□唐 珂

(接上期)

四、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)取得了廣泛應(yīng)用

在國外，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和利用、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理和農(nóng)產(chǎn)品安全溯源等方面。

（一）農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和利用領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和利用領(lǐng)域，利用各種資源衛(wèi)星收集國土資源情況，利用先進(jìn)的傳感器、信息傳輸和互聯(lián)網(wǎng)等綜合化信息監(jiān)測、傳輸、分析平臺實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)的統(tǒng)籌規(guī)劃和資源監(jiān)測。如美國加州大學(xué)洛杉磯分校建立的林業(yè)資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過對加州地區(qū)的森林資源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，為相應(yīng)部門提供實(shí)時的資源利用信息，為統(tǒng)籌管理林業(yè)提供支撐。歐洲主要利用資源衛(wèi)星對土地利用信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，其中，法國利用通信衛(wèi)星技術(shù)對災(zāi)害性天氣進(jìn)行預(yù)報，對病蟲害進(jìn)行測報。

（二）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，主要利用高科技手段構(gòu)建先進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用無線傳感器技術(shù)、信息融合傳輸技術(shù)和智能分析技術(shù)感知生態(tài)環(huán)境變化。如美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對大鴨島上海燕的棲息情況進(jìn)行了9個月周期性的環(huán)境監(jiān)測，采用區(qū)域化靜態(tài)MICA傳感器節(jié)點(diǎn)部署，實(shí)現(xiàn)了無人侵、無破壞的對敏感野生動物及其棲息地的監(jiān)測。美國、法國和日本等一些國家主要綜合運(yùn)用建立覆蓋全國的農(nóng)業(yè)信息化平臺，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的自動監(jiān)測，保證農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

（三）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)管理領(lǐng)域，將光、溫、水、氣、土、生物等傳感器布局于大田作物生產(chǎn)、果園種植、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面，實(shí)現(xiàn)不間斷化感知、實(shí)時化決策、精細(xì)化生產(chǎn)。如2002年英特爾公司率先在美國俄勒岡州建立了世界上第一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)葡萄園。通過采用Crossbow公司的Mote系列傳感器，每隔一分鐘采集一次光照、土壤溫濕度等數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)控葡萄生長環(huán)境的細(xì)微變化，確保葡萄的健康生長；2004年美國佐治亞州的兩個農(nóng)場使用了與無線互聯(lián)網(wǎng)配套的遠(yuǎn)距離視頻系統(tǒng)和GPS定位技術(shù)，分別監(jiān)控蔬菜的包裝和灌溉系統(tǒng)。荷蘭VELOS智能化母豬管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動供料、自動管理、自動數(shù)據(jù)傳輸和自動報警。泰國初步形成了小規(guī)模的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)，解決了RFID技術(shù)在水產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用難題。

（四）在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源領(lǐng)域。在農(nóng)產(chǎn)品安全溯源領(lǐng)域，利用條碼技術(shù)和RFID技術(shù)等來跟蹤、識別、監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)過程，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。例如2001年起，加拿大肉牛使用一維條形碼耳標(biāo)之后又過渡電子耳標(biāo)；2004年日本基于RFID技術(shù)構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品追溯試驗(yàn)系統(tǒng)，利用RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)產(chǎn)品流通管理和個體識別。近年來，RFID的應(yīng)用更加廣泛并由此形成了自動識別技術(shù)與裝備制造產(chǎn)業(yè)。據(jù)美國市調(diào)公司ABIresearch2007年度第一季報告顯示，2006年全球RFID市場為38.12億美元，其中亞太地區(qū)已躍為全球最大市場，規(guī)模為14.07億美元。

（五）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)領(lǐng)域。在云存儲、云計算和云分析等方面建立了平臺化服務(wù)。2007年Google第一次提出“云計算”概念，2008年微軟推出Windows Azure操作系統(tǒng)，力圖在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上搭建新的云計算平臺。亞馬遜使用彈性計算云（EC2）和簡單存儲服務(wù)（S3）為企業(yè)開展云計算和存儲服務(wù)，美國政府推出了包括美國農(nóng)業(yè)部在內(nèi)的各大部委主要數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)開發(fā)平臺USA.gov，并且開發(fā)了第一個云計算成果Apps.gov網(wǎng)站。日本從2009年5月開始，致力于建設(shè)Kasumigaseki Cloud系統(tǒng)，打造國家云計算戰(zhàn)略部署。將云技術(shù)遷移到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以更好地促進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)云平臺上，云存儲通過在線存儲、網(wǎng)絡(luò)硬盤等方式解決了農(nóng)業(yè)信息資源分散、行業(yè)條塊分割和涉農(nóng)信息與資源整合不夠的問題；云計算針對農(nóng)業(yè)也逐步完善基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）的架構(gòu)模式，“平臺上移、服務(wù)下延”的模式變得更加泛在云服務(wù)使得農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變得更加及時、方便和泛在。

五、國外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展對我國的啟示

西方發(fā)達(dá)國家和周邊國家在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用方面巳取得了很大的成就，與之相比，我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展還存在著一定的差距。

（一）農(nóng)業(yè)精細(xì)化、自動化程度較低，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境不完善。近年來，一些發(fā)達(dá)國家已開始大面積推廣精細(xì)化、自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，對農(nóng)作物的生長環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，并針對作物生長需要進(jìn)行生長環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動控制，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以無縫接入，應(yīng)用環(huán)境較為完善。而我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化、自動化方面還比較薄弱，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)監(jiān)測及動控制技術(shù)普及率較低，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境還不完善，制約了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展。

（二）物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)用化程度較低，管理不方便。與國際先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)相比，我國的物聯(lián)網(wǎng)傳感器還存在著設(shè)備體積大、功耗高、感知數(shù)據(jù)精度低、設(shè)備在惡劣自然環(huán)境下不穩(wěn)定等問題。由于農(nóng)田環(huán)境下傳感器電源不易更換、損壞檢修困難，傳感器的上述問題給傳感器管理帶來了不便，阻礙了傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的廣泛部署。

（三）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸可靠性較差，數(shù)據(jù)收集不穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的自身特點(diǎn)和傳感器低功耗的技術(shù)需求給農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求。我國在低功耗下的網(wǎng)絡(luò)傳輸安全性技術(shù)抗干擾技術(shù)、自動動態(tài)組網(wǎng)技術(shù)等方面相比國際先進(jìn)水平還存在一定的差距，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定給后端數(shù)據(jù)處理和智能分析帶來了一定的困難。

作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國應(yīng)該努力學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國實(shí)際情況研究開發(fā)出適合我國國情的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備，努力擴(kuò)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國的試點(diǎn)應(yīng)用。

1. 發(fā)展微型化傳感器。努力發(fā)展微型化傳感器。微型傳感器可以有效地節(jié)約資源、降低制造成本、減少能源消耗，同時微型傳感器更加便于使用，可以減少傳感器占用的空間。目前發(fā)達(dá)國家已在相關(guān)方面開展了大量的研究，我國應(yīng)加快腳步，在微型傳感器領(lǐng)域進(jìn)行更力深入的研究。

2. 尋求系統(tǒng)節(jié)能策略。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特殊場合時，電源不可更換，因此功耗問題顯得至關(guān)重要。目前國內(nèi)外在節(jié)點(diǎn)的低功耗問題上已取得了很大的研究進(jìn)展，提出了一些低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，未來將會取得更大的進(jìn)步。

3. 努力降低傳感器成本。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量非常大，往往是成千上萬個。要使傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到實(shí)用化要求每個節(jié)點(diǎn)的價格翻在1美元以下，而現(xiàn)在每個傳感器節(jié)點(diǎn)的造價大約在80美元左右。如果能夠有效地降低節(jié)點(diǎn)的成本，將會大大推動傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

4. 著手解決傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題。與普通的網(wǎng)絡(luò)一樣，傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣也面臨著安全性的考驗(yàn)，即如何利用較少的能量和較小的計算量來完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證等。在破壞或受干擾的情況下可靠地完成執(zhí)行的任務(wù)，也是一個重要的研究課題。

5. 研究節(jié)點(diǎn)的自動配置問題。未來將著重于研究如何將大量的節(jié)點(diǎn)按照一定的規(guī)則組成一個網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)其中某些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯誤時，網(wǎng)絡(luò)能夠迅速找到這些節(jié)點(diǎn)并且不影響到網(wǎng)絡(luò)的正常使用。配置冗余節(jié)點(diǎn)是必要的。

我們相信，在學(xué)習(xí)了國外先進(jìn)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，我國必將在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究出更加先進(jìn)和實(shí)用的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并使之服務(wù)于我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和流通領(lǐng)域，為提髙我國農(nóng)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。