傳感器精確控制灌溉時間；通過音量等傳感器進行滅蟲、滅鼠工作，實現對農作物生長階段的精細控制和管理，給農作物生長所需要的最優質的環境。

在收獲階段，借助色彩、形狀及重量傳感器監測農作物的顏色、外形和大小，以確定其成熟程度；利用物聯網信息數據庫，分析農作物種植、生長及采集階段表明的各種跡象，反饋至前端從而進行準確的測算，以便掌握最合時宜的采摘和收獲時間。

2.4 農產品銷售方式多樣化

時至今日，我國電子商務已經發展得非常成熟了。現在農產品電商進入高速發展期，如陽澄湖大閘蟹、京東跑步雞等借助網絡營銷的力量，快速完成了全國的品牌推廣，其銷量更是達到了以往線下所不能企及的高度。由于農產品品牌整體缺位，比其他品牌更有打造的空間，所以隨著生活水平的提高，人們對于高質量的農產品需求會不斷增加，通過構建農產品品牌，保持產品信譽在未來將會有巨大的收益空間和更加廣闊的市場。

除了品牌的銷售方式，如今阿里巴巴的農村淘寶計劃同樣不可忽視。通過日益完善的冷鏈物流，農產品能夠快速進城，為農產品直接到達消費端創造了條件，通過顧客向農民、農場下單的方式去掉中間流通環節將大大降低流通成本。同時這種模式也可拓展為農產品定制化，農民根據消費者的訂單進行種植，消費者可實時看看種植狀態，決定何時采摘。這種方式也降低了農業的生產成本和風險。其次可以通過大數據進行市場預測分析市場需求，精準的把握市場目標定位。農業由于種植周期長往往容易造成當前有需求，之后卻產品過剩的周期性問題。通過大數據讓種植戶都了解市場行情、改變信息不對稱現狀，同時也避免了哄抬物價等行為的出現。不僅完成了從通過市場信息不對稱來獲取收益到通過專心提高產品質量滿足客戶需求來獲取收益方式的轉變，而且農民也可以降低風險，避免滯銷。

2.5 盈利模式新型化

盈利模式是產業發展的生命線，我國農業發展水平不高的主要原因就是從事農業活動收益不高還可能存在賠本的風險，往往需要國家提供補貼才能在平穩物價水平下生存。而新形勢下各項技術的發展特別是物聯網技術為降低農業經營成本、提高農產品質量、構建新的盈利方式創建了條件。

以往農民從事生產只能通過銷售農產品獲取利潤，有了物聯網技術的應用就可以通過產品實時檢測提高產品附加值；可以通過多年的種植數據穩定產品質量，分析出一套提高產品質量的解決方案，這對于起步階段的智能種植可獲取的利潤是一個很大的平臺，同時也有很大的上升空間；農民可以分享自己的農產品數據在平臺上，所有的產品成長情況一目了然，當消費者想吃新鮮的農產品可就近采摘，所有土地的情況也是透明的，當有土地限制的情況下可以出租種植或者訂單式種植，這樣的方式最大限度地提高了土地的利用率，以往農民難以變現的固定資產也變成了重要的收入來源。在這種模式的變革下未來農業的前景空間巨大。

3 “十三五”時期農業轉型發展的對策思考

3.1 政策建議

政府作為市場的調控方可以從以下幾方面著手促進農業轉型升級：（1）促進物聯網產業人才的培養，為產業發展提供智庫；（2）健全農村土地流轉制度，加快立法保障農民權益；（3）扶持一批示范性項目，帶動廣大農民積極性；（4）增加農機補貼促進農業機械化。

3.2 企業機遇

新技術的出現必然帶來新的機遇，而近年來農村土地流轉制度更加健全，農業進行商業化運作成為可能，新技術的出現也為原本不熟悉農業的企業實現跨界轉行尋找新的利潤來源創造了的條件。企業可以利用高科技實現生產標準化，從供應種植、到流通銷售各個環節都建立起一套完善的標準制度，打造全產業鏈的高效協同。隨著生活水平的提高、消費群體升級，人們更加注重于品質的需求，而整個市場并沒有形成品質標準，品質不能得到消費者的信任，資金的進入具有了可能性，龐大的市場需求給了企業巨大的發展空間。

4 結論

結合物聯網技術進行新的農業生產方式、建立農產品溯源機制、進行營銷與獲利模式的升級，為我國農業發展的轉型帶來了新的契機。農業物聯網技術的應用改善了農作物的產品品質，提高了土地的產出效率；提供了安全可靠的農產品溯源保障機制；實現了物聯網系統與農機產品的有機結合；提高了農業生產效率；提高了農業抗御自然災害的能力，減輕了農業生產經營損失。物聯網技術在現代農業領域的結合、加快了農業產業的轉型升級，引導農業向規模化、精準化、智能化和節約型的方向發展，為實現集約、高產、高效、優質、生態和安全的農業生產，以及促進農民脫貧致富、為經濟發展注入新動力都有重要意義。

[1]國家統計局．中國統計年鑒．北京：中國統計出版社，2006～2015

[2]賈蕾．以色列農業水資源管理模式和節水經驗．黑龍江農業科學，2015，（2）：156～158

[3]劉海濤．物聯網的“感知中國”之路．網絡傳播，2017，（5）：34～35