“互联网+现代农业”现状及关键技术分析

2018-09-17刘会会牛玲秦杰

计算机时代 2018年7期

刘会会牛玲秦杰

摘要：互联网技术推动了现代农业的发展，加快了农业信息化的进程。文章阐述了“互联网+现代农业”的内涵，概述了国内外研究现状，分析了发展“互联网+现代农业”中涉及的物联网、云计算、大数据、3S等关键技术及应用热点，归纳了当前发展中存在的问题，提出大力发展智慧农业、加快推进农业信息平台和物流营销平台的建设进程，以及提高农业信息技术水平和完善农产品质量安全追溯体系等推进现代农业发展的意见和建议。

关键词：互联网+；现代农业；农业信息化；智慧农业

中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）07-32-04

Abstract： Internet technology has promoted the development of modern agriculture and accelerated the process of agricultural informatization. In this paper， the connotation of "Internet + modern agriculture" is expounded. At the same time， the overseas and domestic research status is summarized； the key information technologies involved such as the Internet of things， cloud computing， big data and 3S are analyzed in this paper， and the existing problems in the present development are put forward. Therefore， this paper puts forward the countermeasures and suggestions for the development of modern agriculture， i.e. to strongly develop wisdom agriculture， accelerate the process of constructing for agricultural information platform and logistics marketing platform， raise the level of agricultural information technology and improve the quality and safety of agricultural products traceability system.

Key words： Internet +； modern agriculture； agricultural informatization； wisdom agriculture

0 引言

隨着互联网技术的深入发展，各行各业都已经离不开互联网。传统农业中融入了互联网技术，并成为了较为活跃和重要的一种生产要素，这对于加快转变农业发展方式，推动建设现代农业具有重要作用[1]。传统农业的生产管理主要凭借农民的经验和感觉，缺少科学管理，因此可能出现片面或失误等情况，造成农作物减产减收、生产过剩、生产成本较高等问题。农业的发展面临诸多挑战，迫切需要转变发展方式。此外，随着人们生活水平和意识的提高，越来越多的人关注农产品质量及安全，希望实现“从农田到餐桌”的追溯，确保农产品质量。“互联网+现代农业”为未来农业发展找到了新出路、新方法，为实现农业产业跨越式发展提供了机遇。

1 “互联网+现代农业”内涵

国务院出台的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》对“互联网+现代农业”给出了详细的阐释：利用互联网提升农业的生产、经营、管理和服务水平，着力培育一批网络化、智能化、精细化的现代“种养加”的生态农业新模式，形成示范，带动效应，加快完善新型农业生产经营体系，培育多样化农业互联网管理服务模式，逐步建立农副产品、农资质量安全追溯体系，促进农业现代化水平明显提升[2]。

“互联网+现代农业”要实现的是农业产业的跨越式发展，不是简单地将互联网接入农业，而是要成功地将互联网和社会资本带入驱动农业发展的轨道。“互联网+现代农业”一方面促进专业化分工、优化资源配置、降低交易成本、提高劳动生产率，另一方面通过实时化、物联化、智能化等手段，为农技推广、农村管理等提供精确、动态、科学的全方位信息服务，推动现代农业的跨越式发展[3]。

发展“互联网+现代农业”，推动农业全产业链的改造升级，需要综合运用物联网、云计算、大数据等现代信息技术[4]，加快推进农业信息化发展进程，以期达到优化资源配置、提高劳动生产率、保证农民增收增效以及实现农产品质量安全追溯等目标。主题框架及设计的关键技术如图1所示。

2 国内外研究现状

随着信息技术在农业领域的广泛应用，农业信息化加快了农业发展方式的转变，推动了现代农业的建设。目前，各国农业的发展趋势均是加快推进信息化发展进程，促进现代化和信息化融合[5]。

英国政府2013年启动“农业技术战略”，其重心是使用“大数据”及信息技术提高农业的生产效率；美国从上世纪90年代就开始了农业信息化的建设，利用网络技术和自动控制技术已经实现了社会化共享农业数据资源；法国的农业信息数据库目前已经十分完备，正在着力构建“大农业”数据体系；德国积极扶持数字农业并投入大量的资金来开发农业技术，同时扶持一些大型企业进行牵头研发；在日本，网上农场受到青睐，其经营模式是消费者租用农场的地块并与农场主签约，支付相关费用，下单种植喜欢的农作物，还可以实时查看作物的生长情况。

国内农业正在发生巨大变革。

在农业大数据[6]方面，2013年由山东农业大学牵头成立了国内第一个农业大数据产业技术创新战略联盟，专门研究农业大数据的应用。

在智慧农业[7]方面，南京某物联网公司为某农场开发的物联网技术应用系统，利用温度、湿度和视频等各类传感器采集数据，实时地绘制出比较容易理解的数值空间分布场图，同时，操作人员通过设备就能实时了解和掌控蔬菜的管理。

在农产品溯源[8]方面，北京市农业局采用的食用农产品质量安全溯源系统，其主要功能是对食品的生产、包装、储运以及销售的全过程进行信息跟踪，一定程度上保证了农产品的安全。

在农产品安全[8]方面，北京派得伟业科技发展有限公司为北京市大兴区农委提供了农产品质量安全监管系统服务，对大兴区主要农产品进行监管，形成了“源头可追溯、流程可追踪、信息可查询、责任可追究”的完整的农产品安全监管体系。

3 涉及的关键技术与应用热点

发展“互联网+现代农业”需综合应用多种技术，目前，推动发展“互联网+现代农业”涉及的关键技术及应用热点主要包括以下几个方面。

3.1 物聯网技术

物联网（The Internet of Things，IOT）其实就是物物相连的互联网，是互联网的延伸和扩展。目前大家公认的物联网[9]是指一种广义上的巨型网络，其依据事先约定的协议，利用射频识别（RFID）、全球定位系统（GPS）、激光扫描器和各种感应器等信息传感设备，将任何种类的物品与互联网相连接并进行信息交换和通讯，以实现智能化的识别、定位、追踪、监控以及管理。物联网有三个组成部分即感知层、网络层和应用层，具备全面感知、可靠传送和智能处理的基本特征。

目前，物联网技术已经在农业、电力、城市、家居、医疗、环保、交通和物流等领域得到了广泛应用。

3.2 云计算技术

云计算（Cloud Computing）本质上是一种商业计算模型[10]，是传统的计算技术以及网络技术发展到一定程度的产物，其宗旨是利用网络将成本相对较低的计算实体整合成具有强大计算能力的系统，从而减轻终端的处理负担并使其享受更多的云端服务。具有虚拟化、按需动态分配资源、高可靠性、经济性、需求服务自助化、分布式、资源池化等特点。利用该技术，人们无需了解具体的技术细节就可以通过网络方便地、高效率低成本地获取所需的资源和服务，比如获取强大的计算能力、存储能力以及软硬件资源等服务。

在发展现代农业的过程中，利用云计算技术能够实现信息存储和计算能力的分布式共享，为海量信息的处理分析提供强有力支撑，为农业进行创新性科学研究提供各种资源基础；利用云计算技术，用户只需通过已有的移动终端如手机和电脑等设备，就可随时随地获取云中相关信息或服务，从很大程度上降低了基础设施的建设成本，适合在农村中应用推广。

3.3 大数据技术

对于什么是大数据目前还没有统一的定义标准，但其核心思想和本质是一致的。大数据一般指无法在人类可以承受的时间范围内，运用一般的常规软件工具来捕捉、管理及处理的数据集合，且具备典型的3V特征，即规模性（Volume）、多样性（Variety）和高速性（Velocity）。大数据主要解决的问题是海量数据的搜集、存储、计算、挖掘等，从中获得有价值的信息，发现其中蕴含的知识并予以利用，以便进行科学预测和正确决策。

农业大数据[11]是指，大数据技术在农业领域的专业化应用，其具有大数据的共性，也具有农业的特性。依据来源领域的不同，农业大数据包括生产过程管理数据，农业资源和生态环境管理数据，农产品与食品安全管理数据，农业装备与设施监控数据等。通过综合分析和利用不同的数据，能够及时科学地解决相应问题，切实保障每个参与者的利益。

总之，发展“互联网+现代农业”的主要任务之一就是利用大数据技术和云计算技术，统一相关的标准和规范，对农业数据资源进行优化整合，以实现数据共享，提高数据利用率；另一主要任务是依托大数据技术及相关分析处理技术，积极建设农业大数据平台，构建相应的体系，辅助农业全产业链的各个过程[12]。

3.4 3S技术

3S技术即RS（Remote Sensing，遥感），GIS（Geography Information System，地理信息系统），GPS（Global Positioning System，全球定位系统）[13]。在发展现代农业的过程中，单纯应用3S技术中的某一种技术通常不能满足需要，需将3S技术有机结合成一个整体用于具体实践中。

遥感技术（RS）是一种综合性的空间信息获取技术。利用RS技术，可以感知土地资源信息的变化；可以监测不同阶段农作物的生长情况，进而采取相应措施；可以预估农作物产量，进而实施宏观调控；还可以评估灾害造成的农作物损失情况，进而采取相应生产自求措施。

地理信息系统（GIS）是一种集采集、储存、分析处理和直观描述有关地理分布数据为一体的综合性信息技术系统。利用GIS具有空间信息可视化的特点，制作农田信息专题图实现对农田信息的直观展示，比如制作病虫灾害覆盖图等。

全球定位系统（GPS）是一种可以提供实时、定时、全天候和全方位的三维导航和定位服务的系统。利用GPS具有实时定位及精确定时的功能，可以实现实时地对农田的水分、肥料和病虫害等描述和跟踪，进而使农业机械将水、肥料和农药作用到具体准确的位置。

3.5 农产品质量安全溯源技术

农产品质量安全溯源是指利用互联网等技术手段实现农产品“从农田到餐桌”的各个环节均可追溯和监管，农产品生产、加工及销售等每个环节的信息均可通过网络向消费者公开。农产品质量安全溯源涉及的关键技术包括信息标识技术、各个环节的信息采集与交换技术、信息查询技术等[14-15]，本文着重介绍信息标识技术。

⑴ 一维码

一维码是应用最多最广泛的条码，其优点是价格便宜，识别速度快、操作能力强，对于应用环境要求较低，有利于实现商品快速流通。目前，在农业领域应用最多的一维码编码体系是GS1体系，比如GS1-128码。但一维码也有其自身的缺点，比如信息容量较小，对数据库支持的依赖性较强。

⑵ 二维码

二维码采用矩阵式存储，相对于一维码而言，它具有信息容量大、纠错能力强、支持加密技术、译码可靠性高、防伪功能强、编码范围广。采用二维码作为标识技术要解决的关键问题是编码与解码，在编码与解码过程中，必须要考虑溯源信息防伪造以及溯源信息内容的防篡改等问题。

⑶ RFID技术

RFID技术又称射频识别技术，俗称电子标签，克服了条码技术必须采用人工的方式近距离读取的缺点。RFID是一种自动识别技术，无需接触，其基本原理是通过射频信号实现自动识别物体并获取相关数据。该技术在农产品溯源中应用较为广泛，缺点是价格贵。

⑷ 生物技术

近些年基于生物特征的识别技术[16]也已成为了研究热点，因为其具有稳定、便捷、不易调换或丢失等优点，弥补了传统识别方法存在的易丢失、易被伪造和破解的缺点。目前，已被提出用于家畜个体标识的生物特征识别技术有DNA标志技术、自体免疫性抗体标签、超微分析、鼻纹、虹膜识别、面部识别等。

4 “互聯网+现代农业”发展中存在的问题

近年来我国虽然在智慧农业方面取得了一些成果，但在技术、管理以及生产效益等各个方面与发达国家相比都存在着一定差距，面临的主要问题归纳为以下几个方面：

⑴ 互联网+农业信息平台缺乏。农业信息平台是从业人员发布和获取相关信息的一个重要工具，农业现代化发展在某种程度上与平台是否完善有很大关系。

⑵ 农业信息技术水平及农业从业人员整体水平较低。没有完全将各种智能设备投入使用，农业现代化的发展水平也不高。缺少信息化专业人才，农民的知识水平较低，拥有的网络知识也相对匮乏。

⑶ 农村物流营销平台建设滞后。农村的物流快递业普遍存在小、散、弱的特点，而且服务也不到位，配送区域覆盖面不全，不能满足农村对电子商务日益增长的需求。

⑷ 农产品质量安全追溯体系不完善。我国农产品质量安全基础薄弱，问题时有发生，形势不容乐观。一个重要原因是经营主体责任落实不到位，流通链条长、环节多，质量安全难以保障。

5 发展“互联网+现代农业”的对策建议

为提高互联网技术在农业领域的自主创新能力，促进农业生产的高效、快速发展，同时针对当前“互联网+现代农业”发展中存在的问题提出以下建议。

⑴ 大力发展智慧农业。运用大数据、物联网、云计算等技术，促进传统农业生产升级，提高农业生产各个环节的智能化程度，做到农作物的生长环境可检测，生产加工过程可精细化、自动化控制，农产品质量可追溯，在一定程度上解决农产品食用安全性问题。

⑵ 加快推进农业信息平台和物流营销平台建设进程。整合现有农产品物流信息，利用信息化带动物流的现代化，建立农产品供需交流平台，建设完善的服务体系和物流配送体系，扩大农村物流网点规模，积极推动农村电子商务发展，升级农产品的销售模式。

⑶ 提高农业信息技术水平和从业队伍整体知识水平。以互联网为工具和手段，提升智慧农业的软硬件水平，普及和应用先进的农业生产技术和管理方法，进一步提高农业生产效率。此外，培养农村互联网相关的专业技术人才，使他们成为新型职业化农民。

⑷ 完善农产品质量安全追溯体系。建立一个完善的农产品质量安全追溯体系，对农产品整个流通环节中每个节点的信息进行数据采集、记录、统计分析，从而实现来源可追溯、去向可查证、责任可追究、市场可管控的目的。

6 结束语

综上所述，“互联网+现代农业”是一种新的经济形态，通过将物联网、云计算、大数据等信息技术与农业全产业链的每个环节充分融合，改变了传统农业的生产方式，不但可以提升生产效率、提高产量和质量，而且可以实现农业生产过程信息化、智能化、精准化，实现从传统农业向现代农业的转型。

目前“互联网+现代农业”发展迅速，但仍存在一些问题，例如农业信息平台缺乏、农产品物流营销平台滞后、从业人员信息技术水平低等问题。面对问题，必须寻找推动现代农业发展的路径，如：大力发展智慧农业，加快推进农业信息平台和物流营销平台的建设进程，提高农业信息技术水平和从业人员知识水平，完善农产品质量安全追溯体系等。相信随着互联网技术在农业领域的不断突破，必将给农业的发展带来巨大的经济效益和创新效率，“互联网+现代农业”也必定成为中国农业未来发展的主流模式。

参考文献（References）：

[1] 李国英.“互联网+”背景下我国现代农业产业链及商业模式解构[J].农村经济，2015（9）.

[2] 孙辉.《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》相关解读[J].农村新技术，2015.8.

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