武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所張尉 陳鴻 高星星 肖進(jìn)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以及在武漢市標(biāo)準(zhǔn)化工作策略

武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所張尉 陳鴻 高星星 肖進(jìn)

武漢市地處江漢平原，農(nóng)業(yè)資源豐富，自古以來就是著名的“魚米之鄉(xiāng)”，優(yōu)越的自然山水條件為武漢市建設(shè)環(huán)境友好型城市奠定了良好基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大趨勢并結(jié)合武漢市農(nóng)業(yè)優(yōu)勢領(lǐng)域制定具體的標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，可將工作重點從公共領(lǐng)域延伸到私人領(lǐng)域，從重點領(lǐng)域到一般領(lǐng)域，重點從大田種植類基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)一個全市共享的農(nóng)田農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控平臺，再從特色水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行突破，最后逐步完善設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)展規(guī)劃

0 引言

2012年，湖北省就被國家科技部、中組部、工信部列為“國家農(nóng)村信息化示范省”，湖北省在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范方面也多有投入和示范。武漢市地處江漢平原，農(nóng)業(yè)資源豐富，自古以來就是著名的“魚米之鄉(xiāng)”，優(yōu)越的自然山水條件為武漢市建設(shè)環(huán)境友好型城市奠定了良好基礎(chǔ)，先后被列入國家級綜合配套改革試驗區(qū)，國家自主創(chuàng)新示范區(qū)、國家創(chuàng)新型試點城市、國家全面創(chuàng)新改革試驗區(qū)、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，卻鮮有農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)項目立項。

標(biāo)準(zhǔn)的缺失目前對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用產(chǎn)生了比較大的影響。企業(yè)一般采用的私有協(xié)議，尚缺乏完善的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，在產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)集成時無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循，已經(jīng)制約了技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。尤其兼容性互換性差，若是原公司倒閉再換一個公司接手對私有的標(biāo)準(zhǔn)接口不知，就造成資源浪費，監(jiān)管也成問題。

1 國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀和存在的問題

放眼全國，物聯(lián)網(wǎng)是目前信息技術(shù)的前沿?zé)狳c，可廣泛應(yīng)用于交通、電商、金融、家居、建筑、電力、農(nóng)業(yè)、公共安全、醫(yī)療和健康等領(lǐng)域。我國積極主動參與頂層建設(shè)，編制的《物聯(lián)網(wǎng)參考體系結(jié)構(gòu)》2014年9月2日正式通過國際組織ISO/IECJTC1批準(zhǔn)，也意味著我國將在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定中起主導(dǎo)作用。該體系結(jié)構(gòu)下，智能標(biāo)簽RIFD、傳感器、二維碼、云計算等基礎(chǔ)領(lǐng)域，智能家居、安防、環(huán)保領(lǐng)域，物流、交通等行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都有相應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)出臺。筆者曾工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商了解通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史，通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀由曾經(jīng)的2G從各大廠家底層的不兼容，再到3G以及未來4G的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，版本演進(jìn)和各類提案，也是經(jīng)過各種組織機(jī)構(gòu)的不懈努力和各種新技術(shù)的推動進(jìn)步，而基礎(chǔ)通信設(shè)施的改善也促進(jìn)著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

國家很重視物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，也啟動了相應(yīng)的戰(zhàn)略性研究規(guī)劃課題，但由于每個點農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模較小，且沒有形成可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式限制了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。而且農(nóng)業(yè)有自己的特點，且我們國家南方和北方由于氣候條件差異，種植品種不一樣、種植形式不一樣，導(dǎo)致應(yīng)用的模式多種多樣，在符合該頂層設(shè)計的前提還需進(jìn)一步補(bǔ)充完善農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)缺失的標(biāo)準(zhǔn)。

各個省也在制定相應(yīng)產(chǎn)業(yè)和政策。北京成立了物聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，也成立了研發(fā)基地。北京很多企業(yè)，也從產(chǎn)業(yè)角度做一些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局出臺了系列環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)，包括污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋了空氣、水、輻射等污染源，從系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)、通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)、安全方面都做了詳細(xì)的規(guī)范。

安徽省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2013年就報送了27個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)地方標(biāo)準(zhǔn)項目，2015年7月發(fā)布了《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺數(shù)據(jù)交換協(xié)議》《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)終端數(shù)據(jù)交換規(guī)范》《小麥苗、災(zāi)情物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測規(guī)范》，上述省份走在了標(biāo)準(zhǔn)的前列。

2 武漢市農(nóng)業(yè)特點

湖北省統(tǒng)計局的報告指出，2015年，武漢市種植業(yè)穩(wěn)中趨優(yōu)，特色種植業(yè)較快增長。其中糧食生產(chǎn)基本穩(wěn)定，油料和棉花生產(chǎn)下滑；蔬菜綜合生產(chǎn)能力持續(xù)提升；特色農(nóng)產(chǎn)品種植保持較快增長。

畜禽養(yǎng)殖提檔升級，主要畜牧生產(chǎn)小幅下滑。

水產(chǎn)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)繼續(xù)優(yōu)化，名優(yōu)水產(chǎn)品產(chǎn)量快速增長。得益于武漢市的水泊資源條件，2015年，武漢市突出漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，通過優(yōu)化漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局、推進(jìn)漁業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、開展?jié)O業(yè)生態(tài)修復(fù)，提升漁業(yè)健康生態(tài)化養(yǎng)殖水平。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)總體框架需遵守頂層設(shè)計和規(guī)劃，研究方法，自上而下分類，漸進(jìn)細(xì)化，系列協(xié)議。有學(xué)者應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)和模塊化理念，提出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模塊式標(biāo)準(zhǔn)體系框架由基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)三大部分組成[2]。

（1）基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)：總體共性標(biāo)準(zhǔn)和共性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：感知層標(biāo)準(zhǔn)體系；傳輸層標(biāo)準(zhǔn)體系；處理層標(biāo)準(zhǔn)體系；應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)體系。

（3）農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

大田種植物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系；設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系；畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系；水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系；農(nóng)產(chǎn)品物流物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系；以及相關(guān)“模塊”標(biāo)準(zhǔn)。

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特殊性，即受生物性、區(qū)域性、季節(jié)性等因素影響，決定了農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性。因此，對于每種農(nóng)產(chǎn)品，根據(jù)GB/T12366-2009《綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作指南》，實施農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)綜合體，農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)綜合體一般包括種子、生產(chǎn)、產(chǎn)品等方面標(biāo)準(zhǔn)。即每個“模塊”為一種農(nóng)產(chǎn)品如家畜、家禽、魚、糧食、水果、蔬菜等的標(biāo)準(zhǔn)綜合體。各自不同農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，與相應(yīng)的“模塊”組合起來就構(gòu)成完整的標(biāo)準(zhǔn)體系框架。這種形式可以認(rèn)為是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的一種有機(jī)結(jié)合，從而形成“大農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化”。筆者非常贊同上述框架，且較易于實施和并行設(shè)計。

4 武漢市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作策略

標(biāo)準(zhǔn)的缺失目前對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用產(chǎn)生了比較大的影響。企業(yè)一般采用的私有協(xié)議，尚缺乏完善的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，在產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)集成時無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循，已經(jīng)制約了技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)是對技術(shù)研發(fā)的總結(jié)和提升，也是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先決條件。武漢市發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，必須要加快相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定。

針對武漢市農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和農(nóng)業(yè)優(yōu)勢，以及市級標(biāo)準(zhǔn)的工作目標(biāo)，結(jié)合武漢市優(yōu)勢領(lǐng)域制定具體的標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，應(yīng)將工作重點從公共到私人領(lǐng)域，從重點領(lǐng)域到一般領(lǐng)域，具體宜重點關(guān)注以下領(lǐng)域：

4.1 大田種植類基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)

大田種植，屬于公共領(lǐng)域，且相關(guān)信息可共享，依據(jù)武漢市土地利用總體規(guī)劃（2006～2020年）到2020年[3]，確保全市耕地保有量不低338 000 hm2（507萬畝），基本農(nóng)田保有面積264 500 hm2。為全面貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，如何統(tǒng)籌區(qū)域土地利用，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和布局，提高土地集約利用水平，掌握農(nóng)田農(nóng)業(yè)環(huán)境信息成為決策的基礎(chǔ)。

2015年武漢市江夏區(qū)建設(shè)了一批農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)自動采集基站，集土壤、環(huán)境、氣象信息采集于一體的綜合信息采集基站接入數(shù)據(jù)指揮中心。后續(xù)也會陸續(xù)建設(shè)更多的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)自動采集基站，形成覆蓋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的匯總和更高層次的應(yīng)用處理。

進(jìn)入武漢市場的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)眾多，以農(nóng)信通集團(tuán)為首的各類企業(yè)都是基于各自示范項目來開展實施，公司業(yè)務(wù)以定制為主，企業(yè)之間沒有公開標(biāo)準(zhǔn)接口，無法共享資源，缺乏可復(fù)制性。政府如何引導(dǎo)出臺公共接口規(guī)范迫在眉睫。因此第一重點要放在大田農(nóng)業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上，需整合農(nóng)業(yè)小氣象、環(huán)境、土壤信息標(biāo)準(zhǔn);第二就是大田智能水肥一體化標(biāo)準(zhǔn)，能大大地減少勞動力投入。并整理針對大田種植專用傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、大田種植感知數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、大田作物生產(chǎn)感知數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。

4.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

武漢市是著名的水鄉(xiāng)，其淡水資源非常豐富，2015年全年水產(chǎn)品總產(chǎn)量52.46萬t，比2014年增長3.8%。以河蟹、鱖魚、黃顙魚、鲌類、蝦類、中科3號鯽魚、浦江1號鳊魚等一系列新品種新模式的養(yǎng)殖面積達(dá)到75.60千hm2，較2014年增加近1.30千hm2，其中河蟹養(yǎng)殖面積達(dá)到48.00千hm2。鱖魚產(chǎn)量增長23.9%；鯰魚產(chǎn)量增長10.3%；黃顙魚產(chǎn)量增長13.3%。2015年武漢市水產(chǎn)名優(yōu)比重比2014年提高1個百分點，達(dá)到72%。稻田養(yǎng)殖面積9.80千hm2，比2014年分別增長8.3%[2]。

水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)體系出臺也迫在眉睫，主要包括水產(chǎn)養(yǎng)殖專用傳感設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖感知信息傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖感知數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)等。

4.3 設(shè)施蔬菜園藝物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

武漢市蔬菜也是主要的來源，除大田種植外還有設(shè)施溫室種植，其標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)施園藝專用感知設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與接口規(guī)范、設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等。

4.4 畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

主要包括畜禽養(yǎng)殖專用數(shù)據(jù)采集與傳感設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、畜禽養(yǎng)殖感知信息傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、畜禽養(yǎng)殖感知分析標(biāo)準(zhǔn)、畜禽養(yǎng)殖環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)4部分。

5 結(jié)束語

武漢市農(nóng)田農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)圍繞武漢市耕地保有量[3]（不低于338 000 hm2）建設(shè)總體目標(biāo)，建設(shè)一個全市共享的農(nóng)田農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控平臺，完成農(nóng)田基礎(chǔ)信息的獲取和處理，該信息是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的起點，并充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助先進(jìn)的傳感設(shè)備，整合現(xiàn)有信息資源，以感知為先、傳輸為基、計算為要、管理為本。建省、市、區(qū)、村四級環(huán)境監(jiān)控中心，構(gòu)建一個統(tǒng)一管理、信息共享、決策支持的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)平臺，實時采集各類環(huán)境數(shù)據(jù)，掌握全市農(nóng)田農(nóng)業(yè)環(huán)境動態(tài)，為農(nóng)民精細(xì)耕種提供信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)，為土壤墑情預(yù)警預(yù)報提供支撐，為改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成農(nóng)業(yè)環(huán)境信息互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)，提高農(nóng)田使用效率。實現(xiàn)全市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控的信息化、納入統(tǒng)一監(jiān)管。然后再逐步深入漁業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。

當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是不斷發(fā)展和演進(jìn)的，要用發(fā)展的眼光看待問題，或許等5G技術(shù)，ipv6發(fā)展完善，每一粒沙子都有其IP地址，萬物真正實現(xiàn)互聯(lián)互通，或許也就不存在跨行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)定制。

[1]湖北省統(tǒng)計局.2015年武漢市都市農(nóng)業(yè)重結(jié)構(gòu)優(yōu)化謀特色發(fā)展.

[2]楊林.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2014(2).

[3]武漢市土地利用總體規(guī)劃（2006-2020年）.

2016-12-04)