物联网在现代农业试验基地中的应用探讨

摘要：基于信息化与物联网的概念、发展过程、应用现状，探讨了物联网在现代农业试验基地建设中的重要性，分析了当前试验基地物联网建设过程中面临的突出问题，对农业试验基地开展农业信息化建设提出了相应的对策，旨在提高现代农业试验基地物联网的建设水平，进一步推动我国农业信息化的进程。

关键词：物联网；农业信息化；现代农业试验基地

中图分类号：S126文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）12-0117-03

农业信息化实现了科技与农业的有效结合，农业物联网作为农业信息化的基础组成部分，对我国农业信息化建设具有重要作用。国家《物联网“十二五”发展规划》将农业物联网应用示范作为重要支持内容。农业试验基地是我国农业科研创新的载体，加强农业试验基地物联网的建设，对于促进现代农业的发展具有重要意义。正确认识物联网在现代农业试验基地的重要作用，深入分析当前物联网在基地建设中面临的突出问题及解决思路，优化物联网在农业试验基地平台上有效利用，是保障和促进农业信息化建设的重大战略性、现实性课题。

1农业信息化与物联网

农业信息化是指在农业领域全面应用现代信息技术以提高农业生产力水平的现代化农业生产经营模式[1]。我国农业领域中信息化的应用开始于1979年，二十世纪八十年代以来我国信息化技术的研究已取得较大成果，有些已达到国际先进水平[2，3]。物联网（The Internet of Things）是指通过信息传感设备把任何物体与互联网相连接，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[4]。物联网是近年来在信息感知技术、网络传输技术等新技术快速发展和高度融合基础上应运而生的一种新型综合化信息应用技术[5]，更是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮[6]。农业物联网是农业信息化的重要组成部分，是实现传统农业向现代信息化农业发展模式转化的基础保障。将物联网技术应用到农业生产和科研中，是现代农业依托新型信息化应用的一大进步，也是现代农业的一个重要标志。

2物联网与现代农业试验基地建设

2.1物联网在现代农业试验基地建设中的意义

农业试验基地是农业科研创新的载体，在新产品研究、试验、展示及推广过程中具有“旗舰”的作用。物联网作为新一代信息化技术的重要组成部分，使人们能以更加精细和动态的方式管理农业试验基地承载的各种试验项目，提升人们对基地的实时控制和精确管理能力，在智慧型农业发展中有着十分广阔的应用前景[7]。随着精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，足不出户就可以监测到农田信息，实现科学监测、科学种植，极大地提高农业试验基地的科研能力和效率，促进现代农业发展方式的转变。

2.2物联网在现代农业试验基地中的基础架构

物联网的“物物相连”应用到农业上，可以推进试验基地综合化、一体化和智能化的管理要求。它通过感知识别、网络传输、计算处理等三层架构来连接整个物联网体系。根据物联网的基本原理，应用于现代农业试验基地中的物联网组成架构由数据采集层、数据传输层、应用服务层及用户层组成（图1）。

数据采集层的任务是确定监测的对象与目标及其因子参数的接收采集。根据农田设施栽培对环境条件的要求，选定主要环境影响因子进行参数监测，如气象参数（光照、温度、湿度）、环境参数（氧气、氨气、CO2 等）、土壤参数（温度、湿度、pH、土壤成分）等。数据传输层的任务是网络的部署和应用，实现数据采集层所捕获数据的高速传输。应用服务层的核心内容是通过对感知信息的综合处理和有效利用，对监测对象实行信息反馈与实时控制提供各种计算服务。用户层是负责信息处理的人对经过综合处理信息的终端利用，即通过数据采集层采集来的信息经过网络传输、汇聚融合、标准处理、智能加载后再作用于监测对象，实现信息控制的目的。

2.3物联网在现代农业试验基地中的应用

现代农业试验基地借助物联网的介入，正逐步实现在农产品安全、农产品可追溯性、精准农业、集约高效农业等方面的应用。早在2001年，高光谱遥感信息获取试验成功在北京小汤山现代农业示范基地完成[8]。2010年，以国务院正式批复的《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》为指导，“山东滨州国家农业科技园区”将物联网技术应用到安全生态农作物集成示范区、精准农业示范区、新型节水农业示范区，对引领现代化农业发展模式创新与探索作出了巨大贡献[9]。2011年，农业部了《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》，并与发改委、财政部组织实施了北京市设施农业、江苏无锡养殖业等三大国家级物联网应用示范工程，我国农业物联网发展驶入快车道。2013 年，农业部启动了天津、上海、安徽等三个农业物联网区域试点，并认定了40 家农业农村信息化示范基地，各地农业物联网发展方兴未艾。另外，新疆、黑龙江、吉林、北京、上海、河北、江苏等地也已建立起多个大田作物数字化技术综合应用示范基地[10]，取得显著成效。

3现代农业试验基地物联网建设存在的问题

3.1物联网建设的意识落后

我国的农业物联网建设及利用水平较以往虽有了较大提高，但总体来说还未受到足够重视，缺乏国家宏观性规划与分步实施方案，缺乏科学的统筹规划和顶层设计。应用物联网新技术的试验基地往往存在“科研多、生产少”的现象，农业物联网建设“务虚”成分远超过“务实”。

3.2物联网基础设施及相关人才匮乏

我国物联网建设的相关基础设施较发达国家还相对落后，硬件设备不能满足农业物联网实用、适用的要求，软件支撑体系未能体现智能化的实际效果。其次，农业信息化人才作为物联网用户层的关键，具有至关重要的作用，但准确定位既懂农业又具备信息技术的人才仍较困难。

3.3农业物联网应用标准规范尚待统一

农业试验基地作为农产品研发的主要阵地及整个农业信息化网络的第一线，拥有统一的信息化技术标准至关重要。建立健全国家统一标准的农业物联网应用规范是物联网及农业信息化发展的必经之路，也是各种设施设备有效桥联的保障，在整个农业信息化建设中具有重要的意义。

3.4财政保障措施尚待加强

物联网基础性建设需要投入大量的资金且初期收效缓慢，投入产出比使得企业和有些地方政府不愿意投资建设。另外，长期以来中央和地方偏重于城镇信息化建设投资，对农业和农村信息化建设的投入十分有限，更造成了相关财政扶持力度不足。

4改善及发展农业物联网的对策和建议

4.1发挥政府宏观调控作用

农业试验基地物联网工作涉及面广，资源整合和共享问题突出，必须科学统筹农业信息化规划和顶层设计，明确发展的战略定位。同时借鉴引入国外试验基地的先进管理模式，加大农业物联网发展的政策措施引导，各个部门通力合作，扶持支持农业物联网研发、转化、推广应用的项目，切实做好宏观层面政府的引导扶持工作。

4.2加强基础设施及人才队伍建设

提高新型高效物联网基础设施的研发能力，使得质优价廉的农田基础设施装备到各个试验基地的田间地头，保证农业信息化建设后期工作的顺利进行。加快建立农业物联网技术人才的培养机制、激励机制和竞争机制，推进农业物联网人才队伍建设工作。应重视交叉学科高校人才的培养和引进，注重对现有农业物联网技术工作人员的后续教育和岗前培训。

4.3加快推进农业物联网标准制定

开展农业物联网标准体系顶层设计，从技术与应用两个角度明确农业物联网标准的工作范畴和应用领域，制定顶层设计、分步实施、有序推进的标准工作计划。鼓励全国科研院所、管理部门、大学、企业、基地等参与物联网标准制定工作，形成农业物联网标准体系建设多方共同参与、共同应用的机制。

4.4加大国家专项资金投入和保障力度

将农业物联网发展列入各级政府的基本建设预算，积极引导地方财政对农业信息化的投入。同时，建立专项资金用于现代农业试验示范基地的物联网体系建设工作，用科技促进科研，让资金保证科研，切实走好现代农业发展的关键一步。

5结论

农业试验基地是农业科研创新的载体，加强农业试验基地物联网的建设，对于促进我国现代农业的发展具有重要意义。作为农业信息化的重要组成部分，物联网技术在农业中的应用能够改善粗放的农业经营管理方式，提高土地利用率、资源利用率和劳动生产率，引领现代农业发展[11， 12]。农业试验基地作为承载农业事业的排头兵，应率先做好物联网技术与传统农业生产的有效结合，实现物联网在农业领域的应用，从而实现集约、高产、高效、优质、生态、安全的农业生产，推进我国农业信息化和现代化建设的进程。

参考文献：

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