管孝鋒，陸林峰，黃海龍，吳曉柯

(浙江省農(nóng)業(yè)信息中心，浙江 杭州 310020)

物聯(lián)網(wǎng)的概念在1998年由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出，是基于互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展和延伸的網(wǎng)絡(luò)，將各種感知、傳輸、控制的設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人類、機(jī)器、物體的互聯(lián)互通，即萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)[1-3]。農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用難度大、集成性強(qiáng)的領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)中已經(jīng)發(fā)揮出越來(lái)越顯著的作用。開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及發(fā)展對(duì)策研究，對(duì)于加快浙江農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以及建設(shè)高效生態(tài)、特色精品、綠色安全的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義[4-6]。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

通過(guò)對(duì)浙江省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)狀況調(diào)查，共收集到170個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例，主要分布在大田種植(10個(gè))、設(shè)施農(nóng)業(yè)(53個(gè))、畜禽養(yǎng)殖(52個(gè))、水產(chǎn)養(yǎng)殖(37個(gè))和行業(yè)管理(18個(gè))等領(lǐng)域(圖1)。

圖1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例的行業(yè)分布情況

1.1 生產(chǎn)領(lǐng)域

在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用以主體投入為主，大部分地區(qū)財(cái)政給予適當(dāng)補(bǔ)助。應(yīng)用模式主要是通過(guò)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器后，發(fā)送指令控制農(nóng)機(jī)具等設(shè)備。

1.1.1 在大田種植中應(yīng)用

主要用于大田墑情、苗情、蟲(chóng)情、災(zāi)情等“四情”監(jiān)測(cè)，大多是配合植保部門、科研部門開(kāi)展病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)為主，如象山、桐鄉(xiāng)、龍游等測(cè)報(bào)站。通過(guò)傳感器采集土壤溫濕度、水分、鹽分、空氣溫濕度、降雨量、風(fēng)速和風(fēng)向，通過(guò)攝像機(jī)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育情況和作物受災(zāi)情況，通過(guò)蟲(chóng)情測(cè)報(bào)、燈誘捕殺蟲(chóng)，并進(jìn)行病蟲(chóng)害圖譜比對(duì)和自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)控制肥水一體化等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉[7-8]。

1.1.2 在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用

通過(guò)傳感器采集大棚中的土壤溫濕度、氮磷鉀、pH值、空氣溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境因子和植物果實(shí)、莖葉等生命體征信息，根據(jù)參數(shù)變化實(shí)時(shí)調(diào)控風(fēng)機(jī)、濕簾、遮陽(yáng)網(wǎng)、噴滴灌、肥水一體化等設(shè)備，通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備工作情況，達(dá)到省時(shí)、省工、節(jié)水、減肥、減藥、增效的目的，如蕭山美人紫葡萄、寧波楓康鐵皮石斛、德清陽(yáng)光花卉等[9-11]。

1.1.3 在畜禽養(yǎng)殖中應(yīng)用

通過(guò)傳感器采集養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的空氣溫濕度、二氧化碳、硫化氫和氨氣濃度，以及畜禽的體溫、體重、進(jìn)食、飲水等信息，根據(jù)畜禽的生長(zhǎng)需要，分階段自動(dòng)調(diào)整環(huán)境條件，智能投放各類飼料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理疫病，減少群體性病害發(fā)生，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，如桐鄉(xiāng)華騰牧業(yè)、溫州一鳴乳業(yè)等[12-13]。

1.1.4 在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用

通過(guò)水質(zhì)傳感器對(duì)水體的溫度、pH值、溶氧量、氨氮、濁度、鹽度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，依據(jù)水產(chǎn)品在各養(yǎng)殖階段的環(huán)境因素、餌料養(yǎng)分、攝取量要求，精準(zhǔn)分析，建立數(shù)據(jù)模型，智能控制增氧泵、喂料機(jī)等設(shè)施設(shè)備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化飼養(yǎng)，如蕭山龔老漢甲魚、長(zhǎng)興蠡塘特種水產(chǎn)等。

1.2 管理領(lǐng)域

在管理領(lǐng)域的應(yīng)用，以政府投入為主，也有采用PPP模式，以地方個(gè)案為主，區(qū)域特色較為明顯。

1.2.1 在質(zhì)量追溯中應(yīng)用

通過(guò)RFID、二維碼、電子耳標(biāo)等貫穿農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、檢測(cè)、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)，使用短信、電話、POS機(jī)、網(wǎng)站、手機(jī)掃描等方式進(jìn)行查詢，串聯(lián)起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者和監(jiān)管部門，實(shí)現(xiàn)“從農(nóng)田到餐桌”的全程可追溯信息化管理。浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳建立了全省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)主體追溯；紹興市、德清縣等部分地區(qū)建立了區(qū)域性農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程追溯；嘉善縣建立了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管APP，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管數(shù)據(jù)的手機(jī)報(bào)送和查詢。

1.2.2 在生態(tài)監(jiān)管中應(yīng)用

在畜禽養(yǎng)殖污染治理上，通過(guò)攝像頭對(duì)養(yǎng)殖主體污水治理進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)傳感器對(duì)田間沼液池運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)沼液進(jìn)行及時(shí)調(diào)運(yùn)，以淳安縣、龍游縣為代表。在病死動(dòng)物無(wú)害化處理上，建立病死動(dòng)物無(wú)害化處理系統(tǒng)，通過(guò)GPS對(duì)車輛進(jìn)行定位和調(diào)度指揮，以龍游縣為代表。在秸稈資源化利用上，通過(guò)攝像頭對(duì)田間秸稈焚燒行為進(jìn)行監(jiān)控，以蘭溪市、平湖市為代表。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)成效

總的來(lái)看，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，技術(shù)手段日趨先進(jìn)，投資效益日益明顯，特別是在育秧育苗、花卉和中藥材種植、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等附加值高的產(chǎn)業(yè)中使用，經(jīng)濟(jì)效益尤為明顯[14]。

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

2.1.1 節(jié)約生產(chǎn)成本

在設(shè)施種植過(guò)程中，通過(guò)電動(dòng)卷膜、噴滴灌等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化，提高單位時(shí)間的生產(chǎn)效率，大大降低用工成本。在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，通過(guò)動(dòng)物體溫、體重等狀況分析，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物喂食和防疫的精準(zhǔn)化，有助于降低飼料和獸藥成本。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)增氧、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖管理的智能化，解決了人工值守等問(wèn)題。

2.1.2 增加農(nóng)業(yè)效益

在育秧育苗過(guò)程中，通過(guò)溫濕度的精準(zhǔn)控制，可以有效提高秧苗存活率。在設(shè)施種植過(guò)程中，通過(guò)肥水一體化精準(zhǔn)噴滴灌，可以大大提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中，通過(guò)養(yǎng)殖場(chǎng)空氣成分分析，能大幅降低動(dòng)物發(fā)病率和死亡率。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，可適當(dāng)增加水產(chǎn)養(yǎng)殖密度，提升養(yǎng)殖效益。在鮮活農(nóng)產(chǎn)品流通過(guò)程中，通過(guò)對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制，可大大提高農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)間，防止農(nóng)產(chǎn)品變質(zhì)[15-16]。

2.2 社會(huì)效益

2.2.1 保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)型生產(chǎn)方式，有效減少澆水、施肥、用藥、喂食過(guò)度等行為，使精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式得以實(shí)現(xiàn)，農(nóng)藥殘留得到有效控制，農(nóng)業(yè)灌溉用水和能源等資源消耗有效降低，有力地保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

2.2.2 保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在病蟲(chóng)害防治上的應(yīng)用，能及時(shí)有效地預(yù)防和治理各類農(nóng)業(yè)災(zāi)害，保持農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。視頻監(jiān)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)監(jiān)管上的應(yīng)用，能有效防止養(yǎng)殖污水亂排放、秸稈私自焚燒、病死動(dòng)物隨意丟棄等行為，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

3 制約農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和發(fā)展的因素

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，在部分主體進(jìn)行應(yīng)用，取得一定效益，但也存在一些問(wèn)題，主要有以下5個(gè)方面。

3.1 技術(shù)問(wèn)題

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前尚處在試點(diǎn)試驗(yàn)階段，特別是傳感器和攝像頭在農(nóng)業(yè)高溫、高濕、雷電等環(huán)境下使用，其可靠性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)度等性能指標(biāo)尚無(wú)法完全滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。同時(shí)，各產(chǎn)業(yè)需要監(jiān)測(cè)的環(huán)境因子、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷紱](méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)植物在不同的生長(zhǎng)時(shí)期，環(huán)境參數(shù)如何控制等也尚未建立模型。

3.2 成本問(wèn)題

傳感器價(jià)格較前些年雖有所下降，但在農(nóng)業(yè)上使用，價(jià)格依然偏高，投入產(chǎn)出不成正比；攝像頭本身價(jià)格不高，但通過(guò)立桿、取電、聯(lián)網(wǎng)等必要的施工后，價(jià)格成倍上升；由于缺乏統(tǒng)一平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)主體在建設(shè)傳感器、攝像頭等基礎(chǔ)上，還要承擔(dān)軟件平臺(tái)建設(shè)、服務(wù)器購(gòu)置等費(fèi)用，大大增加建設(shè)成本；開(kāi)展質(zhì)量安全追溯的農(nóng)產(chǎn)品不但記錄過(guò)程復(fù)雜，而且在市場(chǎng)上銷售優(yōu)質(zhì)不優(yōu)價(jià)。

3.3 應(yīng)用問(wèn)題

承接物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的信息公司對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)了解不多，農(nóng)業(yè)主體對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理往往憑借經(jīng)驗(yàn)，不能對(duì)環(huán)境參數(shù)等上下限閾值進(jìn)行有效設(shè)置，而且各產(chǎn)業(yè)專家系統(tǒng)尚未真正建立，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不能對(duì)動(dòng)植物不同生長(zhǎng)時(shí)期的溫度、濕度、光照、空氣、肥料等進(jìn)行有效控制，結(jié)果是即使能夠?qū)崟r(shí)采集到環(huán)境數(shù)據(jù)，也無(wú)法精準(zhǔn)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中[17]。

3.4 規(guī)模問(wèn)題

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)投入大、回報(bào)周期長(zhǎng)，需要在集約化程度高的農(nóng)業(yè)主體中應(yīng)用才能真正體現(xiàn)效益。近年來(lái)，浙江省通過(guò)土地流轉(zhuǎn)、承包經(jīng)營(yíng)等方式，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，但目前大部分農(nóng)業(yè)主體規(guī)模依然偏小，使用物聯(lián)網(wǎng)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、效益也不明顯。

3.5 人才問(wèn)題

目前，農(nóng)業(yè)從業(yè)者年齡普遍偏大，科技文化水平不高，且以農(nóng)業(yè)專業(yè)居多，缺少年輕化、復(fù)合型的專業(yè)技術(shù)人才，無(wú)法有效操控物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)設(shè)備。雖然部分科研院所和信息公司開(kāi)展了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的短期培訓(xùn)，但由于受年齡、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平等限制，以及理論和實(shí)踐的差異，普遍接受較慢，即使個(gè)別能上手的人員，也只會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單操控，一旦遇到問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)有效解決，有時(shí)反而會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失。

4 發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的對(duì)策與建議

目前，物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用雖然存在著推進(jìn)速度不快、應(yīng)用范圍不廣、技術(shù)模式不成熟等問(wèn)題，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著使用成本的不斷降低和從業(yè)者素質(zhì)的不斷提高，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)必定是“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，必將成為當(dāng)前“新經(jīng)濟(jì)”的重要推動(dòng)力量，因此，建議在以下5個(gè)方面重點(diǎn)推進(jìn)。

4.1 強(qiáng)化頂層平臺(tái)設(shè)計(jì)

省級(jí)統(tǒng)一建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，使用省電子政務(wù)公有云進(jìn)行存儲(chǔ)，減少農(nóng)業(yè)主體軟件建設(shè)、服務(wù)器購(gòu)置等成本。同時(shí)，圍繞十大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和特色優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)，按照不同產(chǎn)業(yè)、不同產(chǎn)品，制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)硬件建設(shè)、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、機(jī)具控制等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型，建立一批可復(fù)制、可推廣的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范點(diǎn)。

4.2 加大政策扶持力度

加大公共財(cái)政對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的投入力度，重點(diǎn)支持農(nóng)業(yè)主體開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用、科研院所開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究和制定、信息公司開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型試驗(yàn)和推廣等環(huán)節(jié)。同時(shí)，建議將傳感器、攝像頭等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要設(shè)備納入農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼目錄。

4.3 開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

組織開(kāi)展視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、系統(tǒng)集成等技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)、學(xué)、研、用單位，堅(jiān)持自主研發(fā)與引進(jìn)吸收并重，試驗(yàn)一批符合浙江農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)和裝備，要把物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換成低成本、便攜式的儀器設(shè)備。同時(shí)，通過(guò)單項(xiàng)技術(shù)突破與集成應(yīng)用并舉，加快關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用步伐。

4.4 探索合作共贏模式

通過(guò)市場(chǎng)化機(jī)制，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用模式，特別是針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一次性投入過(guò)大等問(wèn)題，可采取以租代建、購(gòu)買服務(wù)、盈利分成等方式，降低農(nóng)業(yè)主體的投入風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，密切各方合作關(guān)系，在使用過(guò)程中不斷完善和改進(jìn)系統(tǒng)。政府部門在加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)管的同時(shí)，還要加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入管理，以此推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)，爭(zhēng)取讓好產(chǎn)品賣出好價(jià)格。

4.5 加強(qiáng)人才隊(duì)伍培養(yǎng)

積極落實(shí)“以用促建”，促使農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)理論體系和應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，聯(lián)合高等院校、科研院所等單位，加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)人員和推廣人員的培養(yǎng)，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新能力，聯(lián)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用人員的培養(yǎng)，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用能力。同時(shí)，出臺(tái)人才激勵(lì)機(jī)制政策，建立一支數(shù)量充足、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隊(duì)伍，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。