基于物联网技术的智慧农业发展现状与建议——以麻城市智慧农业谷为例

文/沈杨 陈晶 张慧 李欣蕾 刘思奕（湖北经济学院法商学院）

一、引言

自改革开放至今，我国农业发展主要依靠农药、化肥等生物化学技术以及农业机械化推动发展，我国在农业生产方面取得了极其显著的发展与进步，但同时，这种粗放式的传统农业生产方式也存在着许多的问题，例如生产效率低、对环境的污染严重等。因此，为实现传统农业向现代化农业转型，提升农产品竞争力和农产品的生产效率至关重要。2017年，中央一号文件中提出：智慧农业为农业生产的高级阶段。此概念一经提出，便受到了社会各界的普遍关注，物联网的出现，为智慧农业的发展提供了技术支持，其重要作用在智慧农业的发展中已经逐步显现出来，不可替代性日益凸显。如今，我国正大步迈入 5G 时代，物联网技术所蕴含的极大潜力足以有效地关联到整个农业产业，从而大大降低生产成本，提升生产效率。 因此，基于物联网的智慧农业将为解决粗放式农业存在的种种问题提供解决方案。物联网智慧农业，结合了传统农业和现代物联网技术，提升农作物产量，有效地降低不必要的成本。

二、国内外关于智慧农业发展现状

（一）国内智慧农业发展现状

我国智慧农业的起步比较晚，对智慧农业发展理念和发展形态应有的重视比较于西方国家来说较少。在实践上，我国仍然面临新旧思想观念冲突和现实制度是否完善等方面的问题挑战。

中央政府从全局上重视农业和农村的改革，针对国情进行了顶层设计，实行了全面部署。与其他制度一起，农业部门认真组织实施，各地积极探索和实践，解放了大量农业生产力，激活了农村发展潜力。改革开放四十多年来，中央政府发布了十多个农村工作一号文件。自2012年起，中央一号文件曾多次涉及精准农业、智慧农业等关键词语，体现了国家对中国智慧农业发展的重视，极大地推动了中国智慧农业的发展进程。

（二）海外智慧农业发展现状

如今，部分农业比较发达的国家智慧农业水平已逐渐领先世界，形成了适合地方创新的现代农业发展模式并日趋完善。精细化生产管理，节约人力物力，生产能力和质量也逐步提高。

在政策方面，海外的许多国家已经全面制定和实施支持智慧农业发展的政策与相关的法规，引导智慧农业的发展。比如美国，首先提出了“精确农业”这一概念，前后共出台了六部有关农业信息化的法律法规和发展计划，以信息、科研、教育、教育等法律法规形式推进农业发展，为智慧农业产业链的稳定发展提供了良好的政策环境和资金支持。在荷兰，农业资源稀缺，人地分配严重不足，自第二次世界大战以来，就实施了农业保护政策。荷兰政府始终坚持大量施行农业补助，激励农业发展设施的建设，推动构建农业知识创新体系。

在科学技术研发方面，农业较为发达的国家早已构建起了的农业科技研发体系的各种不同结构，旨在促进国家智慧农业的进步。世界各国农业科技研发体系的主要组成部分是多样化的，但其主体大部分都是政府和高校农业科学技术研发机构，政府是主要的管理者和研发推动者，各国企业的重视度也略有不同，其他农业利益相关者与主要研发机构密切合作总体一致。

在科学技术创新方面，中外各国都在大力推动农业生产学习与研究的相互结合，完善配套规章制度，建立专项资金池，促进农业科研技术在智慧农业中的快速应用。目前，许多国家已经形成了自己的特色农业推广体系，科技创新在各国的应用取得了显著成效。比如美国已将“5S技术”和智能农机技术投入实际应用，构建了精细化农业和规模化发展的智慧农业生产系统，有助于农民耕作的精细化，提升了农业生产的质量与效率；日本利用数字技术、远程控制和传感技术构建了新的个性化“在线农场”农业创新商业模式，使消费者可以做到独立地、实时地、远程地、准确地控制自己的农产品生产，获得所需要的农产品。

三、麻城市智慧农业的发展现状

（一）基础设施建设方面

近年来，由于互联网产业的持续发展，麻城市实现城市中有线宽带网络、4G和WIFI无线网络的基本构建。光纤家庭接入与4G移动网络紧密结合的高速宽带网络系统，已经全面覆盖全市范围内主要公共场所和3A级以上旅游景区WIFI网络系统。在“宽带乡村”惠民工程的带领下，全市已基本拥有宽带连接。除少数偏远地区，农户宽带连通能力达20M以上，农村家庭宽带安装率将近40%。宽带网络覆盖到农村地区，极大程度上给麻城市智慧农业的发展带来了更多便利。麻城市的气象灾害主要是暴雨洪涝，但由于近几年加强基础设施建设，导致植被破坏严重，再加上麻城市位于大别山中段南麓地段，所以暴雨洪涝很容易造成山体滑坡、形成严重内涝，会影响信号的接收，不利于观察农作物的生长。当前缺乏对洪涝灾害方面的防范措施。

（二）高新技术应用与推广方面

从传统的手工农业发展模式到如今的农业现代化建设，智慧农业的发展在这方面产生了很大的影响。麻城市特色农业资源丰富，是湖北省重要的粮食生产基地。近几年，为提高和带动麻城农业的全面发展，麻城市积极探索智慧农业的发展成效，极大加快了科技研究成果转化与推广应用。以农业物联网、遥感监测、无人机监察等一系列先进智能技术装备逐步推广应用，为智慧农业发展产业体系提供了科学技术支撑。对农业实施更加精准的科学管理，农业灌溉将会预先知晓，营养将会精准补充，气温环境不再是单一的自然变化，病虫害诊治更加科学有力，这为传统农业发展提供了更多的便利。但与此同时，高素质农业生产管理人员的缺乏将很难在本地应用和推广高新技术。由于距离武汉比较近，麻城市高素质人口流失严重，经调查发现，麻城市剩余人口多以年纪偏高、文化水平普遍低下且对互联网技术知之甚少的人员，更谈不上对现代化农业生产的了解。2013年，麻城市政府与泛华集团签署投资合作协议，以全新的运营模式推动智慧农业的发展。泛华集团投入大量资金引进高新技术人才和技术，引导智慧农业规范合理发展，但职业农民的教育系统的缺乏不利于进一步发展智慧农业。

（三）推行“互联网+”模式

通过大数据来优化区域资源，为区域进一步提升带来前进的动力。麻城市地理位置和气候环境优越且拥有丰富的农业资源优势。在如今高速互联、云计算大数据和人工智能等基础智能技术相结合的背景下，通过品牌建立进行产品会展、认证保护、整合产业链等途径，进一步全方位地优化资源，依靠电商产业、物流产业、上游供应等渠道提高市场竞争，为智慧农业全方位发展提供更多的资源优势。通过电子商务来推动智慧农业的发展，麻城主要依托阿里巴巴、淘宝、天猫、京东等第三方电子网络交易平台，其中开展电子商务的C2C网店有400多家，38家经销商准备把本地的农副产品搬上淘宝网进行对外销售。全市拥有万村千乡、“三农”服务站、网上便民服务中心等农村商业网店851家，电子商务从业人员超过2000人。目前农村的物流服务还不是很健全，再加上由于农产品自身的特性在运输方面需要一定的温度和条件，因此，农村物流方面的完善对推行“互联网+”很重要。

（四）信息服务体系建设方面

麻城农业技术推广网络健全。为了加强基层农业技术推广工作，乡镇农技、畜牧、农机等服务中心均在麻城市行政区域内设有10个以上的村级农技服务网点，并根据各地产业特色，配备专业技术人员5至10人，建立农业科技示范基地3至5个，85%的组（垸）配有科技示范户1至2名，形成了县、乡、村三级农技推广服务网络。所有的服务中心都有固定的办公地点，通过对办公条件进一步改造和升级，都配备了数码相机、电脑等必要的办公用品。制定了工作服务准则、考核办法等制度。农技服务中心工作效率提高，各农技服务中心通过发放便捷的联系卡，加强与广大农民的联系，及时解决生产中遇到的问题。据研究表明，我国农村人口的文化水平普遍低下，对获取信息的能力和理解信息的能力也存在一定的问题，对于这种新建设的服务体系并不能完全适应，还可能存在怀疑和担心，所以，农民对于参与农村信息服务体系建设的积极性有待提高。

四、麻城市发展智慧农业的SWOT分析

（一）优势（Strengths）分析

1.区位优越和交通便捷

麻城位于湖北省鄂豫皖三省交界大别山中段南麓处，形成“一心两轴，手掌状结构”的城镇体系空间布局。为了使城区内各个乡镇之间的联系更加紧密，政府相应地增加了通道数，提升了铁路网，完善了公路，强化了通道。

2.政策扶持

近年来，中央政府、各部委和地方政府已经将智慧城市发展与建设视为重要经济工作内容和行动计划，并针对智慧城市建设在政策、资金和业务等方面进行了一系列的扶持，智慧城市建设在“十三五”期间崭露头角。前期，麻城市委、市政府召开专题会议，初步对智慧麻城建设进展情况进行了了解，研究并找出问题的解决方案。麻城市委书记要求相关部门抓住机遇，勇于争取政策支持，解决突出问题，加快推进智慧麻城建设，争创发展新佳绩。而后，相关专家制定了推进方案以达到加快推进智慧麻城建设的目的，并启动了云平台建设和地理数据库建设项目，并将在下一个阶段加大人才引进，制定鼓励支持推进信息化应用和政策措施，完成应用平台对接，加快云计算中心、基础数据库等项目建设。

3.城市规划优势

目前国内多数城市利用自身优势，从不同方面着手智慧城市建设，提出其智慧城市发展规划与战略布局。以武汉为代表的部分城市充分利用自身技术基础，定位为智慧城市建设的技术和产品供应地。麻城市城市总体规划中提出优化城市空间布局，构筑了两个经济区：麻城掌心极化经济区和外围指状沟域经济区。以特色农业种植、生态农业观光、农副产品生产及深加工和旅游业为主的外围指状沟域经济区为例，外围指状沟域经济区应当将特色农业产业化、规模化、链式化为首要任务，以特色旅游业为突破口，大力发展沟域重点镇。开发循环经济产业，起到了高效使用和循环利用资源的作用。其他农业型城镇着力于促进农业规模化、产业化经营、并不断发展以农业资源加工为主的新的农业产业，促进了农业生产效率的提高。

4.劳动力优势明显

麻城市劳动力人口比较多，总人口120万，到2009年底，全市从业人员59.2万人，城镇登记失业率4.1%，农村劳动力55万人，农村富余劳动力约18.4万人，并且其中的绝大部分都选择从事农业劳动。作为革命老区和农业大市，麻城市劳动力资源比较丰富。

（二）劣势(Weaknesses)分析

1.大数据出现壁垒

大数据奠定了智慧城市建设的根基，而信息资源的整合又支撑了智慧城市建设。智慧城市的建设对诸多行业均有影响。然而，我国现在评估标准、行业标准、建设标准等方面缺乏统一的量尺来约束和指导。同时，诸多城市的数据仍处于相对孤立和封闭的状态，数据共享的瓶颈仍有待打破，从而导致了数据信息挖掘能力的欠缺。对于数据的分析也仍处于从前的传统模式，未能与物联化、互联化相结合，使得分析方式单一。

2.市场参与度不足

由于金融融资渠道和机制的不成熟，智慧城市真正确切开展的项目实施效果的满意程度不高，部分地方还存在业绩导向偏差等，导致智慧城市的发展一直处于由政府主导的局面。然而一轮又一轮的投资困境对于政府而言也造成了不小的压力，因为政府承担了智慧城市的城市政务、基础设施等城市公共服务领域的建设，倘若缺乏必要的内容支撑和产业培育，政府将缺失市场回报率。

3.缺乏核心技术

与其他发达国家相比，我国的农业发展不足，远低于国家研发投入水平标准。导致农业的核心技术发展以及核心装备的升级仍被外国主导。而恶意的软件注入攻击，自动的在系统中传播分析，窃取相关数据，使不同模块的正常功能遭到破坏，使公有链条现有技术机密性不足。

（三）机会（opportunities）分析

1.信息发展变化

在企业的生产制造过程中，智慧农业所得到的信息感知和通过定量做出的决策判断，利于高科技等智能实现生产控制，将量精准化并寻找到适宜的平衡点。根据接受投入以及不同需求实现不一样的服务，根据相应的生产发展方式，农业由最初的传统化发展，将信息由数字化过渡到网络化，再发展到高级阶段的智能化。

2.大数据发展广泛

我国农业装备升级和加强科研能力，形成相互促进机制，大力发展智慧农业，推动机械化发展，加强信息建设，提高农业生产效益和效率，根据当前农业应用方式及类型的不同，可以将其分为平台的数据分析，利用无人机进行植物监测，发展农业自动驾驶生产和精细化的养殖农业。

由于国家推行土地确权，利用三权分置，从而使得土地逐渐变得规模化，建立逐渐完善的生产体系。而土地的集约化也为智慧农业的多种场景应用制造了机会。

（四）威胁（threats）分析

1.技术水平落后，机械更新缓慢。

由于起步较晚，与其他国家相比，技术思想上落后，处在起步阶段，农业机械落后导致庄稼严重受损，用于农业的灌溉投入等设施非常简单，以至于传统的用于洪水灌溉的方法仍被经常被使用。由于农业发展机械水平缺乏现代化措施方案技术的融合和多方面技术的改进，和多种效用的功能性发展受限制较大，需要根据地区经济发展和地区生产水平能力进行改进。农业的相关设备与内芯软件的运用不够完善精准，传感器的细致把握不足，导致农业发展数据获取难，由于数据化程度融合不够，获取数据的精准采集较少，仅作为参考数据。

2.耕地减少，人才缺乏

现如今可用耕地面积逐渐减少，而优质的土壤稀缺，这种趋势逐渐对国家粮食安全以及种植形成了重大影响，而社会的稳定也受到影响，农业的发展受到制约。同时农业生产人员普遍受教育低下，农业方面的从业人员不足，年龄较大，缺少后续传承人才，新技术、新能源的发展不足，而职业教育体系尚未完全建立，无法有序管理。新型职业农民难以培育，初创者和参与者较少，本土化发展较为缓慢。

3.数据隐私安全威胁

智慧农业技术和精准农业模式在满足粮食供求上潜力巨大，为了农作物的食品安全与作物产量提高，通过智慧农业技术，利用大数据驱动，不断与农业相关的应用程序连接，运用在预测农作物风险和作物病害，从而使得与农作物歉收等相关风险减少。通过利用大数据的智能分析，为农业生产发展提供相应的适宜方案，在保障整个食品供应链的同时，也促进了实时农业的运营决策，彻底改变现有的农业发展模式，摆脱传统化农业束缚。虽然这种方式对于农业生产的生产力有所提升，但由于缺乏物联网的连接设备使用，仍然是智慧农业所存在漏洞。而未知的网络攻击也使信息问题暴露，数据信息安全受到威胁。

五、对基于物联网技术智慧农业建设的建议

（一）突破核心关键技术和完善基础设施

目前，中国农业物联网的信息化技术仍旧不发达，成熟度较低，且农村的基础信息通信设施建设速度缓慢，智慧农业的系统发展不健全，其技术水平也普遍落后。

这就要求，一要掌握智慧农业物联网的关键信息技术，通过建设农业前端数据收集系统、远程监测系统和数据传输系统等，首先充分利用智慧农业相关的互联网系统资源，在各个领域开展精确化的实施，能实时观察田间数据、实景观测、历史分析和远程管理，达到农业生产智能化、农业管理数字化、农业运营网络化、农业服务精准化的目标。其次再集中各方资源，共同研发物联网技术和创新物联网的应用。

二要健全农村基础设施，推进农村互联网的建设，在农村信息服务站、农村社区服务中心和公共服务区域内覆盖无线网络，全面提高家家户户的普及率和接入率，进一步夯实农村的建设基础，推进光纤进村、农业信息入户等工程，使物联网技术能够更好地在农业生产实际当中运用。

（二）公共服务系统

各个区域的农业环境都存在着多模态、多维度、不平衡的现象，从而造成了不同区域的农产品种类天差地别，这就要求政府的服务更加精准。目前的物联网体系中，部分独立的系统运行依旧分散、彼此间缺乏联系，内部的资源数据无法共享，未完全构建起物联网端的数据和资源共享的综合一体化公共服务体系。

首先，坚持政府和市场对物联网的引导，优化物联网的公共服务系统。建议探索政府与市场结合的机制与模式，强化各平台市场化的运作物联网体系，开发特色专业服务产品，实现“互联网+农业”为市场提供服务；加强与专业服务机构的合作深度，精准切入公共服务和市场服务的最佳结合点。

其次，着力建设智慧农业的公共服务体系：一是建立“数据云”，运用新时代信息技术，例如云计算、大数据、移动互联网等，构建“数据云”，以实现农业大数据在互联网上资源互通共享；二是搭建三个平台，分别为智慧农业电子商务服务平台、农业电子信息平台和农产品安全监测公共服务平台，通过物联网技术全方位观测到智慧农业的整体发展过程；三是建立五大体系，即专家系统、地理信息系统、全球定位系统、充分运用遥感系统、智慧化决策知识系统，利用各种系统结合当地的气候和土壤条件进行分析、监测，与互联网连接进行信息交换和通信，为农业发展做出精准的决策。

（三）健全人才培养体系

智慧农业的农业科技水平较高，缺乏计算机技术与农业技术相结合的复合型人才。第一，大多数农民都有较为丰富的农业生产经验，而总体年龄却偏高，受高等教育程度较少，需要提升农民们接触现代科技的能力，且需全面认识物联网对智慧农业的运行和后期维护，提升农民的整体科技素质；第二，具备农业专业技术能力的院校毕业生由于没有相应的农业基础，不熟悉“三农”工作，可在高校内开展基础农业培训课，便于后期将专业知识在农村中实际应用。

“互联网+农业”政策下的人才建设应采用外部引进和内部联系“双提升”，完善人才培养体系，发展智慧农业，大力促进人才兴农行动，努力吸引和整合高素质农业人才。

在“外部引进”方面，建议政府采取灵活人才引进办法，做好企业和科研机构的精准对接，积极引导科研院所专家带队、带项目和资金投入到智慧农业的重点实验室当中。

同时定期召开智慧农业的高层研讨会，并聘请有关领域的学者专家对地方政府、农企、合作社等有关职能部门开展技术培训，以此提升农村相关工作人员的专业技术。

在“内部联系”方面，积极招聘优秀的农业科技人才，前往智慧农业发展前沿领域和农业物联网科技公司学习或进修，使相关人员熟悉先进的理念、操作方式和技术。同时，积极组织农业科技人员到高等院校和科研院所学习培训，全面培育提升人才体系，全面运用物联网技术投用于农业产业。