基于商业生态系统的我国农业物联网发展框架与政策建议

欧阳春 曹萍 许伟

内容摘要：农业物联网需要以资源享赋为基础、市场需求为动力、技术支撑为手段、政府支持为保障。文章从应用领域不断扩大、农业物联网技术研发和智能生产得到突破、农业物联网信息体系不断完善等方面阐释了我国农业物联网发展的特点，从产业发展较为分散、缺乏关键设备储存及核心技术、专业人才资源匮乏、缺乏系统的应用标准和架构层次、产业缺乏顶层规划设计、政府资金投入不高、未建立成熟的商业模式等方面分析了农业物联网初级发展阶段存在的问题，进而联系我国发展实际，从强调政府和市场的作用、加大自主创新、统筹产业布局等方面探究了推进我国农业物联网发展的内在要求。最后，从优化顶层设计、产学研用协同、加大资金投入、推进示范工程等方面总结出推进农业物联网发展的政策建议。

关键词：农业物联网   商业生态系统   发展战略

农业物联网商业生态系统的内涵与发展条件

对于农业物联网，通常可以从应用和技术两个方面对其进行定义。从应用角度上看，农业物联网指的是在生产和经营的过程中，科学渗透网络技术，应用网络技术对农业进行集成化管理。而从技术角度上看，农业物联网就是指通过各种现代技术，包括红外技术、GPS全球定位、射线识别技术等，借助这些技术，可以精确严格地对农作物的生长进行监控，体现出各项农业产业要素的有机结合，从而实现农业进程的现代化管理。农业物联网虽然体現了农业的现代化水平，但是也存在着很大的不确定性。农业物联网建立起了参与者和环境之间的内在联系，可以说是牵一发而动全身，不同因素之间相互影响、彼此依赖。为了打破这种不确定性，就要求研究者统领全局，把握农业物联网和参与者以及环境之间的内在联系，使其成为一个统一整体，系统认识和分析农业物联网。

1993年，Moore首次提出了生态系统的概念，简单来说，生态系统就是在某个指定的时间和空间范围内，由参与者和环境所组成的社会系统，其中，参与者包括商家和消费者，环境则可以是自然环境，也可以是市场环境、消费环境和社会环境等。社会组织和个体在相互作用的前提下，建立经济联系，形成经济群体，这是生态系统的本质。这种经济群体表现为不同类型的商业生态链，例如生产者群体、消费者群体、分解者群体和运营市场。农业物联网是由各个成员之间相互依赖、分工合作所形成的一个经济联合网络，它从以人力和机械为中心的生产模式转向智能和软件为中心的生产模式，体现了现代农业的智能化、信息化、自动化。因此，农业物联网也可以看成是一种商业生态系统，其主要目标是合作创新，改善经营环境，实现合作主体间的共同利益，促进商业生态系统的增值与繁荣。

李遵白在《基于技术路线图的物联网产业布局研究》一文中提出技术路线图的多维分析工具，其认为物联网产业的发展需要考虑市场需求、产业目标、技术和政策四个维度，笔者参照其研究结果，并借鉴商业生态理论，认为可以依赖资源禀赋、市场需求、技术支撑和政府支持这四项条件推动农业物联网的发展，图1结构化地阐释了四者之于农业物联网发展的关系：以资源禀赋为基础，市场需求为前进动力，以科学技术为主要手段，以政府支持为后盾，共同打造农业物联网商业生态链。

资源禀赋。市场资源是生态系统赖以发展的基础和前提，在农业物联网的发展中占据了极大的比例，资源禀赋通常指土地、资本、信息技术和农民素质这些生产要素，一个国家如果生产资源贫乏，会在很大程度上限制该国农业的发展。各国应当合理利用自身资源优势，促进其农业物联网的发展。美国、加拿大等国家土地辽阔，因此建立了精准化农业物联网发展模式，而日本和一些欧洲国家农业基础设施较为发达，因此建立了设备化农业物联网发展模式。

市场需求。农业物联网生态系统发展的动力首先是从市场需求开始的。为促进农业物联网的发展，就必须考虑到不同类型的市场需求，农业物联网生态系统可以看成是农户和技术人员（传感器研发商、通信系统供应商、服务提供商等）构成的网络体系，一方面要考虑到生产者和生产企业的需求，为其赢得商业机会;还要兼顾整个生态链的需求，提高自主创新能力，为农业物联网生态系统的发展取得优势，建立农产品与市场需求对接平台。

技术支撑。科学技术是第一生产力，为满足市场需求，实现产业目标，促进物联网生态系统的可持续发展，就必须掌握核心技术。推进农业物联网的发展，要求结合农业系统开放性和复杂性的特点，以技术创新为主，加大先进技术的研发，不断开发服务平台先进应用系统，实现农业生态系统的智能化、自动化、技术化。

政府支持。物联网技术的发展存在着一定的高风险性和收益滞后性，因此，政府支持是农业物联网健康发展的重要保障，为促进农业物联网生态系统的发展，应加大资金投入和政策扶持，促进人才培养和平台建设，对农业物联网发展过程中出现的问题进行积极调控，以提供一个良好的产业发展环境，满足生态系统的生存和发展。

我国农业物联网发展现状与存在的问题

（一）发展现状

因为农业产业技术优势较为明显，江浙沪以及安徽省在农业物联网的发展过程中取得了较好的成绩，是我国农业物联网生态系统的领军者，其发展优越性主要表现在以下几个方面：

1.农业物联网应用领域不断扩大。我国是一个人口大国，农业是国民经济发展的基础。自原农业部启动农业物联网区域试验计划以来，物联网技术已经不再是在农业生产过程单一环节的应用，而是在作物生长检测、畜牧业养殖管理、园林艺术管理和农产品质量安全的各种领域内都进行了应用，实现了农业生产的全行业发展。上海市作为我国发展程度较快的直辖市，已经建成了多个涵盖水产养殖的智能化农业应用示范基地。而浙江省以农产品质量安全为发展目标的农业物联网应用平台也备受好评，该平台主要为人们示范耕地施肥的现代生产技术，还提供监测土壤沃度、防治病虫害的技术支持。

2.核心技术研发成果显著。目前，江苏很多农场都实现了通过传感器采集大棚内的各种环境指标和数据信息，通过监测器来查看作物的生长发育情况，通过智能科技实现农作物的智能化管理，这些技术手段已经在全国范围内实施了推广。而上海市也成功研发了传感信息采集、网络视频监控、数据智能分析、远程作物控制和终端数据处理等的高科技产品，取得了一系列的技术突破。

3.农业物联网信息体系不断完善。上海市最近建立了农业信息化服务平台，主要是向消费者提供价格信息、农产品源头信息，向农户提供最新气象新闻、农产品交易信息、科学技术指导，向市政监管部门提供市场动态信息等，从而形成多元参与的农业信息产业链。无独有偶，安徽省也建立了农业信息化服务体系，该体系由决策系统、调度系统、监测系统共同组成农业物联网综合服务平台，实现了农业产业的系统化管理。

4.颁布各项农业物联网发展规划。2005年，江苏省开始实施农业信息服务，将农业物联网建设作为农业发展的重要内容;安徽则组织修订了试验田建设方案，使农业物联网的建设更趋于规范化;上海市也颁布了各项农业物联网相关政策与法规，同样实现了农业物联网发展向规范化迈进。

（二）建设过程中存在的问题

虽然我国在农业物联网发展过程中取得了重大突破，但因起步较晚，因此和很多发达国家相比，我国农业物联网建设仍处在初步建设水平，主要存在以下几个问题：

1.产业发展较为分散。农业物联网本身具有复杂的产业环节和分散的产业链条，因此发展过程中容易出现碎片化发展趋势，产业发展凝聚力差、集中度低。在我国，只有不到十分之一的物联网生产企业真正实现了产业化，形成了一定的发展规模。

2.缺乏关键设备储存及核心技术。近年来，我国一些都市型农业地区虽然加大了农业物联网技术的研究，但是在农业物联网核心技术上仍较为欠缺，包括农业基础设施精密度较差、产品耐用度和可靠性较低、集成系统不成熟等。

3.专业人才资源匮乏。由于传统观念的影响，我国从事农业领域研究的人员较为稀少，而在农业物联网从事研究的人才就更为匮乏，现阶段我国在传感器的研发和操作过程中都需要从国外进口专业型人才。此外，我国众多农业从业人员科技水平不高、农业信息化水平较为低下，也极大程度地限制了农业物联网的发展。

4.缺乏系统的应用标准和架构层次。在接口标准、维修标准和数据标准上，我国的应用标准体系还不够统一，另外，我国农业发展的个性化需求较高，物联网市场大多是在國家带动下进行的，缺乏市场中坚力量，农业物联网产品的应用层次不高，很难做到批量生产。

5.顶层规划设计优化程度不高，政府投资相对较少。虽然我国对发展农业物联网具有很高的积极性，但产业顶层设计还不够全面，各地区、各部门之间也没有实现合理的资源共享。此外，农业物联网发展过程中需要巨额的资金支持，长期以来，我国在农业上的财政投入主要集中在生产环节上，生产投资虽然重要，但在技术上的投资会让发展道路更加长远，因此，在技术研发环节的资金支持也应得到重视。

6.未建立成熟的商业模式。现阶段，我国农业物联网还未做到广泛应用并且也未找到一个适应性强的成熟商业模式，如何解决我国农业物联网行业应用范围有限的问题，建立一个以市场化运作为核心、能够实现全行业盈利的商业模式，也是需要不断探索、深入研究的。

发达国家农业物联网发展经验

在全球范围内，农业物联网有以美国和日本为代表的两类代表性的发展模式。美国农业物联网模式的主要特点是精准化，这种特点是由美国人少地广的地域环境所决定的，精准化农业物联网模式是在大农场的引领下，以信息数据的标准化为重心，充分利用遥感技术、空间定位技术和地理信息技术的“3S”手段建立农业网络。而日本农业物联网模式的主要特点是设备化，设备化的特点是由日本人密地薄的特点决定的，日本借助农用机器人来代替人力，实现了农产品种植的工业化和自动化（见表1）。

美日等发达国家发展农业物联网的起点往往是从制定法律法规和相关政策标准开始，继而推广到核心技术的研发，最终将核心技术推向市场应用。而我国的核心技术水平相对落后，农业基础设施不够完善，尚未确立合格的执行标准，因此现阶段我国推动农业物联网发展的重心主要落在技术研发方面，然后落实到市场应用，最后制定相关政策和标准，完善各项法律法规，将我国农业物联网发展逐步推向规范化。

虽然发达国家农业物联网的发展主线和我国有很大不同，但仍需分析借鉴其发展过程中积累的经验。发达国家的农业物联网建设体系基本上是遵循“政府支持、市场拉动、多方共赢”的理念——一是注重市场需求和企业研发，形成递进式的农业物联网发展流程。二是注重商业模式的多元化，这种多元化是在政府投资的基础上，侧重运营商和经销商的主导作用，最终实现各方共赢。三是注重政府的政策支持，表格中可以明显看出，无论美国还是日本，政府对于农业网络的支持和投资力度都是很大的，加强政府的导向作用，可在很大程度上使物联网发展趋于规范化，合理的调控也能够助力市场的健康发展。

推进我国农业物联网发展的战略框架

（一）总体思路

笔者从我国农业进程的实际出发，结合发达国家的发展经验，根据“政府支持、市场拉动、多方共赢”理念，认为只有促进核心技术、产业研发、市场需求三方联动，增强我国农业物联网核心技术的自主研发和创新水平，实现技术成果的推广和应用，才能建立一个以创新为动力，应用为先导，创新和应用协同发展的健康生态系统，从而逐步推进我国农业物联网的发展。

（二）发展模式

农业物联网就是使用互联网技术将不同类型的农业生产要素进行有效系统的整合，因此必须贯彻行之有效、系统全面的农业发展理念，在核心技术研发、商业经营和管理过程中不断创新，最终实现农业物联网的价值增值，实现不同要素的协同发展（见图2）。

1.管理模式。管理模式是以政府支持作为核心，加大政府资金投入，颁布相关政策，推进政企联动，不断强化顶层设计，实现合作共赢，架构一个政府为主体、促进多元要素共同参与的农业物联网生态系统。

2.商业模式。从广义上来讲，商业模式实际上是整合一系列生产要素，形成最优生态系统、实现各方利益共赢的生态发展模式。要打造一个共赢型的商业模式，从单一中心向多中心共同发展转型，就必须将碎片化产业进行整合，借鉴外部积极因素，着手打造持续盈利的农业物联网运营支撑平台。

3.技术模式。技术模式的核心是促进技术标准和应用模式的相互匹配，为解决农业物联网核心技术欠缺的问题，就要继续推进技术标准的建设，发挥科学技术对生态系统的支撑作用，并且还要形成一套适应性强的应用标准，最终实现技术与农业良性互动的技术模式。

（三）发展路径

1.产业层面。为了迎合国家战略性新兴产业发展的理念，规划农业产业链的布局，要求将工作重心放在特色产业和重点领域上，推进农业物联网核心技术在全行业的应用。具体做法可以简要概括为三个方面：一是要重视龙头企业的领导地位，推进“企、产、学、研”联合攻关，建立市场需求和科研成果对接平台。二是要重视农业物联网的服务，我国初具规模的农用物联网服务产业主要是相关软件产业和基于云服务的信息服务产业，着力培养服务产业有利于农用物联网产业的可持续发展。三是要扩大农业物联网的产业规模，推行环境监测、仓储物流、防虫减灾、节水灌溉、农情监测、产品安全的工作，将扩大农业物联网领域的工作落到实处。

2.市场层面。要坚持市场需求为牵引，大力推进科研结果的市场应用。一是要充分建立开放的市场体系，充分激发市场活力，要大力开发质优价低的农用传感器产品，重视农业物联网产品的研发与市场推广。二是要关注参与者的主体需求，建设以经营主体为关注对象的市场，为其打造个性化的经营方案。还要坚持市场主体、农民参与的原则，促进生态价值链上下游的联盟，着力推进产业创新，走好农业的市场化线路，实现互利共赢。

3.技术层面。技术创新是一个行业不断涌现生命力的源泉，要推进自主创新的技术路线，就要发挥相关科研机构的作用。现阶段我国很多高校的相关科研院所都研发了具有相关知识产权的传感器，突破了研发过程中的技术难题，开发了农业大数据管理、云计算服务和人工智能技术。成立农业网络研究中心，制定农业物联网技术标准，做好基础性研发和顶层设计也是必不可少的技術手段。还要推进创新结果的应用，以科研单位作为推广平台，建立满足我国农业需求的技术应用系统，逐步实现从技术成果到科研结果的集成应用。

政策建议

基于以上对于不同发展模式和发展路径的思考，笔者对我国农业物联网的发展提出下列政策建议：

优化顶层设计。优化顶层设计就是要调动各成员积极性，促进全行业共同参与。一要成立农业物联网建设的专门领导小组，制定建设过程中的重大决策，解决重大问题。二是要组织相关成员负责重大决策的颁布与实施，建立跨地区的相关对接，推进行业发展计划，将行业标准落实到具体工作中来。三要制定好技术研发的具体路线，在前进过程中掌握主动权，克服研发领域中可能出现的问题，逐步优化技术体系的顶层设计。

产学研相结合，培养专门型人才。要鼓励大企业、高校和科研院所加强技术合作，成立研发联盟，实现产学研用协同、产品研发和技术创新结合的格局。人才资源是一个行业在研发创新和技术实施中最宝贵的资源，要响应国家的人才工程计划，大力招收引进专门型人才，政府还应鼓励开展校企合作，着重培养传感器技术、网络通信技术领域的人才，建立农业物联网科研机构。

加大资金投入，完善投资机制。信息产业的成功启发我们要将传感技术等重要技术作为物联网研发的重点，在资金投入和相关政策上对技术研发和科研应用给予重点支持。还要引导社会形成多元化、多渠道的物联网投资格局，吸引多方融资，建立农业物联网的应用系统。例如可以设立物联网发展的专项财政资金，加大示范推广农业物联网技术研发，制定相关政策标准，推进公共服务平台的基础设施建设。

推进农业物联网示范应用工程建设，带动农业物联网整体发展。加快建设农业生态圈，就要鼓励带动农业物联网的整体和全面发展。一是要大力推进各项农业示范工程建设，包括园林业示范工程、耕地灌溉示范工程、智能检测管理示范工程等，打造一批模板型的物联网工程技术。二是要统筹好农业园区和农业服务平台间的关系，实现农业物联网行业的可持续发展。三是重点培养智能化、自动化、信息化的产业模式，全面推动农业物联网的规范性整体性发展。

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