农业物联网：实施“互联网+现代农业”的技术支撑——基于江苏省农业物联网示范应用的调查

徐元明　孟　静　赵锦春

农业物联网：实施“互联网+现代农业”的技术支撑——基于江苏省农业物联网示范应用的调查

徐元明孟静赵锦春

内容提要：物联网技术在农业全产业链的应用，是加快转变农业发展方式，确保农产品有效供给，实现绿色发展和资源永续利用的重要措施；是提升我国农业竞争力，走农业现代化道路的必然选择。本文通过对江苏省农业物联网发展现状的调查和72家农业物联网应用单位的访谈和问卷分析，认为，有效推动还处于起步阶段的农业物联网发展，需要中央和地方政府出台一系列支持政策，形成农业物联网政策支持体系。

物联网应用农业新变化问题与推进政策

农业物联网是“互联网+农业”的具体应用，是通过各种传感器采集信息，将大量的传感器节点构成监控网络，使农业经营者准确确定农业生产过程中发生的情况，及时采取措施（陈晓栋，2015）。物联网技术在农业上的应用，将从根本上改变我国的农业生产方式，这种以信息和软件为中心的生产模式，实现了农业精准化生产、农产品安全溯源、远程及自动化管理和农产品智能储运等。

近年来，江苏省加快物联网技术在畜禽水产养殖、温室大棚、露地作物等农业生产领域的应用，创建一批农业物联网应用示范基地。江苏省在农业生产、农产品溯源和质量控制、农业物联网平台、农业物联网基础数据库建设、农产品商贸物流、农产品电子商务等领域均有物联网技术应用，江苏省农业委员会支持和批准的农业物联网技术应用示范项目2012年为42项，2013年为65项，2014年为69项。2014年江苏省共有448个温室大棚物联网技术应用点，应用面积达274425亩；畜禽养殖物联网技术应用点842个，应用面积达43102亩；水产养殖物联网技术应用点331个，应用面积达688536亩。

一、物联网逐步成为发展农业新型业态的重要技术支撑

农业一直被认为是自然再生产的过程，是“靠天吃饭”的劳动密集型行业，农业劳动是“脏累苦”的代名词。但农业信息化和物联网技术的应用，从根本上改变了农业生产方式，在各个农业领域全面试点。

第一，实现了设施农业的智能化生产与管理。江苏省温室大棚物联网技术应用最普遍的是，通过对环境因子的感知，智能控制温湿度、智能遮阳和智能灌溉，以及智能通风、智能防霜、二氧化碳智能控制、智能防虫等。江宁汤山翠谷现代农业科技园2014年投资3000万元，建设高标准生产车间4000平方米，利用计算机与农业物联网技术对植物实行实时监控和专家诊断管理，对农作物的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、营养液浓度等环境条件进行自动控制和远程控制。

第二，使畜禽实现个性化、智能化、精准化养殖。江苏省规模养殖场广泛推行养殖环境因子远程调控和预警预报，研发应用了母猪定量饲喂、发情侦测、防疫标识等环节的智能化控制系统。江苏康乐农牧公司引进的智能化母猪电子饲喂系统（ESF），通过对每头母猪耳朵上的接收器耳标的标记识别，进行控制操作，对所有母猪进行单独饲喂。EPR企业管理系统应用于生猪生产的各个流程，从饲料加工到母猪配种、分娩、保育、育肥及销售的各个环节，实现全程标准化、智能化运行，并通过网络实现远程调控。

第三，水产养殖的智能增氧和定量投饵。水产养殖的物联网技术主要应用于鱼、虾、蟹养殖。宜兴市政府在鹏鹞生态园内开展1000亩水产物联网技术试点，在蟹塘内安装传感器实时探测塘池溶氧量，通过无线传输设备将控制信号及时发送至控制器，实现蟹塘抢救性增氧向保健性增氧的转变，在全程自动化运作机制下保障河蟹养殖安全。

第四，对大田作物种植的实时监控。江苏各地还积极开展水稻、茶场等露地大田农作物的物联网技术应用。锡山区2000亩太湖水稻示范园应用远程操控系统结合精准灌溉和作物传感器技术，利用田间小型气象站监控田间水位；利用土壤湿度、土壤墒情等可移动式传感器检测土壤情况；利用远程灌溉控制系统实现蒸腾蒸发量检测及自动化灌溉。宜兴兰山茶场在茶叶防霜和茶园喷灌领域应用物联网技术实现实时监控和精准防霜喷灌控制。

二、物联网技术是确保绿色发展和农产品有效供给的重要措施

我们在江苏省范围内有针对性地遴选具有一定规模的农业物联网应用企业（农户）72家，进行访谈和问卷调查，结果显示，农业物联网应用效果明显。

1.节省劳动用工、提高经济效益效果显著

应用农业物联网技术的效果，一是节省劳动用工，认为可以节省5-10%占37.7%，节省11-15%占36.07%；二是增加产量，认为可以增加5-10%占56.14%，增加11-15%占29.82%；三是提高经济效益，认为可以提高5-10%占46.03%，提高11-15%占36.51%。常州家绿林果园艺有限公司，2012年投资2亿元建设了植物工厂，利用计算机物联网技术、环境自动控制技术等进行植物周年连续生产的系统，对植物生育的环境条件进行智能控制，从播种、催芽、育苗、栽培到采收，都由机器人完成。现有生产园区3个，建有智能温室15万平方米，年销售额1.37亿元，共有80多名员工，真正从事一线生产的工人只有20多个，物联网技术的应用使1个工人可以顶100个。

2.省时省力和提高农产品质量的优势获得普遍认可

应用物联网的综合效果，选“简化农业生产过程管理，省时、省力”的占89.71%，选“农产品质量品种显著提高”的占54.41%，选“农业机械运行效率提高”的占35.29%。物联网技术在 “简化农业生产过程管理、节约劳动时间、降低劳动强度”和“提高农产品质量”上的优势获得较普遍认可。农业物联网的应用，实现了农业的精准化生产，大大减少了肥、水、料的施用，降低生产成本。江苏新坤兴生态农业有限公司投入71万元购置自动增温系统、电子耳标可追溯系统等物联网设备与技术，提高生猪饲养的精确性，生猪饲养的料肉比由3.3：1降低至3.0：1，仅此一项每年节省30万元左右的成本。

3.有效促进农产品溯源与质量安全控制的实现

应用物联网技术，集成应用条形码、二维码、RFID电子标签、传感器、通讯和计算机网络，通过农产品标识化可以加大对农产品从生产、流通到销售整个流程的监管，完善农产品安全追溯系统，保障农产品安全。无锡市锡山区台创园利用基于公网的分布式农业物联网信息服务体系架构和开放、可扩展的农业物联网应用服务支撑平台，集成农产品追溯查询系统，消费者只要扫描农产品包装上的二维码，就可以登陆农产品追溯查询系统，查明农产品从作物定植、生长、采收、运输、仓储到销售的全供应链过程。

此外，通过信息化管理，可大大减少资源的浪费，改善自然环境，带来良好的生态效益。

三、农业物联网应用过程中的主要问题及原因

调研访谈和问卷调查结果显示，尚处起步阶段的江苏农业物联网发展，普遍存在物联网知识上的盲点和缺人才、缺资金、缺技术、缺实效的问题，而政府对农业物联网政策支持力度的不足是一个重要原因。

1.农业物联网知识的推广普及程度较低，社会认同度不高

农业物联网使用的管理者，即各级政府部门的问题主要是思想观念上的。一是苏南、苏中某些市、区农业在经济发展中占比极少，对农业的发展本身就不重视，更遑论农业物联网了。二是苏北某些县、市，受经济发展水平和知识更新速度的限制，某些管理者对农业物联网发展前景认识不足，甚至连农业物联网的基本内容都不清楚，也谈不上重视。

农业企业（单位）和农户是农业物联网技术的应用者，它们对物联网技术还十分陌生、无法操作。调研发现，对农业物联网使用热情较大的农民往往是知识水平较高（以本科、大专为主）、年龄较轻的。但目前从事农业经营的农民普遍年龄较大 （很多是留守老人）、知识水平较低（以初中为主），这些农民甚至连基本智能手机和电脑操作都不能掌握，更谈不上使用物联网。

2.人才全面匮乏

农业物联网技术研发、使用、技术推广和培训人才、设备维护人员全面匮乏。

农业物联网研发需要同时掌握农业和信息技术的复合型人才，单纯的农学家和信息人才并不缺乏，同时掌握两项技术的人却是凤毛麟角，农业物联网软件研发需要深入田间地头、进行长期积累，但技术起步阶段难以推广限制了成果的收益，加之现有科研考核制度的限制，农学家对艰苦的实践研究普遍缺乏热情，相对于名义上的“农业物联网研发人员”，“具有理论基础和实践能力的农业物联网技术人才”才是人们真正需要的。目前，物联网技术设备的硬件技术可以短期内进行模仿创新，但针对农作物自身生长过程中核心数据的采集、处理以及大数据研究明显不足，作物技术数据大多来自国外，难以适应我国不同地区作物生产特点。

由于物联网技术尚处研发阶段还没达到推广程度，各类学校没有相关的人才培养、农业物联网生产企业水平参差不齐且缺乏针对产品售后的管理和标准，导致农业物联网的推广人才、技术指导和设备维护人才在数量上十分匮乏。且各类应用人才包括推广人才的提供也均以生产企业为主，政府支持不足，超过半数的企业表示自己迫切需要各方面应用人才的支持。

3.农业自身的特点和发展水平限制了物联网的应用

一是农业的产品特征问题。农业面向的对象是有生命特征的，每个农业细类、每种农作物对温湿度养分等的要求都不一样，需要的软硬件设备也不一样，同种作物在不同的地理环境下也有不同的监控指标，使农业物联网技术的开发十分复杂。农产品的生长周期长，农业物联网一旦发生故障，造成的损失就是一个生产周期，农产品生产的季节性决定了，耗费大量资金建设的农业物联网每年真正的使用时间只有几个月，而且电子类的产品一旦停止使用反而容易发生故障。

二是农业的生产环境问题。农业物联网设备的使用往往在露天状态，有的埋在土壤中或者长期置于水中，使用过程中受到的腐蚀更明显，要求农业物联网产品具有更好的质量和耐久性。农业的生产环境是面状铺开的，传感器和调节器必须具有较大的监测范围，数据传输必须具有空间上的发散-收敛特征，数据处理也必须增加空间处理一项内容。

三是现阶段的农业产业发展水平问题。农业的利润率较低，物联网技术在农业中的应用难以取得丰厚利润。农业物联网设备的生产工艺复杂、利润低、市场小，因此很少有企业愿意进入农业物联网设备生产领域。物联网的初期投入高，需要规模较大、相对集聚才能收回成本、维持循环，农业的小散弱现状使得设备设施的布局比较困难，也不利于进行大规模的管理，自然影响了其推广。物联网的使用本质上是对生产进行精细、实时控制，更适用于高效农业、设施农业和精细农业。现在农业的经营多是粗放型、经验式的，考虑到巨大的投资农民更倾向于放弃物联网提高产量的效益。

4.农业物联网技术和产品自身存在的问题较多

调研中农户对物联网技术和设施的不满颇多，问卷也显示认为设备的 “耐久度和稳定性”、“可操作性”、“运行维护成本”和“生产成本、价格”、“精确度和准确性”需要提高的比率都超过50%。第一，产品质量较差，国内有农业物联网生产企业数百家，但生产的设备好用且流畅的很少，设备的耐久度、稳定性差。第二，产品成本高。农业物联网尚在实验阶段，投入大、市场小导致价格偏高，物联网在农业领域的应用需要一整套设备支撑，包括传感器、传输设备、控制器等，并需要一系列机械化的配套设施，建设和运行成本较高，企业必须有非常大的实力才用得起物联网。第三，数百家农业物联网生产企业中，具有一定规模、专业化、系统化的生产企业不多，农业物联网技术的档次和成熟度、精确度较低，农业应用系统功能较弱、领域偏窄，无法满足用户需求，导致用户的接受度不高。

农业物联网技术还处在试验阶段，关键设备、核心技术及集成体系成熟度较低。第一，核心软件专家决策咨询系统的空白，成了农业物联网发展的瓶颈。专家决策系统的研究很细致，如某种农作物种植在何种情况下效果最好，需要深入田地，需要经验的积累，目前从事此类研究的人极少，而且过去的种田模式多是经验性总结，缺乏科学性细节，导致我国的专家决策咨询系统从20年前到现在一直是用国外的。第二，传感器作为物联网核心硬件设备，虽然生产厂家、产品较多，但是普遍存在成本高、质量差、稳定性低、精确度低的问题，而且监测的指标有限，主要是温度、湿度、溶解氧、Ph值、风速等，对于土壤肥力、病虫害、作物生长状况难以监测，限制了效用发挥。第三，大田物联网尚处试验阶段、进展慢，有县市依托高校开展了通过叶子的透光度光谱测定肥力的实验，但尚未发展到应用层面，病虫害防治难以突破。

5.政府支持农业物联网的力度不够且效果不明显

（1）资金支持力度不够。我们调查的65家物联网应用较好的企业，历年共收到政府各类投资平均每家43.4万元，占总投资的14.49%，这与工业项目动辄几百万、上千万的政府投资是没法比的；农业物联网产品没有纳入农机补贴，在农业项目投资中也未能受到重视。其投资来源以县市政府为主，占48.76%，农业部对江苏省农业物联网没有每年的固定投入，只偶尔以项目形式投资，占投资总量的12.31%，省级投资占38.73%，主要来自省农委。投入的产出不明显，政府对投入收益的监控基本是空白的：科研经费的投入难以取得实效，迟迟不能产生可供应用的成果；投资较大的示范基地建设没有推广的可行性，有些只是个样板甚至沦为形象工程；对生产企业的补贴，无法惠及末端使用者，政府补贴的企业有时反而产品价格更贵、质量更差。

（2）政策支持力度不够，农业物联网的发展处于无章可循的状态。第一，扶持政策缺失，没有把农业物联网作为独立的、有发展前景的内容扶持。第二，标准体系建设滞后，对于农业物联网包含什么内容、选取什么指标等基本问题尚未明确，导致各生产厂家自定标准，互不兼容。第三，缺少国家认证，对农产品溯源系统缺乏权威认证导致产品的附加值无法获得消费者认可。

四、构建政策支持体系，加快农业物联网发展步伐

2016年中央一号文件 “关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见”提出：大力推进“互联网+”现代农业，应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术，推动农业全产业链改造升级。加快推进农业物联网建设，是贯彻落实中央一号文件精神的重要举措。

1.提高农业物联网发展重要性的意识

（1）增强农业部门对农业物联网的重视程度。对各级政府管理部门，尤其是农业部门、信息化部门的管理者，特别是在农业占产业比重较大的县市，必须加强信息化和农业物联网培训，以视频演示、到示范点现场参观等形式，使他们更加真切地明白农业物联网是什么、使用农业物联网后能取得什么效果、农业物联网的使用需要什么条件、农业物联网的使用有什么好处，促使他们始终不忘物联网的推广、使用这根弦。

（2）加大对农业生产者宣传力度。采取现实带动的方式，通过在农业大县建立示范基地、在种养殖大户中试用物联网、借助电视等媒体播放示范基地生产纪录片等方式，使他们对物联网的效果有切身体会；并且对新型农民进行物联网培训。

2.构建农业物联网发展支持政策体系

农业物联网发展政策支持的目标是：围绕提高农业劳动生产率、土地产出率、资源利用率和农产品质量安全，加快推进农业生产基础设施、装备与信息技术的融合。“十三五”期间，重点是加大中央、省级对农业物联网发展的财政投入，引导地方强化政策和资金支持，鼓励大中型企业、物联网企业和民间资本通过竞争性招标等方式，公平参与农业物联网建设和运行维护，逐步形成以政府财政资金资助为导向，金融、税收优惠政策为杠杠，农业物联网技术设备研发单位、生产企业、应用单位为投入主体的农业物联网市场化运作模式。

（1）以项目为载体，加大财政资金扶持力度。设立农业物联网产业发展财政专项资金；加大对农业物联网技术设备研发、生产单位的财政支持力度，逐步形成“企业参与、人才集聚、设备成熟、市场前景广泛”的现代农业物联网生产研发产业；把农业物联网产品列入全国农机补贴目录。

（2）完善金融投融资政策，鼓励现有物联网企业投资农业物联网产业。对拥有自主知识产权和产业化前景好的项目，可按照项目技术设备投入的20%予以贴息或资助；降低农业物联网技术研发单位、设备生产企业的信贷门槛；国有商业银行要允许农业物联网应用企业以土地经营权、房屋、设备产权作为抵押物获取银行贷款。加大对物联网企业的融资担保支持力度；将农业物联网技术设备研发生产企业视同中小高新技术企业，享受相关优惠政策；推进农业物联网企业通过资本市场直接融资；对在县以上开发区、工业园区投资建设农业物联网重大项目的，可由政府性投资公司出资、跟进投资或者融资担保。

（3）完善现有税收政策。一是制定鼓励农业物联网技术研发投入的税收优惠政策；二是完善促进农业物联网研发技术成果转化的税收优惠政策。

（4）实施科技创新政策，不断提高农业物联网水平。政府科技部门、科技机构要把农业物联网的科技创新作为重点支持对象。在国家和省级的重大科技专项中，重点支持农业物联网领域的技术攻关。鼓励科技创新型企业建立国家级农业物联网工程 （技术）研究中心、企业技术中心、重点实验室。支持企业联合高校、科研机构申报国家和省级农业物联网重大项目、组建联合实验室。加强农业物联网技术研发单位、产品生产企业与农业物联网中介机构的认定服务工作，激励成果转化。加快物联网创新服务平台实验室和信息数据资源共享系统建设。重点实行鼓励技术人才特别是物联网人才进入农业物联网研发、生产、应用与运行维护领域；鼓励各类机构以多种方式培养农业物联网人才。

3.加快标准化体系建设，奠定农业物联网政策支持的基础

农业物联网的标准化是农业物联网发展支持政策的基础。农业部门要牵头组织物联网应用企业、科研院所、研发生产企业，以国家物联网标准为基础，结合农业的特征和农业物联网发展的实际，制定农业物联网标准体系（吴建伟，2014）。

（1）硬件设备生产标准。明确设备的主要功能、接口设计等技术规范，对投入生产并推广使用的设备的稳定性、最短使用寿命作出规定，如确定农业传感器及标识设备的功能、性能、接口、基础测量指标、高端测量指标和扩展测量指标，田间数据传输通讯协议标准等。

（2）软件设施即专家决策咨询系统的标准。包括农业数据采集标准、动植物生长数据模型、多源数据融合分析处理标准等，此标准的确立是个长期积累、反馈、完善的过程，要尽可能详细。对温室大棚、高档花卉、食用菌、养猪、养鸡、水产养殖等可以人工调控环境的，要明确某种具体的动植物最重要的监测指标是什么、在什么样的指标数据下生长状况最好；对大田农业这种环境难以调控的，要根据自然条件确定大体的地理分区，研究在某一区的特定温室度范围下，对某种农作物，何时从事何种农事生产最利于作物的生长、如何监测防范极端气候。省一级乃至全国建立统一的数据平台，定时发布农产品市场信息、农业物联网建设情况和相关政策标准、专家决策咨询系统相关内容（此内容要限制开放对象）等等。

（3）农业物联网项目建设标准。对于一个完整的农业物联网项目应该包括哪些部分、某种部分的建设标准是什么、投资大体多少要明确，如厂房或场地设计标准、设备配置标准、生产流程或农事流程等。国家对农业项目的投资要以此为依据，做到每笔资金都细化、落到实处。

（4）农业物联网产品认证标准。农业物联网的一个好处就是产品可溯源、可以更好地满足食品安全需要，国家要对溯源信息进行认证、对溯源系统进行监管以确保数据的真实可靠，建立类似于绿色产品的认证体系和标志。

4.设立协调机构，完善农业物联网发展与支持政策的组织机制

从中央到各级地方政府，都要建立农业物联网产业发展指导和协调委员会，组织协调发改委、经信委、财政、农业、税务等相关单位，制订、执行、落实农业物联网发展的支持政策。各有关部门要加强组织协调，积极整合资源，打破条块分割，实现相关农业信息平台和系统的互联互通、共建共享。通过制订相关技术规范和应用标准，推动省级农业物联网综合服务平台、示范县农业物联网综合服务平台以及农业物联网示范点相互兼容。省相关涉农部门都要建设行业性数据库，接入省级农业物联网综合服务平台，为集成和开发大数据、指导“三农”工作奠定坚实基础。在“部省共建农业物联网区域试验工程建设工作领导小组”领导下，在省级层面成立农业物联网推进工作联席会议制度。统筹指导项目推进，协调落实扶持政策和资金，审定总体规划和实施方案，制定相关工作制度等。

1.陈晓栋、原向阳等：《农业物联网研究进展与前景展望》，《中国农业科技导报》2015年第2期。

2.陈秉恒：《物联网技术下农业供应链的构建》，《江西社会科学》2013年第4期。

3.吴建伟、辛颖等：《农业物联网系统集成重点实验室长效运行》，《中国人口.资源与环境》2014年第S3期。

［责任编辑：吴群］

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1009-2382（2016）05-0049-05

徐元明，江苏省社会科学院研究员；孟静，江苏省社会科学院助理研究员；赵锦春，江苏省社会科学院农村发展研究所助理研究员、博士（南京210013）。