蔣建峰

一、引言

某北方城市作為全國最先引入農(nóng)業(yè)和農(nóng)村數(shù)字化的示范點(diǎn)之一，正在通過最新的科技手段，如物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、大數(shù)據(jù)分析和云計算技術(shù)，推進(jìn)其智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。這個全新的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺致力于解決先前農(nóng)業(yè)部門在信息通信、兼容性和管理體系上的問題。平臺的核心在于集成了水資源管理、氣候監(jiān)測、農(nóng)作物種植、林業(yè)、牲畜養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域的信息，實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)如農(nóng)業(yè)地理信息、農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測、以及設(shè)施管理等的深度整合。這樣的整合不僅優(yōu)化了資源分配，還加強(qiáng)了各部門之間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通以及資源的高效共享。對于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平以及管理成效具有重要意義。

二、智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺建設(shè)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用（圖1）。歐美等發(fā)達(dá)國家在農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起步較早，目前已經(jīng)形成了比較完善的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。我國針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展速度相對較快?！稊?shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》（以下簡稱《綱要》）指出要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中加強(qiáng)對云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技的應(yīng)用，推動現(xiàn)代科技與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工的深度融合，助力智慧農(nóng)業(yè)、科技農(nóng)業(yè)以及品牌農(nóng)業(yè)的發(fā)展。智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺建設(shè)符合《綱要》的要求，同時也有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平。具體而言，智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺建設(shè)應(yīng)從以下幾個方面入手：

（一）建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用平臺

在構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)平臺時，某北方城市面對的是一個跨部門、多系統(tǒng)以及眾多環(huán)節(jié)的復(fù)雜集成任務(wù)。各應(yīng)用系統(tǒng)雖然業(yè)務(wù)交織但又各自獨(dú)立，缺乏統(tǒng)一的基礎(chǔ)組件和中間件支持。為了有效建設(shè)這個管理平臺，必須實(shí)施集中的規(guī)劃和設(shè)計，以形成一個一體化的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)平臺。此平臺將進(jìn)一步整合和深化水資源管理、氣候監(jiān)測、農(nóng)作物栽培、林業(yè)、畜牧和農(nóng)業(yè)機(jī)械等相關(guān)部門的信息系統(tǒng)，推動設(shè)施聯(lián)網(wǎng)和糧食產(chǎn)量提升服務(wù)的高度融合。這樣的整合將實(shí)現(xiàn)信息資源的有效共享和數(shù)據(jù)互聯(lián)。此外，智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺將為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村領(lǐng)域的各個部門提供一個開放、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)接口以及與農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場等實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)連接。

（二）建立一站式單點(diǎn)登錄系統(tǒng)

現(xiàn)有的各應(yīng)用系統(tǒng)均有各自的登錄入口，涉及不同的網(wǎng)址、不同的界面以及不同的用戶名與密碼。這會給用戶帶來諸多不便，相關(guān)網(wǎng)址、用戶名以及密碼容易出現(xiàn)混淆等方面的問題。針對這種情況，應(yīng)建立一站式單點(diǎn)登錄系統(tǒng)，讓所有用戶都能通過一個登陸口進(jìn)行登錄，不同的用戶在登錄之后根據(jù)自身的權(quán)限來訪問系統(tǒng)，并且在此過程中可以任意切換不同的系統(tǒng)進(jìn)行訪問。建立一站式單點(diǎn)登錄系統(tǒng)不僅可以給用戶登錄提供便利，而且實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)之間的無縫對接，能夠給用戶的訪問帶來更大的便利。

建立一站式單點(diǎn)登錄系統(tǒng)首先要對各系統(tǒng)的用戶庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，在此基礎(chǔ)上對各系統(tǒng)的用戶進(jìn)行合并與組合處理。能夠合并的盡量合并，不能合并的則應(yīng)進(jìn)行組合。任何合法用戶登錄之后都要進(jìn)行應(yīng)用級的記憶，即對登錄的用戶返還一個憑證，用戶可以通過這個憑證訪問其他系統(tǒng)，在訪問過程中，其他系統(tǒng)會自動檢驗(yàn)該憑證，如果合法則會直接通過，如果不合法則會直接拒絕訪問。

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺涉及多個部門以及多個層次，不同的用戶所管理的數(shù)據(jù)以及管理的系統(tǒng)和功能等均存在一定的差異，因此需要明確具體的權(quán)限，以便于統(tǒng)一分配與維護(hù)。

（三）建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集接口

為了克服智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺在硬件適應(yīng)性方面的挑戰(zhàn)，特別是對于各廠商生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測和物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，推薦建立一個標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口。這個接口將采用J2EE架構(gòu)，通過Web Service與外界系統(tǒng)進(jìn)行溝通，便于通過預(yù)定的接口執(zhí)行數(shù)據(jù)的交換。從物理角度看，平臺將只需維護(hù)一個Web Service的調(diào)用地址用于所有數(shù)據(jù)交互。邏輯層面則為每個數(shù)據(jù)收集表單提供特定的操作接口，通過接口參數(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的邏輯判斷。這種做法將極大地增強(qiáng)管理平臺的通用性和靈活性，允許現(xiàn)存的設(shè)備無縫集成，避免重新采購設(shè)備的額外成本。此外，這一措施也將使得平臺具備連接短信發(fā)送設(shè)備和觸摸屏等外圍設(shè)備的能力。

（四）建立數(shù)據(jù)自動采集無線傳輸網(wǎng)絡(luò)

建立數(shù)據(jù)自動采集無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以確保在沒有互聯(lián)網(wǎng)以及沒有專線網(wǎng)絡(luò)的情況，設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)信息能夠及時上傳至相關(guān)管理平臺。采集設(shè)備實(shí)時采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息可以借助無線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上傳，如5G無線網(wǎng)絡(luò)等，用戶可以隨時隨地搜索和瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)信息。建立數(shù)據(jù)自動采集無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以確保采集設(shè)備采集到的信息能夠及時上傳，能夠更好地保障數(shù)據(jù)信息的即時性，使其更好地為用戶服務(wù)。

（五）加快農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺建設(shè)的最終目的在于借助該平臺的優(yōu)勢推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升，因此推動農(nóng)業(yè)物理網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。在大規(guī)模推廣應(yīng)用之前，需要進(jìn)行示范應(yīng)用，通過示范應(yīng)用檢驗(yàn)其應(yīng)用效果。建立智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范工程，并在涉農(nóng)部門、農(nóng)產(chǎn)品市場、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)等單位進(jìn)行示范應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上逐步推廣，最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)以及大田智能物聯(lián)系統(tǒng)等方面的融合，具有運(yùn)轉(zhuǎn)效率高以及功能完備等方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢。智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的功能主要包括遠(yuǎn)程監(jiān)管、農(nóng)情分析、信息展示以及指揮調(diào)度等，不僅實(shí)現(xiàn)了與某北方城市智慧中心的高效對接，而且實(shí)現(xiàn)了與各縣區(qū)農(nóng)業(yè)部門的連接。借助該平臺，相關(guān)涉農(nóng)部門、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位、農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量檢驗(yàn)單位、農(nóng)產(chǎn)品加工銷售單位之間實(shí)現(xiàn)了信息互通互聯(lián)以及資源的高效共享，解決了以往存在的信息孤島問題，是涉農(nóng)部門與農(nóng)民群眾、農(nóng)產(chǎn)品加工與農(nóng)產(chǎn)品銷售單位、企業(yè)與市場之間聯(lián)通的紐帶。

某北方城市實(shí)現(xiàn)了大田智能物聯(lián)系統(tǒng)的雙覆蓋，即監(jiān)測站在全部縣區(qū)的覆蓋，監(jiān)測點(diǎn)在全部糧食高產(chǎn)創(chuàng)建示范方的覆蓋，覆蓋范圍涉及某北方城市81個萬畝示范片，智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺示范應(yīng)用面積共計62萬畝；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)已經(jīng)在某北方城市27個蔬菜標(biāo)準(zhǔn)園中得到示范應(yīng)用；設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)系統(tǒng)的示范應(yīng)用面積已經(jīng)超過了1萬畝。

三、應(yīng)用效果分析

（一）推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的示范應(yīng)用取得了顯著的效果，借助大田物聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)一步強(qiáng)化了自然災(zāi)害預(yù)警能力，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化管理水平，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率以及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的提升。不僅單產(chǎn)水平得到了明顯提升（表1），而且也促進(jìn)了水資源利用率以及病蟲害防治效果的提升。隨著水資源利用率以及病蟲害防治效果的提升，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本隨之降低，每畝節(jié)約成本30元左右，共計節(jié)約成本為1860元，累計節(jié)本增效10044萬元。

設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)系統(tǒng)在蔬菜大棚中的應(yīng)用，降低了蔬菜生產(chǎn)成本，提升了蔬菜生產(chǎn)收益。某北方城市蔬菜生產(chǎn)以黃瓜、西紅柿套種苦瓜的方式為主，在設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的支持下，節(jié)約了大量的人工成本，同時促進(jìn)了蔬菜的提質(zhì)增產(chǎn)（表2）。以人工成本為例，應(yīng)用設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之前，1個人所能管理的蔬菜大棚數(shù)量為6個，應(yīng)用設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之后，1個人所能管理的蔬菜大棚數(shù)量增加至8個，按照每人每月工資3000元計算，設(shè)施農(nóng)業(yè)智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用可以使每個蔬菜大棚節(jié)省1000元的人工成本。

（二）保障了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的推廣應(yīng)用，不僅推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升，而且能夠更好地保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。在智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的支持下，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售全過程的高效質(zhì)量監(jiān)管，可以幫助監(jiān)管部門實(shí)時掌握農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量狀況，一旦發(fā)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題，可以借助多渠道追根溯源，從根本上解決農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題。這對于規(guī)避食品安全事故以及保障人們的食品健康等具有重要意義，同時也有助于提升某北方城市農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。除此之外，智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的推廣應(yīng)用還促進(jìn)了某北方城市農(nóng)產(chǎn)品有效供給水平的提升，確保糧食的持續(xù)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

四、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域中的應(yīng)用，推動了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來得到了廣泛應(yīng)用，但受涉農(nóng)部門管理平臺相對獨(dú)立以及缺乏兼容性等方面因素的影響，使得數(shù)據(jù)信息無法正常對接，數(shù)據(jù)信息溝通效率和共享水平不高。智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺建設(shè)，結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)以及云計算等現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通以及資源的共享，對于推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變以及提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平具有重要意義。

作者單位：中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司