福建省农业物联网产业环境分析及在林业中的应用初探

刘晓杰

摘  要  我国精准农业模式在农业中的比重正逐步加大，物联网技术引入农业生产和科研势在必行，农业物联网对于构建智能农业，使现代农业从粗放型向集约型生产经营方式转变，确保农产品质量安全等方面具有十分重要的意义。通过对福建省农业物联网产业政策环境、经济环境、技术环境等进行分析，得出福建省农业物联网的基本态势是部分企业的成熟技术已成功应用于农业领域。同时，在物联网产业持续增长的背景下，各类研究机构先后成立，农业物联网示范应用步入规模拓展阶段。在示范应用方面，以福建省林业物联网为例，试图为福建省农业物联网应用的拓展提供思路。

关键词  农业物联网;产业环境;智能农业;福建省

中图分类号：F307.2;TP311   文献标志码：C   DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.34.036

物联网在农业领域应用中，主要被用于收集包括土壤湿度、氮浓度、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压等信息并将这些信息传递到中央控制设备供农业生产者决策和参考，从而确保农作物生长环境稳定，减少农药化肥使用量，从而达到节约环保和产品质量提升的目的。除此之外，农业物联网还将被广泛应用于农产品质量安全保障和农业生产环境的改善，这都直接关系到农业的可持续发展和人们的身体健康等。因此，农业物联网正日益受到社会各方的密切关注。

1 农业物联网的概念

物联网可应用于公共管理和服务上，其中在农业生产特别是精准农业生产方面的应用越来越廣泛。精准农业生产的各种应用统称农业物联网。农业物联网的最终目的是完善基层农技推广和服务体系，提升农业生产效率，提高管理水平，理顺交易流程和提高物流等各环节智能化程度等。其技术实现办法是提供新一代技术支撑平台，通过物联网技术实现对农作物生长信息、农产品生产过程数据、农产品物流信息的获取，实现对农业信息技术的运用，使农业生产的基本要素与农作物栽培管理、畜禽饲养、施肥、植保以及农民教育相结合[1]。

农业物联网中的“物”包括4个方面：农田（林场）、传感器网络、数据管理终端和智能手机。构建农业物联网的目的是将这4种“物”连接，使农田（林场）能够成为网络中的一个可观测终端。农业物联网的连接包括3个层面：1）直接测量。通过传感器网络采集温湿度和光照，再通过数据管理终端归纳、分析数据，最后通过智能手机实现数据的实时查看、分析和管理。2）数据集成。将气象监测获取的数据与无线传感器采集到的数据结合，建立特征点数据与环境数据的对应关系，使研究人员更好地了解农田各参数之间的关系。3）数据的开放与共享。利用互联网将数据开放，为更广泛的应用提供数据支持[2]。

2 福建省农业物联网产业环境分析

2.1 政策环境分析

福建省信息化局制定的《福建省加快物联网发展行动方案（2010—2012年）》提出，跟踪国际物联网技术发展方向，根据福建省实际，结合产业发展带动，择优选择建设一批物联网行业性应用示范工程，坚持成熟一个、推进一个，实现以市场带开发，以发展拓空间，以需求促产业[1]。《福建省加快物联网发展行动方案（2013—2015年）》则提出，福建省着力于全面推进物联网示范应用，到2015年，在工业、农业、能源、交通物流、生态保护、民生服务等重点领域建成一批规模化典型应用示范工程，重点培育15家以上物联网服务商、高端传感和网络设备制造商，1家以上物联网龙头企业。2016年，《福建省人民政府关于加快物联网产业发展八条措施的通知》提出，要强化创新支撑、打造特色平台、扶持龙头发展、支持创业创新、拓展全国市场、加快培育人才和加大财税支持，实施物联网产业核心技术重大专项，每项最高支持500万元，推动福州市与行业龙头共建窄带物联网开放实验室，最高支持1 000万元。

2.2 经济环境分析

物联网经济环境日趋优化，签约项目增加，签约金额不断攀升。2017年福建省发展和改革委员会启动了建设数字福建物联网领域首批重点实验室，首批遴选了11个高校实验室启动物联网，在福建省经信委和福州市人民政府的指导下，由新大陆集团牵头成立的福建省物联网产业联盟，挂牌成立物联网产业促进中心。2011年福建省信息化局共征集签约项目34个，签约金额达25.64亿元，涉及技术合作、公共平台建设等方面，其中投资1亿元以上项目有4项。经过这几年的发展，福建省的物联网产值达800亿，而马尾全区物联网产值为540亿，约占福建全省的3/4。2016年福建省政府出台的《福建省人民政府关于加快物联网产业发展八条措施的通知》明确提出，到2020年，福建省物联网产业力争产值达到1 000亿元[2]。

2.3 技术环境分析

2.3.1 各大研究机构相继成立，各大院校物联网专业相继设立，研究机构之间、院校之间的合作日益加强

福建省省内高等院校近几年在物联网核心技术RFID（电子标签及无线射频识别）领域的探索不断在深入，如厦门市依托厦门大学成立厦门射频识别研究中心，依托集美大学成立了厦门工程技术研究中心等。这2个研究机构均在其研究领域的前沿不断地研究和探索，具备国际先进的射频实验仪器，依托厦门大学和集美大学的研究人员和研究生的人才优势，为RFID技术研究和产品开发打下了坚实的基础[3]。福建信息职业技术学院成立了RFID应用研究中心，同样致力于RFID技术的研究和产品开发。在教学培养方面，福建信息职业技术学院引进了台湾建国科技大学RFID应用系统及教材，RFID应用研究中心为产品研发配备了天线、读写器、电子标签、网络分析仪、PDA、频谱分析仪及RFID芯片开发工具等，致力于为福建省培养大量的RFID应用型人才。

2.3.2 物联网基础设备生产商不断增多

在企业方面，新大陆、星网锐捷、联迪公司的研发团队在电子标签、读卡器、信息识别终端等方面的研发及应用已处于国内前列。电子标签生产商方面，厦门信达汇聪是较为专业的电子标签生产企业，这个公司从欧洲引进了倒贴式电子标签封装生产线，为国内首条该类标签生产线，年产电子标签能力达千万片，大幅度降低了电子标签的成本。福州兆科智能卡公司为电信运营商批量提供的智能卡（SIM卡、充值卡、爱贝通卡）已在国内广泛应用。福建联迪商用设备在RFID读写设备生产方面具备量产的能力。新大陆电脑股份有限公司二维码智能识读机具已占农业部动物溯源市场的一半以上。星网锐捷公司开发的手持式智能电子标签读卡器及微波段射频SIM读卡器，已经成功应用于电子门票、门禁等场所。此外，还有一些做应用端的厂商也自行生产GPS及读写设备，但由于福建省市场培育较慢，导致这个环节专业化程度不高。

通过对福建省农业物联网产业政策环境、经济环境、技术环境分析进行分析可知，福建省农业物联网的基本态势是部分企业的成熟技术已成功应用于农业领域。同时，在物联网产业持续增长的背景下，各类研究机构先后成立，农业物联网示范应用步入规模拓展阶段。农业物联网中的“物”包括4个方面：农田（林场）、传感器网络、数据管理终端和智能手机，以下即以此为基础，对农业物联网在福建省林业生产领域的应用展开初探。

3 福建省农业物联网在林业中的应用初探

林业物联网应该由互联网、传感网、信息技术、智能网、林业技术共同组成，是利用各种网络信息技术、传感识别技术、智能信息处理技术的集成应用，以促进林业生态建设，保障生态安全，实现生态文明，提高林业生产的产量、质量、效益和可持续性能力的交叉学科。

福建省林业产业发达，年产商品木材近600万立方米、毛竹2亿多根，人造板、松香、活性炭等主要林产品产量均居全国前列。省级产业化龙头企业85家、境内外上市林业企业15家。福建省涉林人口约占农民总数的3/4，涉林收入是农民增收的重要途径，2011年农民人均涉林收入2 082元、增加365元，约为福建全省农民增收贡献5个百分点。福建省林业用地0.091亿公顷、占土地总面积75.3%，素有“八山一水一分田”之称。有林地面积0.077亿公顷，森林覆盖率达63.1%、居全国第一，其中竹林99.33万公顷、居全国第一;森林蓄积量4.84亿立方米、居全国第七，其中人工林蓄积量1.96亿立方米、居全国第一。

人类要治理水土流失、促进降雨、进化空气、维护粮食与水资源安全、减轻洪涝灾害，要应对气候变化、防沙治沙、提供可再生資源、保护生物多样性，林业将发挥不可替代的作用。发展现代农业必须推进林业信息化。福建省林业资源丰富，具备较好的物联网政策、经济和技术产业环境，数字林业的物联网应用可以从火灾预防、森林生态管理、产销管理着手。

3.1 预防森林火灾

森林火灾的危害十分严重，不仅会造成森林与周边人员的财产损失，而且会严重破坏生态环境，导致森林小气候的变化。按照世界粮农组织对世界47个国家的调查结果表明，1981—1990年，年均火烧面积为713 km2，已经造成了严重的经济损失，对生态环境造成了很大的危害。福建省2011年1—9月发生森林火灾340起，其中一般火灾14起，较大火灾324起，重大火灾2起，过火面积8 835.7 hm2，受害面积6 179.8 hm2。火灾发生率是每10万公顷约4.14次[4]。起火原因一般是气候持续高温，林内植被干燥，可燃物载量急剧增多，以及炼山造林等大量的林事用火等。

在森林火灾监测中通常需要对森林里各个地点的风速、温度、湿度等参数进行检测，发生火灾时还需要精确地定位火灾地点。由于福建省森林覆盖面积较大，环境恶劣，多数地方无人值守，因此无线传感网在森林火灾与生态环境监控中的应用势在必行。无线传感器网络结点体积小、价格低，可以在整个森林大面积、多结点设置。每个传感器结点能够准确、及时地将采集的环境数据汇总到基站。当发生森林火灾时，无线传感器网络可以将准确的起火位置与环境状态信息传给消防指挥中心。消防指挥中心可以有效地调度和指挥消防工作，达到减轻森林火灾带来的灾害程度，将人员伤亡和物资的损失降到最小的目的。

另外，利用网络中通信定位模块的多模移动信息采集终端，提供全网节点定位和林火扑救人员的实时定位跟踪;还可结合GIS，将现场动态信息与应急联动综合数据库和模型库的各类信息融合，依据现场环境及林火蔓延模型，形成较为完备的事件态势图，对林火蔓延方向、蔓延速率、危险区域、发展趋势等进行动态预测，进而为辅助决策提供科学依据，提高应急联动系统的保障能力，最大程度地预防和减少森林火灾及其造成的损害[5]。

3.2 森林资源生态管理

通过传感设备对森林生态环境（湿度、温度、含氧量等）数据的实时采集，实时监测植物生长生态环境，结合区域制备数据模型，动态、立体化管理福建省森林资源，特别是珍稀古树名木保护。福建省现有森林764.94万公顷，森林覆盖率高达62.96%，位居全国首位，森林资源十分丰富，是我国南方的重点林区之一。福建省树木种类繁多，珍稀古树名木遍布各地，全省共有古树名木49 458株。许多古树为国家重点保护植物，稀有而且珍贵，有很高的经济价值、科研价值和观赏价值[6]。

随着福建省城市化进程的加快，古树名木的生长环境受到了不同程度的破坏。在物联网技术的支持下，管理人员可以把带有身份识别和环境信息读取功能的电子标签植入到植物特定位置，通过阅读器识别信息并将数据传输到信息管理系统，以此实现对古树名木的全程追踪，达到防虫、防盗、防火的目的。

3.3 林区木材产销管理

通过采用红外感应、电子标签、射频识别技术等数据采集技术，运用无线数据传输网络、低频微波等无线传输技术，将木材生产中采集的数据实时传送到数据中心，使木材生产从林地采伐、过程运输、存储木场管理和木材销售全程木材身份认证。

4 结语

福建省农业物联网还处于发展初期，物联网发展初期政府主导方式是最佳模式。福建省农业物联网的发展需要政府的推动，政府应制定物联网行业规划，推动各种示范工程。福建省农业部门应该在“十三五”期间将农业物联网的功能及效益予以着重推介，着手制定行业标准，制定鼓励政策推动企业参与其中。同时，引导科技园区、经济开发区聚集物联网企业，加强招商引资。企业的任务则在于技术研发和孵化项目，将政府的资金及政策扶持转化为实际的技术应用效益。

参考文献：

[1] 福建省信息化局.福建省加快物联网发展行动方案（2010—2012年）[Z].2010.

[2] 新华网.“全球物联网时代”的福建机遇与雄心物联网在福建崭露头角[EB/OL].http：//www.fj.xinhuanet.com/yuanchuang/2017-11/11/c_1121938919.htm.

[3] 郑栅洁.加快物联网建设 提升数字福建发展水平[J].中国科技投资.2011（4）：34-37.

[4] 福建省林业厅.2011年第三季度福建省林业经济运行情况[EB/OL].http：//www.fjforestry.gov.cn/InfoShow.aspx？InfoID=1481&InfoTypeID=8.

[5] 王颖，周铁军，李阳.物联网技术在林业信息化中的应用前景[J].湖北农业科学，2010（10）：2601-2604.

[6] 中国林业新闻网.福建省古树名木概况[EB/OL]. http：//www.greentimes.com/green/news/lygk/content/2009-07/31/content_57537.htm.