劉曉杰

摘? 要? 我國精準農業(yè)模式在農業(yè)中的比重正逐步加大，物聯網技術引入農業(yè)生產和科研勢在必行，農業(yè)物聯網對于構建智能農業(yè)，使現代農業(yè)從粗放型向集約型生產經營方式轉變，確保農產品質量安全等方面具有十分重要的意義。通過對福建省農業(yè)物聯網產業(yè)政策環(huán)境、經濟環(huán)境、技術環(huán)境等進行分析，得出福建省農業(yè)物聯網的基本態(tài)勢是部分企業(yè)的成熟技術已成功應用于農業(yè)領域。同時，在物聯網產業(yè)持續(xù)增長的背景下，各類研究機構先后成立，農業(yè)物聯網示范應用步入規(guī)模拓展階段。在示范應用方面，以福建省林業(yè)物聯網為例，試圖為福建省農業(yè)物聯網應用的拓展提供思路。

關鍵詞? 農業(yè)物聯網;產業(yè)環(huán)境;智能農業(yè);福建省

中圖分類號：F307.2;TP311? ?文獻標志碼：C? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.34.036

物聯網在農業(yè)領域應用中，主要被用于收集包括土壤濕度、氮濃度、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓等信息并將這些信息傳遞到中央控制設備供農業(yè)生產者決策和參考，從而確保農作物生長環(huán)境穩(wěn)定，減少農藥化肥使用量，從而達到節(jié)約環(huán)保和產品質量提升的目的。除此之外，農業(yè)物聯網還將被廣泛應用于農產品質量安全保障和農業(yè)生產環(huán)境的改善，這都直接關系到農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人們的身體健康等。因此，農業(yè)物聯網正日益受到社會各方的密切關注。

1 農業(yè)物聯網的概念

物聯網可應用于公共管理和服務上，其中在農業(yè)生產特別是精準農業(yè)生產方面的應用越來越廣泛。精準農業(yè)生產的各種應用統(tǒng)稱農業(yè)物聯網。農業(yè)物聯網的最終目的是完善基層農技推廣和服務體系，提升農業(yè)生產效率，提高管理水平，理順交易流程和提高物流等各環(huán)節(jié)智能化程度等。其技術實現辦法是提供新一代技術支撐平臺，通過物聯網技術實現對農作物生長信息、農產品生產過程數據、農產品物流信息的獲取，實現對農業(yè)信息技術的運用，使農業(yè)生產的基本要素與農作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保以及農民教育相結合[1]。

農業(yè)物聯網中的“物”包括4個方面：農田（林場）、傳感器網絡、數據管理終端和智能手機。構建農業(yè)物聯網的目的是將這4種“物”連接，使農田（林場）能夠成為網絡中的一個可觀測終端。農業(yè)物聯網的連接包括3個層面：1）直接測量。通過傳感器網絡采集溫濕度和光照，再通過數據管理終端歸納、分析數據，最后通過智能手機實現數據的實時查看、分析和管理。2）數據集成。將氣象監(jiān)測獲取的數據與無線傳感器采集到的數據結合，建立特征點數據與環(huán)境數據的對應關系，使研究人員更好地了解農田各參數之間的關系。3）數據的開放與共享。利用互聯網將數據開放，為更廣泛的應用提供數據支持[2]。

2 福建省農業(yè)物聯網產業(yè)環(huán)境分析

2.1 政策環(huán)境分析

福建省信息化局制定的《福建省加快物聯網發(fā)展行動方案（2010—2012年）》提出，跟蹤國際物聯網技術發(fā)展方向，根據福建省實際，結合產業(yè)發(fā)展帶動，擇優(yōu)選擇建設一批物聯網行業(yè)性應用示范工程，堅持成熟一個、推進一個，實現以市場帶開發(fā)，以發(fā)展拓空間，以需求促產業(yè)[1]?！陡＝ㄊ〖涌煳锫摼W發(fā)展行動方案（2013—2015年）》則提出，福建省著力于全面推進物聯網示范應用，到2015年，在工業(yè)、農業(yè)、能源、交通物流、生態(tài)保護、民生服務等重點領域建成一批規(guī)模化典型應用示范工程，重點培育15家以上物聯網服務商、高端傳感和網絡設備制造商，1家以上物聯網龍頭企業(yè)。2016年，《福建省人民政府關于加快物聯網產業(yè)發(fā)展八條措施的通知》提出，要強化創(chuàng)新支撐、打造特色平臺、扶持龍頭發(fā)展、支持創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新、拓展全國市場、加快培育人才和加大財稅支持，實施物聯網產業(yè)核心技術重大專項，每項最高支持500萬元，推動福州市與行業(yè)龍頭共建窄帶物聯網開放實驗室，最高支持1 000萬元。

2.2 經濟環(huán)境分析

物聯網經濟環(huán)境日趨優(yōu)化，簽約項目增加，簽約金額不斷攀升。2017年福建省發(fā)展和改革委員會啟動了建設數字福建物聯網領域首批重點實驗室，首批遴選了11個高校實驗室啟動物聯網，在福建省經信委和福州市人民政府的指導下，由新大陸集團牽頭成立的福建省物聯網產業(yè)聯盟，掛牌成立物聯網產業(yè)促進中心。2011年福建省信息化局共征集簽約項目34個，簽約金額達25.64億元，涉及技術合作、公共平臺建設等方面，其中投資1億元以上項目有4項。經過這幾年的發(fā)展，福建省的物聯網產值達800億，而馬尾全區(qū)物聯網產值為540億，約占福建全省的3/4。2016年福建省政府出臺的《福建省人民政府關于加快物聯網產業(yè)發(fā)展八條措施的通知》明確提出，到2020年，福建省物聯網產業(yè)力爭產值達到1 000億元[2]。

2.3 技術環(huán)境分析

2.3.1 各大研究機構相繼成立，各大院校物聯網專業(yè)相繼設立，研究機構之間、院校之間的合作日益加強

福建省省內高等院校近幾年在物聯網核心技術RFID（電子標簽及無線射頻識別）領域的探索不斷在深入，如廈門市依托廈門大學成立廈門射頻識別研究中心，依托集美大學成立了廈門工程技術研究中心等。這2個研究機構均在其研究領域的前沿不斷地研究和探索，具備國際先進的射頻實驗儀器，依托廈門大學和集美大學的研究人員和研究生的人才優(yōu)勢，為RFID技術研究和產品開發(fā)打下了堅實的基礎[3]。福建信息職業(yè)技術學院成立了RFID應用研究中心，同樣致力于RFID技術的研究和產品開發(fā)。在教學培養(yǎng)方面，福建信息職業(yè)技術學院引進了臺灣建國科技大學RFID應用系統(tǒng)及教材，RFID應用研究中心為產品研發(fā)配備了天線、讀寫器、電子標簽、網絡分析儀、PDA、頻譜分析儀及RFID芯片開發(fā)工具等，致力于為福建省培養(yǎng)大量的RFID應用型人才。

2.3.2 物聯網基礎設備生產商不斷增多

在企業(yè)方面，新大陸、星網銳捷、聯迪公司的研發(fā)團隊在電子標簽、讀卡器、信息識別終端等方面的研發(fā)及應用已處于國內前列。電子標簽生產商方面，廈門信達匯聰是較為專業(yè)的電子標簽生產企業(yè)，這個公司從歐洲引進了倒貼式電子標簽封裝生產線，為國內首條該類標簽生產線，年產電子標簽能力達千萬片，大幅度降低了電子標簽的成本。福州兆科智能卡公司為電信運營商批量提供的智能卡（SIM卡、充值卡、愛貝通卡）已在國內廣泛應用。福建聯迪商用設備在RFID讀寫設備生產方面具備量產的能力。新大陸電腦股份有限公司二維碼智能識讀機具已占農業(yè)部動物溯源市場的一半以上。星網銳捷公司開發(fā)的手持式智能電子標簽讀卡器及微波段射頻SIM讀卡器，已經成功應用于電子門票、門禁等場所。此外，還有一些做應用端的廠商也自行生產GPS及讀寫設備，但由于福建省市場培育較慢，導致這個環(huán)節(jié)專業(yè)化程度不高。

通過對福建省農業(yè)物聯網產業(yè)政策環(huán)境、經濟環(huán)境、技術環(huán)境分析進行分析可知，福建省農業(yè)物聯網的基本態(tài)勢是部分企業(yè)的成熟技術已成功應用于農業(yè)領域。同時，在物聯網產業(yè)持續(xù)增長的背景下，各類研究機構先后成立，農業(yè)物聯網示范應用步入規(guī)模拓展階段。農業(yè)物聯網中的“物”包括4個方面：農田（林場）、傳感器網絡、數據管理終端和智能手機，以下即以此為基礎，對農業(yè)物聯網在福建省林業(yè)生產領域的應用展開初探。

3 福建省農業(yè)物聯網在林業(yè)中的應用初探

林業(yè)物聯網應該由互聯網、傳感網、信息技術、智能網、林業(yè)技術共同組成，是利用各種網絡信息技術、傳感識別技術、智能信息處理技術的集成應用，以促進林業(yè)生態(tài)建設，保障生態(tài)安全，實現生態(tài)文明，提高林業(yè)生產的產量、質量、效益和可持續(xù)性能力的交叉學科。

福建省林業(yè)產業(yè)發(fā)達，年產商品木材近600萬立方米、毛竹2億多根，人造板、松香、活性炭等主要林產品產量均居全國前列。省級產業(yè)化龍頭企業(yè)85家、境內外上市林業(yè)企業(yè)15家。福建省涉林人口約占農民總數的3/4，涉林收入是農民增收的重要途徑，2011年農民人均涉林收入2 082元、增加365元，約為福建全省農民增收貢獻5個百分點。福建省林業(yè)用地0.091億公頃、占土地總面積75.3%，素有“八山一水一分田”之稱。有林地面積0.077億公頃，森林覆蓋率達63.1%、居全國第一，其中竹林99.33萬公頃、居全國第一;森林蓄積量4.84億立方米、居全國第七，其中人工林蓄積量1.96億立方米、居全國第一。

人類要治理水土流失、促進降雨、進化空氣、維護糧食與水資源安全、減輕洪澇災害，要應對氣候變化、防沙治沙、提供可再生資源、保護生物多樣性，林業(yè)將發(fā)揮不可替代的作用。發(fā)展現代農業(yè)必須推進林業(yè)信息化。福建省林業(yè)資源豐富，具備較好的物聯網政策、經濟和技術產業(yè)環(huán)境，數字林業(yè)的物聯網應用可以從火災預防、森林生態(tài)管理、產銷管理著手。

3.1 預防森林火災

森林火災的危害十分嚴重，不僅會造成森林與周邊人員的財產損失，而且會嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，導致森林小氣候的變化。按照世界糧農組織對世界47個國家的調查結果表明，1981—1990年，年均火燒面積為713 km2，已經造成了嚴重的經濟損失，對生態(tài)環(huán)境造成了很大的危害。福建省2011年1—9月發(fā)生森林火災340起，其中一般火災14起，較大火災324起，重大火災2起，過火面積8 835.7 hm2，受害面積6 179.8 hm2?；馂陌l(fā)生率是每10萬公頃約4.14次[4]。起火原因一般是氣候持續(xù)高溫，林內植被干燥，可燃物載量急劇增多，以及煉山造林等大量的林事用火等。

在森林火災監(jiān)測中通常需要對森林里各個地點的風速、溫度、濕度等參數進行檢測，發(fā)生火災時還需要精確地定位火災地點。由于福建省森林覆蓋面積較大，環(huán)境惡劣，多數地方無人值守，因此無線傳感網在森林火災與生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中的應用勢在必行。無線傳感器網絡結點體積小、價格低，可以在整個森林大面積、多結點設置。每個傳感器結點能夠準確、及時地將采集的環(huán)境數據匯總到基站。當發(fā)生森林火災時，無線傳感器網絡可以將準確的起火位置與環(huán)境狀態(tài)信息傳給消防指揮中心。消防指揮中心可以有效地調度和指揮消防工作，達到減輕森林火災帶來的災害程度，將人員傷亡和物資的損失降到最小的目的。

另外，利用網絡中通信定位模塊的多模移動信息采集終端，提供全網節(jié)點定位和林火撲救人員的實時定位跟蹤;還可結合GIS，將現場動態(tài)信息與應急聯動綜合數據庫和模型庫的各類信息融合，依據現場環(huán)境及林火蔓延模型，形成較為完備的事件態(tài)勢圖，對林火蔓延方向、蔓延速率、危險區(qū)域、發(fā)展趨勢等進行動態(tài)預測，進而為輔助決策提供科學依據，提高應急聯動系統(tǒng)的保障能力，最大程度地預防和減少森林火災及其造成的損害[5]。

3.2 森林資源生態(tài)管理

通過傳感設備對森林生態(tài)環(huán)境（濕度、溫度、含氧量等）數據的實時采集，實時監(jiān)測植物生長生態(tài)環(huán)境，結合區(qū)域制備數據模型，動態(tài)、立體化管理福建省森林資源，特別是珍稀古樹名木保護。福建省現有森林764.94萬公頃，森林覆蓋率高達62.96%，位居全國首位，森林資源十分豐富，是我國南方的重點林區(qū)之一。福建省樹木種類繁多，珍稀古樹名木遍布各地，全省共有古樹名木49 458株。許多古樹為國家重點保護植物，稀有而且珍貴，有很高的經濟價值、科研價值和觀賞價值[6]。

隨著福建省城市化進程的加快，古樹名木的生長環(huán)境受到了不同程度的破壞。在物聯網技術的支持下，管理人員可以把帶有身份識別和環(huán)境信息讀取功能的電子標簽植入到植物特定位置，通過閱讀器識別信息并將數據傳輸到信息管理系統(tǒng)，以此實現對古樹名木的全程追蹤，達到防蟲、防盜、防火的目的。

3.3 林區(qū)木材產銷管理

通過采用紅外感應、電子標簽、射頻識別技術等數據采集技術，運用無線數據傳輸網絡、低頻微波等無線傳輸技術，將木材生產中采集的數據實時傳送到數據中心，使木材生產從林地采伐、過程運輸、存儲木場管理和木材銷售全程木材身份認證。

4 結語

福建省農業(yè)物聯網還處于發(fā)展初期，物聯網發(fā)展初期政府主導方式是最佳模式。福建省農業(yè)物聯網的發(fā)展需要政府的推動，政府應制定物聯網行業(yè)規(guī)劃，推動各種示范工程。福建省農業(yè)部門應該在“十三五”期間將農業(yè)物聯網的功能及效益予以著重推介，著手制定行業(yè)標準，制定鼓勵政策推動企業(yè)參與其中。同時，引導科技園區(qū)、經濟開發(fā)區(qū)聚集物聯網企業(yè)，加強招商引資。企業(yè)的任務則在于技術研發(fā)和孵化項目，將政府的資金及政策扶持轉化為實際的技術應用效益。

參考文獻：

[1] 福建省信息化局.福建省加快物聯網發(fā)展行動方案（2010—2012年）[Z].2010.

[2] 新華網.“全球物聯網時代”的福建機遇與雄心物聯網在福建嶄露頭角[EB/OL].http：//www.fj.xinhuanet.com/yuanchuang/2017-11/11/c_1121938919.htm.

[3] 鄭柵潔.加快物聯網建設 提升數字福建發(fā)展水平[J].中國科技投資.2011（4）：34-37.

[4] 福建省林業(yè)廳.2011年第三季度福建省林業(yè)經濟運行情況[EB/OL].http：//www.fjforestry.gov.cn/InfoShow.aspx？InfoID=1481&InfoTypeID=8.

[5] 王穎，周鐵軍，李陽.物聯網技術在林業(yè)信息化中的應用前景[J].湖北農業(yè)科學，2010（10）：2601-2604.

[6] 中國林業(yè)新聞網.福建省古樹名木概況[EB/OL]. http：//www.greentimes.com/green/news/lygk/content/2009-07/31/content_57537.htm.