十七屆三中全會(huì)提出要不斷促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的集成化、勞動(dòng)過(guò)程機(jī)械化、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息化, 加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新。其中, 農(nóng)業(yè)信息化主要圍繞發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全要求, 加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式, 提升科學(xué)技術(shù)水平, 建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó), 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)主要依靠自然資源和勞動(dòng)力成本的低廉。隨著世界新技術(shù)的發(fā)展, 農(nóng)業(yè)科技化將會(huì)成為未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)科技化是指以農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)為依托, 開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的、成熟的、能推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的、有較高經(jīng)濟(jì)效益的農(nóng)業(yè)科技成果, 并及時(shí)地將科技成果轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需的技術(shù)產(chǎn)品, 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程。農(nóng)業(yè)科技化要求把農(nóng)業(yè)科研、技術(shù)推廣與開(kāi)發(fā)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來(lái), 實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向科技現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)科技將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮各方面的重要作用。
要實(shí)現(xiàn)建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè), 就要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新, 就要促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成化、勞動(dòng)過(guò)程機(jī)械化、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息化。為適應(yīng)農(nóng)業(yè)規(guī)?；⒕珳?zhǔn)化、設(shè)施化等要求, 加快開(kāi)發(fā)多功能、智能化、經(jīng)濟(jì)型農(nóng)業(yè)裝備設(shè)施, 要重點(diǎn)在田間作業(yè)、設(shè)施栽培、健康養(yǎng)殖、精深加工和儲(chǔ)運(yùn)保鮮等環(huán)節(jié)取得新進(jìn)展。推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)展開(kāi), 應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)信息采集、精準(zhǔn)作業(yè)、息、農(nóng)村遠(yuǎn)程數(shù)字化, 氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)和災(zāi)難預(yù)警等技術(shù), 大力推進(jìn)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合?；谛畔⒑椭悄芄芾韽?fù)雜的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng), 轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式, 對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用提出了迫切需求。物聯(lián)網(wǎng)是以電子標(biāo)簽和電子編碼( EPC )為基礎(chǔ), 建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò), 其宗旨是實(shí)現(xiàn)全球?qū)嵨镄畔⒌膶?shí)時(shí)共享和互通。
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
1999年, 物聯(lián)網(wǎng)( In ternet o f Things, IOT)這個(gè)詞,是麻省理工學(xué)院一位教授在研究無(wú)線射頻( R adio Frequency Identificat ion, RFID ) 時(shí)最早提出來(lái)。 物聯(lián)網(wǎng)概念是在互聯(lián)網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上, 將其用戶端延伸和擴(kuò)展到物與物之間, 進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。其中, RFID 是能讓物品說(shuō)話的一種技術(shù), 它能標(biāo)識(shí)出物品的信息。在物聯(lián)網(wǎng)中, RFID 標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息, 通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把他們采集到處理系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)對(duì)物品信息的分析和處理并且能通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的交換和共享?；赗FID 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用。
2005年, 國(guó)際電信聯(lián)盟( ITU )發(fā)布的 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005: 物聯(lián)網(wǎng)中, 物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化, 覆蓋范圍有了較大的拓展, 不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。其定義是: RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備, 按約定的協(xié)議, 把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接, 進(jìn)行信息交換和通信, 以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。
2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
2. 1 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用
由于現(xiàn)代養(yǎng)殖都大規(guī)模化, 畜禽養(yǎng)殖的數(shù)量也比較大, 僅僅靠人工標(biāo)志和識(shí)別工作量大、難度高、效率低, 不能滿足管理要求。物聯(lián)網(wǎng)中的RFID 技術(shù)作為一種非接觸的快速識(shí)別技術(shù), 正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)中。
2003年, 我國(guó) 863數(shù)字農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中首次列入了數(shù)字養(yǎng)殖研究課題, 一套基于遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的RFID 牛個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段。該系統(tǒng)采用項(xiàng)圈式的應(yīng)答器, 掛在牛頸上, 當(dāng)牛通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)稱(chēng)重車(chē)時(shí), 系統(tǒng)中的閱讀器將自動(dòng)讀取牛的唯一編號(hào)并通過(guò)壓力傳感器完成稱(chēng)重過(guò)程。將這兩個(gè)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)(編號(hào)- 體重)連同采集時(shí)間一起通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送到養(yǎng)殖場(chǎng)的上位服務(wù)器, 為數(shù)字化養(yǎng)殖平臺(tái)提供了重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[ 6- 7] 。Parsons J. 等[ 8 ] 對(duì)C olorado的羊安裝電子標(biāo)簽, 運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高了羊群管理效率。曹永軍等[ 9] 在2008年就基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)RFID 技術(shù)的鴯鹋養(yǎng)殖管理信息平臺(tái)進(jìn)行了研究與應(yīng)用。鴯鹋養(yǎng)殖場(chǎng)在當(dāng)時(shí)一般采用人工粗放養(yǎng)殖方式,缺乏統(tǒng)一的養(yǎng)殖管理信息平臺(tái), 從而影響了企業(yè)的管理效率。建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng), 將RF ID 技術(shù)用來(lái)鴯鹋的個(gè)體標(biāo)識(shí), 為鴯鹋設(shè)計(jì)專(zhuān)用的RFID標(biāo)簽, 并結(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、手持移動(dòng)設(shè)備和PC 機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等構(gòu)建RFID 鴯鹋養(yǎng)殖管理信息系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)鴯鹋數(shù)據(jù)的有效追溯和數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)的共享, 從而給企業(yè)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。謝琪等在2009年設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于RFID 的養(yǎng)豬管理與監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要針對(duì)豬繁殖工作流程的規(guī)范化, 依靠RFID 技術(shù)的ID 唯一標(biāo)志功能把豬的管理轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)ID 號(hào)的管理。
系統(tǒng)能自動(dòng)、準(zhǔn)確地識(shí)別出每一頭豬, 并從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取豬的資料提供給工作人員, 使工作人員能按照特定的任務(wù)執(zhí)行相應(yīng)的操作, 從而保證了每一次數(shù)據(jù)的獲取都是合理正確的, 減少了人為誤操作。同年耿麗微等[ 11] 就當(dāng)時(shí)的奶業(yè)所存在的養(yǎng)殖規(guī)模較小、單產(chǎn)水平低、管理技術(shù)落后、飼料單一、牛群血緣不清, 以及由此導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)品安全無(wú)法得到有效地保證的問(wèn)題, 提出并建立了一種基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的奶牛的身份識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)采用瘤胃式動(dòng)物電子標(biāo)識(shí)來(lái)為每頭奶牛建立一個(gè)永久性的數(shù)碼檔案, 實(shí)行一畜一標(biāo), 并通過(guò)采用RFID 技術(shù)以及單片機(jī)與PC 機(jī)的通信技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)奶牛信息的電子標(biāo)簽進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別,從而及時(shí)地實(shí)現(xiàn)對(duì)每頭奶牛的監(jiān)控與管理。研究結(jié)果表明, RFID 系統(tǒng)讀卡器的識(shí)讀率為100%, 該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)奶牛生產(chǎn)養(yǎng)殖的數(shù)字化管理。
2. 2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)作物生長(zhǎng)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)科技在農(nóng)作物生長(zhǎng)中可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視灌溉情況、土壤空氣變更以及大面積的地表監(jiān)測(cè), 收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量和有關(guān)土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH 值等信息, 從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè), 幫助農(nóng)民抗災(zāi)、減災(zāi), 科學(xué)種植, 提高農(nóng)業(yè)綜合效益。2007年, 位于美國(guó)加州Oxnard的草莓培育商安裝一套物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng), 實(shí)時(shí)追蹤植物的生長(zhǎng)狀況。該系統(tǒng)還可以根據(jù)空氣和土壤的狀況, 自動(dòng)觸發(fā)相關(guān)行為, 如澆水或調(diào)節(jié)溫度。這套系統(tǒng)由C limateM inder開(kāi)發(fā), 目的是幫助培育商更好地管理植物的生長(zhǎng)情況, 這套系統(tǒng)自該公司2007年發(fā)布以來(lái), 已被土耳其200 家多溫室和苗圃所采用。此外, 該系統(tǒng)還在土耳其的雞場(chǎng)、煙草存儲(chǔ)廠和冷藏倉(cāng)庫(kù)使用。
中國(guó)Zhang Q ian等運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線傳感技術(shù)提出了溫室檢測(cè)和控制系統(tǒng)方案, 該方案促進(jìn)了中國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。杜曉明等針對(duì)傳統(tǒng)溫室農(nóng)作物數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在的問(wèn)題, 也提出了一種使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組建農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案, 實(shí)現(xiàn)了作物生長(zhǎng)環(huán)境的無(wú)線監(jiān)控, 解決了傳統(tǒng)溫室農(nóng)業(yè)布線的繁瑣性和局限性, 為提高溫室環(huán)境信息管理自動(dòng)化程度和設(shè)施農(nóng)業(yè)種植決策提供了依據(jù)。邴志剛等對(duì)作物精準(zhǔn)灌溉的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究, 其運(yùn)用RFID 相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)了智能灌溉支架, 便于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)管理以適應(yīng)不同作物和作物不同生長(zhǎng)階段。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn), 表明了其合理性和實(shí)用性。Ampatzidis Y. G. 和Vouqioukas S. G. 將RF ID 技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)果樹(shù)的信息, 從而分析果子的生長(zhǎng)狀況。Bowman K. D. 則具體提出了在柑橘樹(shù)中植入射頻芯片, 該芯片可以采集和存儲(chǔ)柑橘樹(shù)的信息。H am rita T. K. 和H offacker E. C. 開(kāi)發(fā)出土壤性質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 運(yùn)用了RFID 和無(wú)線傳感器技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤溫度、濕度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè), 對(duì)后續(xù)植物的生長(zhǎng)狀況提供研究的依據(jù)。2010 年, 孫慧遠(yuǎn)等探討了基于RFID 技術(shù)的植物電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 研究表明其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有可行性, 對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)情況和環(huán)境變化具有積極意義。
2. 3 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
食品業(yè)是典型的流程型制造業(yè), 其特點(diǎn)是生產(chǎn)產(chǎn)品不能逆轉(zhuǎn), 產(chǎn)品安全管理包括生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷(xiāo)售等環(huán)節(jié), 每一個(gè)環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)食品安全問(wèn)題。最近幾年消費(fèi)者特別關(guān)注食品安全問(wèn)題, 也出現(xiàn)很多引起社會(huì)關(guān)注的奶粉事件。
因此, 農(nóng)產(chǎn)品安全信息化已經(jīng)成為食品安全監(jiān)管工作中不可或缺的部分, 如何利用信息技術(shù)為食品安全生產(chǎn)服務(wù)是現(xiàn)在面臨的嚴(yán)峻的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)中的RFID 技術(shù)易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用, 在食品安全管理中得到廣泛的應(yīng)用。如果發(fā)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有問(wèn)題, 能夠利用RFID 技術(shù)快速地反應(yīng)、追本溯源, 確定問(wèn)題所在,有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量安全帶來(lái)的問(wèn)題。郭曼等將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與RFID 技術(shù)相結(jié)合的方式, 構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的RFID 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤與追溯系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品跟蹤與信息共享的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在水產(chǎn)品中, 金淑芳將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)有效的結(jié)合, 將水產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的物流環(huán)節(jié)全程監(jiān)控與追蹤。李琳娜等應(yīng)用電子標(biāo)簽技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在廣東省的7家養(yǎng)殖場(chǎng)、5家批發(fā)市場(chǎng)、2 家水產(chǎn)品加工企業(yè)和1家省級(jí)監(jiān)管中心進(jìn)行實(shí)施水產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系。在肉類(lèi)產(chǎn)品中, 國(guó)外SpiesslM ayr E. 等[ 24]運(yùn)用RFID 技術(shù)改進(jìn)了豬肉的可追溯系統(tǒng), 并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn), 證明了該系統(tǒng)的可行性。謝菊芳等運(yùn)用二維條碼技術(shù)、RFID 技術(shù)和組件技術(shù), 構(gòu)建了肉用豬及其產(chǎn)品的全程質(zhì)量控制, 實(shí)現(xiàn)了基于. NET 構(gòu)架的豬肉安全生產(chǎn)的追溯系統(tǒng)。史海霞等通過(guò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架并運(yùn)用RFID 技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了基于. NET框架下的肉用豬質(zhì)量安全可追溯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)讓消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)豬肉食品后追溯到肉的生產(chǎn)全過(guò)程, 保證了豬肉食品的質(zhì)量安全。在果蔬產(chǎn)品中, 孫旭東等[ 27 ] 實(shí)現(xiàn)了柑橘質(zhì)量安全可追溯信息系統(tǒng), 該系統(tǒng)運(yùn)用了RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)等融合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)多學(xué)科技術(shù), 解決了每個(gè)參與對(duì)象信息的可追溯監(jiān)測(cè)性。一旦在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)危害消費(fèi)者健康的果品, 通過(guò)查詢電子標(biāo)簽上的信息就可以獲得果品的產(chǎn)地等相關(guān)信息。陸清等[ 28 ] 提出了RFID 技術(shù)在供港蔬菜衛(wèi)生安全監(jiān)管中的應(yīng)用, 他們開(kāi)發(fā)了RF ID 衛(wèi)生安全電子信息系統(tǒng), 在供港蔬菜衛(wèi)生安全溯源監(jiān)管過(guò)程中進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)控制, 建立生產(chǎn)種植、加工、包裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)檢疫監(jiān)管、消費(fèi)等環(huán)節(jié)的信息共享機(jī)制, 實(shí)現(xiàn)了供港蔬菜從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的信息全程溯源, 為我國(guó)食品安全檢測(cè)提供了經(jīng)驗(yàn)。
3 結(jié)語(yǔ)
自2009 年8 月溫家寶總理提出 感知中國(guó)以來(lái), 物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家5 大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注, 其在中國(guó)的受關(guān)注程度是在美國(guó)、歐盟以及其他各國(guó)不可比擬的。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó), 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是機(jī)遇, 物聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展也必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來(lái)。
如今農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨進(jìn)一步由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN )向IOT過(guò)渡的技術(shù)創(chuàng)新與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好機(jī)遇, 同時(shí)也面臨著很多的問(wèn)題: 產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究體系尚未形成; 一批農(nóng)業(yè)應(yīng)用急需的先進(jìn)感知與控制技術(shù)裝備瓶頸性技術(shù)尚待原創(chuàng)性突破; 相關(guān)制造與服務(wù)產(chǎn)業(yè)尚未建立; 基于信息和知識(shí)支持的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的智能化決策支持方法與技術(shù)研究, 需要跟蹤計(jì)算與信息科學(xué)發(fā)展開(kāi)拓先進(jìn)研究領(lǐng)域, 以提供物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用層的先進(jìn)科學(xué)解決方案; 農(nóng)區(qū)缺乏能掌握信息、通信技術(shù)裝備維護(hù)裝備維護(hù)服務(wù)的人才, 需要發(fā)展農(nóng)村技能型人才的知識(shí)遠(yuǎn)程培訓(xùn)服務(wù); 需要建立良好的跨學(xué)科協(xié)力研究, 提供面向產(chǎn)業(yè)提升問(wèn)題的系統(tǒng)解決方案。