劉曉杰

摘? 要? 我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式在農(nóng)業(yè)中的比重正逐步加大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研勢在必行，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對于構(gòu)建智能農(nóng)業(yè)，使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)從粗放型向集約型生產(chǎn)經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等方面具有十分重要的意義。通過對福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、技術(shù)環(huán)境等進(jìn)行分析，得出福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本態(tài)勢是部分企業(yè)的成熟技術(shù)已成功應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長的背景下，各類研究機(jī)構(gòu)先后成立，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用步入規(guī)模拓展階段。在示范應(yīng)用方面，以福建省林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為例，試圖為福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展提供思路。

關(guān)鍵詞? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng);產(chǎn)業(yè)環(huán)境;智能農(nóng)業(yè);福建省

中圖分類號：F307.2;TP311? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.34.036

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)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(shè)備供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者決策和參考，從而確保農(nóng)作物生長環(huán)境穩(wěn)定，減少農(nóng)藥化肥使用量，從而達(dá)到節(jié)約環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量提升的目的。除此之外，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還將被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的改善，這都直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人們的身體健康等。因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)正日益受到社會各方的密切關(guān)注。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)可應(yīng)用于公共管理和服務(wù)上，其中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用越來越廣泛。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種應(yīng)用統(tǒng)稱農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的最終目的是完善基層農(nóng)技推廣和服務(wù)體系，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(shù)實(shí)現(xiàn)辦法是提供新一代技術(shù)支撐平臺，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長信息、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品物流信息的獲取，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的運(yùn)用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本要素與農(nóng)作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保以及農(nóng)民教育相結(jié)合[1]。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”包括4個(gè)方面：農(nóng)田（林場）、傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)管理終端和智能手機(jī)。構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的目的是將這4種“物”連接，使農(nóng)田（林場）能夠成為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)可觀測終端。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的連接包括3個(gè)層面：1）直接測量。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)采集溫濕度和光照，再通過數(shù)據(jù)管理終端歸納、分析數(shù)據(jù)，最后通過智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看、分析和管理。2）數(shù)據(jù)集成。將氣象監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)與無線傳感器采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合，建立特征點(diǎn)數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，使研究人員更好地了解農(nóng)田各參數(shù)之間的關(guān)系。3）數(shù)據(jù)的開放與共享。利用互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)開放，為更廣泛的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持[2]。

2 福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)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(lián)網(wǎng)發(fā)展行動方案（2010—2012年）》提出，跟蹤國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向，根據(jù)福建省實(shí)際，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動，擇優(yōu)選擇建設(shè)一批物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)性應(yīng)用示范工程，堅(jiān)持成熟一個(gè)、推進(jìn)一個(gè)，實(shí)現(xiàn)以市場帶開發(fā)，以發(fā)展拓空間，以需求促產(chǎn)業(yè)[1]。《福建省加快物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動方案（2013—2015年）》則提出，福建省著力于全面推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用，到2015年，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、交通物流、生態(tài)保護(hù)、民生服務(wù)等重點(diǎn)領(lǐng)域建成一批規(guī)?；湫蛻?yīng)用示范工程，重點(diǎn)培育15家以上物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商、高端傳感和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商，1家以上物聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)。2016年，《福建省人民政府關(guān)于加快物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展八條措施的通知》提出，要強(qiáng)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(cái)稅支持，實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)重大專項(xiàng)，每項(xiàng)最高支持500萬元，推動福州市與行業(yè)龍頭共建窄帶物聯(lián)網(wǎng)開放實(shí)驗(yàn)室，最高支持1 000萬元。

2.2 經(jīng)濟(jì)環(huán)境分析

物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境日趨優(yōu)化，簽約項(xiàng)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(shè)數(shù)字福建物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域首批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，首批遴選了11個(gè)高校實(shí)驗(yàn)室啟動物聯(lián)網(wǎng)，在福建省經(jīng)信委和福州市人民政府的指導(dǎo)下，由新大陸集團(tuán)牽頭成立的福建省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，掛牌成立物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)中心。2011年福建省信息化局共征集簽約項(xiàng)目34個(gè)，簽約金額達(dá)25.64億元，涉及技術(shù)合作、公共平臺建設(shè)等方面，其中投資1億元以上項(xiàng)目有4項(xiàng)。經(jīng)過這幾年的發(fā)展，福建省的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值達(dá)800億，而馬尾全區(qū)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)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(guān)于加快物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展八條措施的通知》明確提出，到2020年，福建省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)力爭產(chǎn)值達(dá)到1 000億元[2]。

2.3 技術(shù)環(huán)境分析

2.3.1 各大研究機(jī)構(gòu)相繼成立，各大院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相繼設(shè)立，研究機(jī)構(gòu)之間、院校之間的合作日益加強(qiáng)

福建省省內(nèi)高等院校近幾年在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)RFID（電子標(biāo)簽及無線射頻識別）領(lǐng)域的探索不斷在深入，如廈門市依托廈門大學(xué)成立廈門射頻識別研究中心，依托集美大學(xué)成立了廈門工程技術(shù)研究中心等。這2個(gè)研究機(jī)構(gòu)均在其研究領(lǐng)域的前沿不斷地研究和探索，具備國際先進(jìn)的射頻實(shí)驗(yàn)儀器，依托廈門大學(xué)和集美大學(xué)的研究人員和研究生的人才優(yōu)勢，為RFID技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院成立了RFID應(yīng)用研究中心，同樣致力于RFID技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)。在教學(xué)培養(yǎng)方面，福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院引進(jìn)了臺灣建國科技大學(xué)RFID應(yīng)用系統(tǒng)及教材，RFID應(yīng)用研究中心為產(chǎn)品研發(fā)配備了天線、讀寫器、電子標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用型人才。

2.3.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)商不斷增多

在企業(yè)方面，新大陸、星網(wǎng)銳捷、聯(lián)迪公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在電子標(biāo)簽、讀卡器、信息識別終端等方面的研發(fā)及應(yīng)用已處于國內(nèi)前列。電子標(biāo)簽生產(chǎn)商方面，廈門信達(dá)匯聰是較為專業(yè)的電子標(biāo)簽生產(chǎn)企業(yè)，這個(gè)公司從歐洲引進(jìn)了倒貼式電子標(biāo)簽封裝生產(chǎn)線，為國內(nèi)首條該類標(biāo)簽生產(chǎn)線，年產(chǎn)電子標(biāo)簽?zāi)芰_(dá)千萬片，大幅度降低了電子標(biāo)簽的成本。福州兆科智能卡公司為電信運(yùn)營商批量提供的智能卡（SIM卡、充值卡、愛貝通卡）已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。福建聯(lián)迪商用設(shè)備在RFID讀寫設(shè)備生產(chǎn)方面具備量產(chǎn)的能力。新大陸電腦股份有限公司二維碼智能識讀機(jī)具已占農(nóng)業(yè)部動物溯源市場的一半以上。星網(wǎng)銳捷公司開發(fā)的手持式智能電子標(biāo)簽讀卡器及微波段射頻SIM讀卡器，已經(jīng)成功應(yīng)用于電子門票、門禁等場所。此外，還有一些做應(yīng)用端的廠商也自行生產(chǎn)GPS及讀寫設(shè)備，但由于福建省市場培育較慢，導(dǎo)致這個(gè)環(huán)節(jié)專業(yè)化程度不高。

通過對福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、技術(shù)環(huán)境分析進(jìn)行分析可知，福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本態(tài)勢是部分企業(yè)的成熟技術(shù)已成功應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長的背景下，各類研究機(jī)構(gòu)先后成立，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用步入規(guī)模拓展階段。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”包括4個(gè)方面：農(nóng)田（林場）、傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)管理終端和智能手機(jī)，以下即以此為基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在福建省林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用展開初探。

3 福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在林業(yè)中的應(yīng)用初探

林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該由互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、信息技術(shù)、智能網(wǎng)、林業(yè)技術(shù)共同組成，是利用各種網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、傳感識別技術(shù)、智能信息處理技術(shù)的集成應(yīng)用，以促進(jìn)林業(yè)生態(tài)建設(shè)，保障生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明，提高林業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量、效益和可持續(xù)性能力的交叉學(xué)科。

福建省林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，年產(chǎn)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(chǎn)品產(chǎn)量均居全國前列。省級產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)85家、境內(nèi)外上市林業(yè)企業(yè)15家。福建省涉林人口約占農(nóng)民總數(shù)的3/4，涉林收入是農(nóng)民增收的重要途徑，2011年農(nóng)民人均涉林收入2 082元、增加365元，約為福建全省農(nóng)民增收貢獻(xiàn)5個(gè)百分點(diǎn)。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(dá)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(jìn)降雨、進(jìn)化空氣、維護(hù)糧食與水資源安全、減輕洪澇災(zāi)害，要應(yīng)對氣候變化、防沙治沙、提供可再生資源、保護(hù)生物多樣性，林業(yè)將發(fā)揮不可替代的作用。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必須推進(jìn)林業(yè)信息化。福建省林業(yè)資源豐富，具備較好的物聯(lián)網(wǎng)政策、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)產(chǎn)業(yè)環(huán)境，數(shù)字林業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以從火災(zāi)預(yù)防、森林生態(tài)管理、產(chǎn)銷管理著手。

3.1 預(yù)防森林火災(zāi)

森林火災(zāi)的危害十分嚴(yán)重，不僅會造成森林與周邊人員的財(cái)產(chǎn)損失，而且會嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致森林小氣候的變化。按照世界糧農(nóng)組織對世界47個(gè)國家的調(diào)查結(jié)果表明，1981—1990年，年均火燒面積為713 km2，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(zāi)340起，其中一般火災(zāi)14起，較大火災(zāi)324起，重大火災(zāi)2起，過火面積8 835.7 hm2，受害面積6 179.8 hm2?；馂?zāi)發(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(nèi)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(zāi)監(jiān)測中通常需要對森林里各個(gè)地點(diǎn)的風(fēng)速、溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行檢測，發(fā)生火災(zāi)時(shí)還需要精確地定位火災(zāi)地點(diǎn)。由于福建省森林覆蓋面積較大，環(huán)境惡劣，多數(shù)地方無人值守，因此無線傳感網(wǎng)在森林火災(zāi)與生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用勢在必行。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)體積小、價(jià)格低，可以在整個(gè)森林大面積、多結(jié)點(diǎn)設(shè)置。每個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)匯總到基站。當(dāng)發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以將準(zhǔn)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(diào)度和指揮消防工作，達(dá)到減輕森林火災(zāi)帶來的災(zāi)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(wǎng)絡(luò)中通信定位模塊的多模移動信息采集終端，提供全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)定位和林火撲救人員的實(shí)時(shí)定位跟蹤;還可結(jié)合GIS，將現(xiàn)場動態(tài)信息與應(yīng)急聯(lián)動綜合數(shù)據(jù)庫和模型庫的各類信息融合，依據(jù)現(xiàn)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(xiǎn)區(qū)域、發(fā)展趨勢等進(jìn)行動態(tài)預(yù)測，進(jìn)而為輔助決策提供科學(xué)依據(jù)，提高應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)的保障能力，最大程度地預(yù)防和減少森林火災(zāi)及其造成的損害[5]。

3.2 森林資源生態(tài)管理

通過傳感設(shè)備對森林生態(tài)環(huán)境（濕度、溫度、含氧量等）數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測植物生長生態(tài)環(huán)境，結(jié)合區(qū)域制備數(shù)據(jù)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(hù)。福建省現(xiàn)有森林764.94萬公頃，森林覆蓋率高達(dá)62.96%，位居全國首位，森林資源十分豐富，是我國南方的重點(diǎn)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(diǎn)保護(hù)植物，稀有而且珍貴，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、科研價(jià)值和觀賞價(jià)值[6]。

隨著福建省城市化進(jìn)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(lián)網(wǎng)技術(shù)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(biāo)簽植入到植物特定位置，通過閱讀器識別信息并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒐芾硐到y(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)對古樹名木的全程追蹤，達(dá)到防蟲、防盜、防火的目的。

3.3 林區(qū)木材產(chǎn)銷管理

通過采用紅外感應(yīng)、電子標(biāo)簽、射頻識別技術(shù)等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，運(yùn)用無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、低頻微波等無線傳輸技術(shù)，將木材生產(chǎn)中采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)中心，使木材生產(chǎn)從林地采伐、過程運(yùn)輸、存儲木場管理和木材銷售全程木材身份認(rèn)證。

4 結(jié)語

福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還處于發(fā)展初期，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期政府主導(dǎo)方式是最佳模式。福建省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要政府的推動，政府應(yīng)制定物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)規(guī)劃，推動各種示范工程。福建省農(nóng)業(yè)部門應(yīng)該在“十三五”期間將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能及效益予以著重推介，著手制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定鼓勵(lì)政策推動企業(yè)參與其中。同時(shí)，引導(dǎo)科技園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)聚集物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，加強(qiáng)招商引資。企業(yè)的任務(wù)則在于技術(shù)研發(fā)和孵化項(xiàng)目，將政府的資金及政策扶持轉(zhuǎn)化為實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用效益。

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