楊琰軍

(國家統(tǒng)計局兵團農八師調查隊，新疆石河子832000)

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后人類面臨的又一發(fā)展契機，被稱為改變人類社會生活的技術之首。目前世界各國對物聯(lián)網(wǎng)給寄予了高度的重視。奧巴馬上臺之后把物聯(lián)網(wǎng)確立為新一輪國際競爭的戰(zhàn)略關鍵點;在我國，溫家寶總理2009年視察無錫物聯(lián)網(wǎng)研究中心指出，盡快建立我國的“感應中國”的中心。自此，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為我國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，次年并寫入政府工作報告。

我國物聯(lián)網(wǎng)的研究幾乎是與國外發(fā)達國家相同步進行的。中國科學院中國科學院中國新農村信息化研究中心是較早開展物聯(lián)網(wǎng)研究的科研單位，他們于2009年開始進行了大田農業(yè)的精準生產(chǎn)和管理系統(tǒng)的開發(fā)研究，基本實現(xiàn)了土壤信息的快速獲取、大田資源苗情、墑情的實時監(jiān)控、水肥藥的自動澆灌、產(chǎn)量分布的自動測量、農資、農產(chǎn)品的可溯源、物流智能配送可追蹤，改造了傳統(tǒng)農業(yè)的產(chǎn)手段，推進了農業(yè)生產(chǎn)向精細化、生產(chǎn)手段智能化、經(jīng)營網(wǎng)絡扁平化、技術服務遠程化的發(fā)展，指明了未來我國農業(yè)發(fā)展的方向。兵團農業(yè)經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，雖然農業(yè)綜合機械化水平和節(jié)水灌溉技術走在全國的前列，但農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率、農產(chǎn)品物流網(wǎng)絡和農產(chǎn)品的標準化水平與發(fā)達國家還有很大的差距，為了從根本上解決以上的問題，提高兵團農業(yè)的整體發(fā)展水平，本文試圖運用物聯(lián)網(wǎng)這一新的技術，從理論上構建物聯(lián)網(wǎng)技術支持上的兵團農業(yè)生產(chǎn)運行體系，促進兵團農業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，實現(xiàn)兵團農業(yè)的跨越式發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)的涵義、特征以及在兵團農業(yè)中的應用現(xiàn)狀

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的涵義

物聯(lián)網(wǎng)又稱傳感網(wǎng)，英文名稱叫“Internet of Thing”，簡稱IOT，1999年在美國首次被提出，2005年在信息社會世界峰會上國際電信聯(lián)盟(ITU)正式發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)基礎上利用射頻識別(RFID)技術、無線通信技術、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行物于物、人與物之間信息的交換，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)測和管理的一種網(wǎng)絡。在這個網(wǎng)絡中無需人工的干預就能實現(xiàn)物品間的交流。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術的簡介

從技術架構上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡層和應用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關構成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。網(wǎng)絡層由各種私有網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當于人的神經(jīng)中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，它與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網(wǎng)絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)能力水平，改善人與自然的關系。

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有鮮明的特征:首先，它是各種感知技術的廣泛集成。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。其次，它是各種各種異構網(wǎng)絡技術和網(wǎng)絡協(xié)議的集成。物聯(lián)網(wǎng)要將物體的信息實時準確地傳遞出去，在傳輸過程中為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應各種異構網(wǎng)絡和協(xié)議。最后，物聯(lián)網(wǎng)是各種信息加工、分析和處理技術的集成。物聯(lián)網(wǎng)可以從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以滿足用戶的不同需求。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術在兵團農業(yè)中的應用現(xiàn)狀

當前來看，物聯(lián)網(wǎng)技術在兵團農業(yè)中的應用主要是指“智能農業(yè)”。1999年，面對激烈的國內外農業(yè)競爭，兵團提出了“智能化農業(yè)信息技術應用示范工程”，該項目以農八師石河子市為中心示范區(qū)，農一師、農二師、農六師、農七師等五個師為輻射區(qū)，建立了1個中心師范團、22個示范團場。十幾年來，在兵團黨委和有關部門的共同努力下，結合兵團農業(yè)規(guī)模化、現(xiàn)代化、集約化的特點，已經(jīng)在兵團部分團場先后建立了基于Internet的開放分布式智能化農業(yè)專家網(wǎng)絡、棉花綜合管理專家系統(tǒng)、小麥綜合管理專家系統(tǒng)和棉花病蟲害診斷防治多媒體系統(tǒng)，它們分別為部分師局、團場和連隊提供農作物和畜產(chǎn)品生產(chǎn)的專家技術信息服務、農業(yè)種植的優(yōu)化方案、農作物生長和農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了精準播種、精準施肥、精準澆水、精準施藥和精準收獲?！爸悄苻r業(yè)”雖然代表未來農業(yè)的發(fā)展方向，也給兵團農業(yè)的發(fā)展給了很好的指導和啟示的作用，但由于兵團團場基礎網(wǎng)絡建設相對落后、農戶文化素質不高、技術人才和資金短缺，“智能農業(yè)”在兵團的推廣速度相對很慢，當前只有在一些示范團場的部分區(qū)域得到了推廣，大部分團場還沒有得到推廣，即使在一些推廣的團場，也由于以上問題的存在，實施的效果也不盡理想，造成了人財物的浪費。

2 兵團農業(yè)發(fā)展存在的問題

經(jīng)過幾代兵團人的不懈努力，兵團農業(yè)得到了快速長足的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)處于我國領先水平。但需要引起注意的是隨著兵團農業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，農業(yè)未來發(fā)展的空間越來越小，發(fā)展變得越來越難，進入了一個發(fā)展的瓶頸期。在這種情況下，就需要創(chuàng)新思維，改革傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，建立新的生產(chǎn)模式。為此，本文從構建農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的視角，分析當前兵團農業(yè)發(fā)展存在的一些不足，進而為構建兵團農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供參考。

2.1 農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率不高

農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率主要就是指土地、水和人力等要素的利用效率。不可否認，兵團農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率與我國整體水平相比還是具有一定的優(yōu)勢，特別是節(jié)水灌溉的推廣使得農業(yè)用水的效率大大提高，但是如果考慮到兵團所處的自然環(huán)境和要素總量的約束，就會發(fā)現(xiàn)兵團農業(yè)在生產(chǎn)要素的利用效率方面還需不斷的提高。在土地利用方面，張風麗，程剛等(2006)從投入強度、產(chǎn)出效果、利用程度、可持續(xù)利用4個層次構建了耕地集約利用評價指標體系，采用層次分析法確定各指標權重，對兵團近7年來耕地利用現(xiàn)狀及動態(tài)變化趨勢進行評價。結果表明，兵團耕地集約利用度總體呈上升趨勢，但與最高利用水平仍有差距。在農業(yè)用水方面，兵團勘測規(guī)劃設計研究院(2004)一項研究表明，兵團農業(yè)水利用系數(shù)0.452，水分生產(chǎn)效率為0.82kg/m3，雖然兵團農業(yè)用水利用系數(shù)高于全國平均值0.43，但與與發(fā)達國家相比，水分利用效率仍低。農業(yè)生產(chǎn)要素利用較低對生產(chǎn)要素相對匱乏的兵團來說不僅是生產(chǎn)要素資源的浪費，也是一種破壞性、不可持續(xù)性的利用，違背了現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)的基本要求，也不利于兵團經(jīng)濟的健康發(fā)展。在農業(yè)用工方面，近年隨著兵團人口的外流河老齡化程度的不斷加重，兵團各行各業(yè)都不同程度出現(xiàn)了勞動力短缺的問題，嚴重的制約了兵團社會經(jīng)濟的發(fā)展。農業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)相比作為一個弱質產(chǎn)業(yè)，勞動力短缺的程度更為嚴重。為此，兵團通過大力發(fā)展農業(yè)機械化，減小勞動力的缺口，雖然取得了一定的成效，但由于機械化普及的范圍和實施的環(huán)節(jié)有限，在一些區(qū)域和特定的時間段勞動力短缺的問題依然較為突出，成為了長期制約兵團農業(yè)發(fā)展的一個因素。

2.2 農產(chǎn)品物流網(wǎng)絡還不健全

得益于得天獨厚的光熱資源，兵團的農產(chǎn)品具有很高的品質，在國內外市場具有很強的競爭力。但由于相關政策缺失、信息網(wǎng)絡建設不足、物流設備和儲藏加工技術落后，無法形成健全的物流網(wǎng)絡和農產(chǎn)品的溯源機制，無法形成自己的產(chǎn)品品牌，致使兵團的優(yōu)質農產(chǎn)品很難進入國內外一些高端市場，大多流向產(chǎn)地附近的的一些小型低端市場，無法將產(chǎn)品品質優(yōu)勢轉化為品牌優(yōu)勢和價值優(yōu)勢，農產(chǎn)品附加值普遍不高，農戶收入受到影響，挫傷了農戶進行農業(yè)生產(chǎn)投入的積極性。意識到這一問題之后，近年來兵團雖然加大了但農業(yè)物流體系建設的力度，但整體水平提高緩慢。具體表現(xiàn)為以下的幾個方面:第一，各個地區(qū)物流網(wǎng)絡建設的水平參差不齊。第二，物流網(wǎng)絡的建設缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，存在著重復建設的問題。

2.3 農業(yè)標準化體系還未建立

農業(yè)標準化在提高農產(chǎn)品質量安全水平、推進農產(chǎn)品質量認證、實施農產(chǎn)品市場出口、保障人民消費安全和調控農產(chǎn)品國際貿易等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。我國加入WTO以后，對兵團農業(yè)的沖擊是很明顯的。由于兵團農業(yè)長期受“棉花經(jīng)濟”思想的影響，造成農業(yè)結構單一，特色不明顯，抗風險能力弱。加之質量意識淡漠，缺乏叫得響的品牌，致使兵團農業(yè)競爭力弱。因此，為實施名牌戰(zhàn)略，結合兵團農業(yè)結構調整，建立健全農業(yè)標準化體系，加快兵團農業(yè)標準化發(fā)展的步伐。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在兵團現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展中的應用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)在提高農業(yè)生產(chǎn)要素利用效率方面的應用

物聯(lián)網(wǎng)技術在提高農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率方面已經(jīng)運用較為廣泛和成熟，主要是指智能農業(yè)，包括精準農業(yè)的應用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠程監(jiān)測和遙感系統(tǒng)。智能農業(yè)是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農作物溫室內的溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)進行實時采集，自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。同時在溫室現(xiàn)場布置攝像頭等監(jiān)控設備，實時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G手機，隨時隨地觀察現(xiàn)場情況、查看現(xiàn)場溫濕度等數(shù)據(jù)和控制遠程智能調節(jié)指定設備?，F(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，一方面為農業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測、對環(huán)境進行自動控制和智能化管理，根據(jù)土壤的檢測結果來選擇適宜的農作物和與之匹配的其他生產(chǎn)要素提供科學依據(jù)。另一方面，智能化的管家系統(tǒng)適時的調整農作物水、肥、光、熱等要素的供給，避免人工檢測的勞動，節(jié)省了勞動，從整體上提高了農業(yè)生產(chǎn)要素的利用效率，實現(xiàn)了農業(yè)生產(chǎn)的精細化管理。對當前兵團農業(yè)的生產(chǎn)來說，這一技術具有重要的意義。針對兵團當前農業(yè)生產(chǎn)要素利用效率不高的問題，物聯(lián)網(wǎng)可以適時的采集農作物的水、肥和土壤情況，遠程控制和調節(jié)水、肥等要素的供給和選擇種植適宜的作物，可以提高水、土地和生產(chǎn)要素的綜合利用效率。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)在推進兵團農業(yè)標準化方面的應用

物聯(lián)網(wǎng)在推進農業(yè)標準化方面的應用主要是指農產(chǎn)品的安全溯源系統(tǒng)，是一個從原料到終端用戶全過程中各種相關信息進行記錄存儲的質量保障系統(tǒng)。當產(chǎn)品質量出現(xiàn)問題時，可通過產(chǎn)品的身份標識快速有效地查詢到問題的環(huán)節(jié)，實施有效的措施。可追溯系統(tǒng)既是產(chǎn)品質量的追溯體系，也是產(chǎn)品質量過程控制體系。由于這一質量保障系統(tǒng)本身就是一系列生產(chǎn)、加工、包裝和銷售標準的集成，所以通過這一系統(tǒng)，可以大大的提高農產(chǎn)品的標準化水平。在此基礎之上，結合新疆優(yōu)質的農產(chǎn)品資源和豐富的自然資源，一方面，可以打造一些具有新疆特色的農產(chǎn)品品牌，打入國外高端農產(chǎn)品市場，提高農產(chǎn)品的附加值，帶動兵團農業(yè)的發(fā)展。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)的可追溯系統(tǒng)也為農產(chǎn)品質量提供了強有力的保證，成功塑造兵團農產(chǎn)品品牌，增加農產(chǎn)品品牌的價值，為實現(xiàn)兵團農業(yè)“走出去”戰(zhàn)略打下了堅實的基礎。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)在完善兵團農產(chǎn)品物流中的應用研究

物聯(lián)網(wǎng)在兵團農產(chǎn)品物流中的應用主要是指“三網(wǎng)合一”，即因特網(wǎng)、網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及農產(chǎn)品物流信息網(wǎng)，通過對這三個網(wǎng)絡的建設和整合，構筑農產(chǎn)品供應鏈管理新平臺。通過因特網(wǎng)可以構筑在信息高速流轉時代的技術平臺。通過物聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)可以實現(xiàn)對每一種農產(chǎn)品的實時監(jiān)控，對物流體系進行管理，不僅可對農產(chǎn)品在供應鏈中的流通過程進行監(jiān)督和信息共享，還可對農產(chǎn)品在供應鏈各個環(huán)節(jié)的信息進行分析和預測。最后，要充分運用農產(chǎn)品物流信息網(wǎng)強化追溯、預警和信息發(fā)布，逐步建立起農產(chǎn)品質量安全綜合管理信息平臺。建立起一個“以生產(chǎn)技術檔案為管理平臺、以產(chǎn)品追溯條碼為信息傳遞工具、以產(chǎn)品追溯標簽為表現(xiàn)形式、以查詢系統(tǒng)為市場服務手段”的農產(chǎn)品質量安全追溯系統(tǒng)。通過建立農產(chǎn)品質量安全追溯信息平臺，逐步實現(xiàn)農產(chǎn)品質量信息可查詢，質量安全可追溯，問題產(chǎn)品可召回。這既是企業(yè)針對新的市場形勢的一種策略，同時也是農產(chǎn)品物流管理在高科技技術背景下的一次觀念更新和對長遠發(fā)展目標的鎖定。

4 構建兵團物聯(lián)網(wǎng)技術體系的準備措施

以上的分析可以得出，物聯(lián)網(wǎng)在兵團農業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都有著相當廣泛的應用，有很大的市場潛力。在種植初期，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分析實時的土壤信息來選擇宜植的農作物;育秧階段可實時查看溫度濕度、土壤含水量等信息，可通過智能手機和電腦對各種設備進行遠程控制;灌溉階段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)作物水分需求的實時監(jiān)控，全方位掌握雨情、水情信息，為合理灌溉提供技術支持;在農產(chǎn)品的收獲階段，應用物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對成熟農產(chǎn)品的準確定位，實時掌握各種收割設備的運行狀況和位置信息，達到農機設備運行效率最大化，降低收獲成本;農產(chǎn)品加工階段，對綠色食品進行加工監(jiān)控并對成品進行溯源管理;農作物運輸階段，可對車輛進行位置信息查詢和位置監(jiān)控，及時了解車輛內外情況和車內溫濕度，保證在保質、保鮮的前提下將農產(chǎn)品運送到客戶的手中。

4.1 建立政府主導的商業(yè)模式

任何一項新的技術做大做強，都必須有一個好的商業(yè)模式。目前，農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用主要有3種模式:運營企業(yè)做的示范性項目，由運營企業(yè)買單;農業(yè)主管部門推動的項目，由農業(yè)主管部門買單;一些有需求的大型農場為自己的物聯(lián)網(wǎng)應用買單。三種模式各有特點，適用于不同的情況。對兵團來說，特殊的體制決定了政府在推廣技術方面具有很強的組織動員能力，所以更加適合農業(yè)主管部門推動型的模式，由兵團政府出面組織動員各師所轄的團場參與其中，當然前期的投入就必須有兵團政府解決，這可能是構建農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的問題之一。當然，前期的投入政府也可以和一些相關機構進行合作完成。比如，基礎互聯(lián)網(wǎng)的建設政府可以和通訊企業(yè)合作投入，等運營以后，通訊企業(yè)可以收取相應的通訊費用，回收企業(yè)前期的投入。另外，如技術的研發(fā)也可以通過這種方式進行，政府前期可以通過財政支持有研發(fā)實力的企業(yè)進行物聯(lián)網(wǎng)相關技術的研發(fā)，降低企業(yè)研發(fā)的投資風險，不僅實現(xiàn)了農業(yè)技術的革新，同時帶動了相關企業(yè)的發(fā)展，也促進了兵團農業(yè)的發(fā)展。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術推廣模式

4.2 大力引進技術人才

一項技術的革新，最終的落腳點都是人類智慧的結晶。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為未來農業(yè)發(fā)展的主流模式，必須有大量技術人才的支撐。長期以來，兵團由于遠離內陸，交通信息不夠發(fā)達，信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較為落后，信息技術人才相對短缺，不利于物聯(lián)網(wǎng)技術的研發(fā)、推廣和實踐，必然成為制約物聯(lián)網(wǎng)建設的一個主要因素。為此，就需要政府和企業(yè)在引進技術人才方面加大力度，建立起支撐物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)和推廣的技術人才團隊。

4.3 中央政府加大對兵團農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設的轉移支付的力度

黨政軍企合一的兵團沒有稅收權，卻承擔著轄區(qū)和系統(tǒng)內社會事業(yè)的各項支出，事權和財權嚴重不相匹配，收支壓力很大。因此，兵團農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設初期的投資只能依靠中央政府的轉移支付，而不能寄希望于企業(yè)和團場農戶。企業(yè)考慮到農業(yè)生產(chǎn)的弱質性和物聯(lián)網(wǎng)前期投資的風險和規(guī)模，必然沒有積極性進行此項投資，而農戶由于經(jīng)濟實力的限制更不可能進行此項投資。

4.4 完善邊遠團場基礎網(wǎng)絡建設

物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)為載體的管理系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的范圍決定著物聯(lián)網(wǎng)覆蓋的范圍。為了在兵團農牧團場推廣物聯(lián)網(wǎng)技術服務體系，必須改變當前兵團部分邊境、貧困團場基礎網(wǎng)絡無法覆蓋的問題，為物聯(lián)網(wǎng)的全覆蓋建立強有力的物質基礎保障。當然，這一工作必須有兵團政府和網(wǎng)絡公司的合作完成，網(wǎng)絡公司考慮到基礎網(wǎng)絡使用的效率和投資收益率，必然沒有積極性在一些人口稀少、經(jīng)濟落后的邊境團場進行基礎網(wǎng)絡建設投資，所以只能通過政府與網(wǎng)絡公司的合作來完成，兵團政府通過在資金和政策方面給于網(wǎng)絡公司一定的支持來促成這一工程的實施。

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