2010年8月，無(wú)錫市洛社鎮張皋莊物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)示范區內的南瓜、冬瓜、西紅柿、空心菜等瓜果蔬菜喜獲豐收。該物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)示范區依托電信網(wǎng)絡(luò )和IDC(Internet Data Center)托管等服務(wù)支撐，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)溫度傳感器使農民隨時(shí)了解植物的生長(cháng)溫度，調節濕度傳感器顯示空氣濕度，而光照傳感器的數據可以讓農民快速了解各時(shí)間、各地塊的光照情況，參照植物所需要的最佳生長(cháng)環(huán)境標準進(jìn)行調節，使植物生長(cháng)處于全程監控之中。通過(guò)智能化的作物管理，該示范區內的瓜果蔬菜不僅個(gè)頭大，營(yíng)養價(jià)值也很高。

　　張皋莊物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)示范區的成功實(shí)踐表明，中國農業(yè)要走出傳統粗放式經(jīng)營(yíng)的“紅海”，探尋精細化經(jīng)營(yíng)的“藍海”，離不開(kāi)農業(yè)技術(shù)的創(chuàng )新。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，我國農業(yè)有望通過(guò)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，逐步實(shí)現農業(yè)的現代化轉型和產(chǎn)業(yè)鏈升級。

　　傳統農業(yè)產(chǎn)業(yè)已陷入“紅海”

　　縱觀(guān)世界農業(yè)的發(fā)展歷史，農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈最早產(chǎn)生于19 世紀50 年代的美國，之后迅速傳入西歐、日本、加拿大等發(fā)達國家，充分顯示了農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈給農業(yè)乃至整個(gè)國民經(jīng)濟帶來(lái)的積極作用。

　　所謂農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈是指與農業(yè)初級產(chǎn)品生產(chǎn)密切相關(guān)、具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的產(chǎn)業(yè)所組成的結構。根據農業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間順序，農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈可分為為農業(yè)生產(chǎn)做準備的科研、農資等前期產(chǎn)業(yè)部門(mén)，農作物種植、畜禽飼養等中間產(chǎn)業(yè)部門(mén)和以農產(chǎn)品(16.18,0.04,0.25%)為原料的加工業(yè)、儲存、運輸、銷(xiāo)售等后期產(chǎn)業(yè)部門(mén)。同時(shí)，可根據農業(yè)生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)順序分為五個(gè)環(huán)節：生產(chǎn)資料生產(chǎn)→農產(chǎn)品種養→農產(chǎn)品加工→農產(chǎn)品流通→農產(chǎn)品消費，如圖1。

　　近50年來(lái)，中國農業(yè)走過(guò)了一條高投入、高產(chǎn)出、高速度和高資源環(huán)境代價(jià)的道路。目前，我國農業(yè)水平和以生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好、技術(shù)密集與可持續發(fā)展等為主要標志的現代農業(yè)相比，存在較大的差距。整個(gè)農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的現狀是“兩高兩低”，即：產(chǎn)量高、消耗高、效率低、品質(zhì)低。

　　生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節的可持續發(fā)展能力弱。

　　在科研、農資等生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節，可持續發(fā)展技術(shù)水平不高，重復建設嚴重。例如，除草劑、塑料薄膜等給農業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)短期效益的同時(shí)也造成土壤板結、明顯酸化、養分減少等惡果。俗話(huà)說(shuō)“莊稼一支花，全靠肥當家”，化肥等土壤肥料的過(guò)度使用不僅提高了農民的種植成本，而且導致農用物資的利用率降低。據測算，我國農業(yè)生產(chǎn)化肥利用效率僅為35%，有65%左右的化肥被白白浪費。

　　農產(chǎn)品種養環(huán)節的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式粗放。

　　中國工程院院士汪懋華指出，由于耕地環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題嚴重，經(jīng)營(yíng)規模小，集約化、規?；?、機械化、標準化生產(chǎn)水平低等因素，使我國農業(yè)一直持續粗放式增長(cháng)。千百年來(lái)的農業(yè)生產(chǎn)，都是以地區或田塊為基礎，在區域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有均勻生長(cháng)條件的對象進(jìn)行管理，在區域尺度上進(jìn)行品種選擇、土肥檢測。實(shí)際上，即使在同一農田內，地表上下也存在影響農作物生長(cháng)條件和產(chǎn)量的明顯時(shí)空分布差異。據統計，農業(yè)的粗放式經(jīng)營(yíng)造成我國勞動(dòng)生率極為低下，我國每個(gè)勞動(dòng)力平均只能生產(chǎn)糧食1,320kg，僅夠養活1.66個(gè)人。而美國，每個(gè)農業(yè)勞動(dòng)力生產(chǎn)糧食為11,746kg，可以養活83.6個(gè)人；在德國，2%-3%的人口就養活了整個(gè)國家。

　　農產(chǎn)品加工環(huán)節的產(chǎn)品附加值較低。

　　中國農產(chǎn)品主要是以初級產(chǎn)品的形式進(jìn)入國內外市場(chǎng)，資源消耗高，產(chǎn)品附加值低，經(jīng)濟效益差。對農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈影響最大的是農產(chǎn)品加工業(yè)，目前中國農產(chǎn)品下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，大量的農產(chǎn)品沒(méi)有經(jīng)過(guò)精加工和深加工就進(jìn)入市場(chǎng)，沒(méi)有實(shí)現相應的附加價(jià)值，農民和農業(yè)企業(yè)處于國際農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈“微笑曲線(xiàn)”的中低端，自動(dòng)化程度非常低。

　　農產(chǎn)品流通環(huán)節的運行效率低下。

　　由于受環(huán)境條件和存儲要求的限制，農產(chǎn)品流通環(huán)節的交易成本居高不下，嚴重影響了流通各環(huán)節的效率。例如，因缺乏技術(shù)含量較高的產(chǎn)業(yè)配套和鏈接，加之中間環(huán)節較多，導致農產(chǎn)品運輸、儲藏、銷(xiāo)售中的腐爛浪費損失嚴重。據統計，發(fā)達國家食品和鮮活農產(chǎn)品的冷藏運輸率達到80%-90%，中國僅有10%左右；發(fā)達國家的鮮活農產(chǎn)品損耗率在5%左右，而我國高達25%，每年我國農產(chǎn)品的損耗約700-900億元人民幣。如果有針對性地開(kāi)發(fā)相應的技術(shù)體系，完全有可能把損耗降下來(lái)，平均每位農民可望增收100元。

　　農產(chǎn)品消費環(huán)節的安全問(wèn)題層出不窮。

　　目前我國農產(chǎn)品安全問(wèn)題層出不窮，產(chǎn)業(yè)鏈風(fēng)險幾近失控。從2008年受三聚氰胺污染的“毒奶粉”事件到2011年河南“瘦肉精事件”，無(wú)不凸顯出農產(chǎn)品安全問(wèn)題的危害性、嚴重性和廣泛性。究其原因，從育種到初級產(chǎn)品再到加工，農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節都伴隨著(zhù)嚴重的資源浪費與環(huán)境污染，加上農業(yè)分散落后的經(jīng)營(yíng)方式，不能有效地形成完整可追溯的農業(yè)安全產(chǎn)業(yè)鏈，導致對全民的安全健康造成傷害。
[page]

　　西方正加速農業(yè)技術(shù)創(chuàng )新

　　西方各國均把大力推進(jìn)科技進(jìn)步和創(chuàng )新作為優(yōu)化農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)農業(yè)發(fā)展的戰略舉措。從農業(yè)生產(chǎn)要素角度來(lái)看，國際農業(yè)發(fā)展方式可分為：一是美國和俄羅斯等人少地多的國家，大力發(fā)展以機械技術(shù)為依托的勞動(dòng)力替代技術(shù)，走勞動(dòng)力節約的發(fā)展道路；二是日本和荷蘭等人多地少的國家，大力發(fā)展資源替代技術(shù)，利用生物、化學(xué)技術(shù)彌補土地的不足，走資源節約的道路；三是英國和德國等人地比例中等的國家，既用機械替代勞動(dòng)力，也用生物、化學(xué)技術(shù)彌補土地的不足，走綜合提高土地生產(chǎn)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率的道路。

　　無(wú)論哪種發(fā)展形式，各國無(wú)一例外地把科技進(jìn)步和創(chuàng )新作為提高農業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈競爭力水平的重要戰略，采取一系列積極有效的政策措施積極推進(jìn)。自2009年美國總統奧巴馬將“物聯(lián)網(wǎng)”提升為美國的國家戰略方向后，以射頻識別(RFID)、傳感器、二維碼、網(wǎng)絡(luò )互連和智能信息處理為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正加速應用于西方農業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

　　黨的十七屆三中全會(huì )通過(guò)的《中共中央關(guān)于推進(jìn)農村改革發(fā)展若干重大問(wèn)題的決定》強調，要想在愈益變小的資源空間上生產(chǎn)出越來(lái)越多和越來(lái)越好的農產(chǎn)品，就必須依靠農業(yè)科技進(jìn)步與創(chuàng )新。只有通過(guò)不斷的科技進(jìn)步，才能提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強農業(yè)抗風(fēng)險能力、國際競爭能力和可持續發(fā)展能力。

　　研究和實(shí)踐也表明，現代經(jīng)濟競爭已不是單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節和單獨產(chǎn)品的競爭，而更多地表現在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈之間的競爭。中國農業(yè)的發(fā)展應從產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)提升競爭力，這就需要借助科技對農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行升級轉型。

　　物聯(lián)網(wǎng)助力農業(yè)駛向“藍海”

　　2009年11月，溫家寶總理提出，要著(zhù)力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會(huì )的“發(fā)動(dòng)機”。這拉開(kāi)了全面建設中國物聯(lián)網(wǎng)的序幕，也為物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)領(lǐng)域的應用提供了契機和動(dòng)力，現代農業(yè)可望迎來(lái)新的春天。

　　物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)是通過(guò)各種信息傳感設備，如傳感器、RFID、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結合形成的一個(gè)龐大網(wǎng)絡(luò )。

　　物流網(wǎng)不是一項全新的技術(shù)，而是在計算機、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及信息處理技術(shù)發(fā)展到今天而產(chǎn)生的集成性創(chuàng )新技術(shù)。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現農產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通和消費等信息的獲取，通過(guò)智能農業(yè)信息技術(shù)實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)的基本要素與農作物栽培管理、畜禽飼養、施肥、植保及農民教育相結合，提升農業(yè)生產(chǎn)、管理、交易、物流等環(huán)節智能化程度。

　　實(shí)現生產(chǎn)資料生產(chǎn)環(huán)節智能化

　　利用智能傳感器可實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集，組織智能物聯(lián)網(wǎng)可以對采集數據進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)報送。采用不同的傳感器節點(diǎn)構成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)測量土壤濕度、土壤成分、pH 值、降水量、溫度、空氣濕度、氣壓、光照度和CO2濃度等物理量參數，同時(shí)將生物信息獲取方法應用于無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，通過(guò)各種儀器、儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，為農作物大田生產(chǎn)和溫室精準調控提供科學(xué)依據，優(yōu)化農作物生長(cháng)環(huán)境，不僅可獲得作物生長(cháng)的最佳條件，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以提高水資源、化肥等農業(yè)投入品的利用率和產(chǎn)出率，從而實(shí)現生產(chǎn)資料生產(chǎn)的智能化、科學(xué)化及集約化。

　　實(shí)現農產(chǎn)品種養環(huán)節精細化

　　精細農業(yè)(Precision Agriculture)是利用3S，即全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、遙感(RS)的差異對地塊水平精確到平方厘米的一整套綜合農業(yè)管理技術(shù)，實(shí)現農田操作的自動(dòng)指揮和控制。在土壤檢測階段，通過(guò)采用高精度土壤溫濕度傳感器，依據土壤墑情和作物用水次第施行精準灌溉，不但能有效提高農業(yè)灌溉用水使用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，并且為作物提供了更好的生長(cháng)環(huán)境，充分發(fā)揮現有節水設施的作用，優(yōu)化調度，提高效益，使灌溉更加簡(jiǎn)約有效；在環(huán)境監測階段，有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以將溫室內溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數據傳遞給數據處理系統，如果傳感器上報的參數超標，系統將出現閾值(Threshold Value)告警，并自動(dòng)控制相關(guān)設備進(jìn)行智能調節。

　　實(shí)現農產(chǎn)品加工環(huán)節自動(dòng)化

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進(jìn)一步滲透到農產(chǎn)品的深加工技術(shù)與設備中，使農產(chǎn)品的深加工設備朝著(zhù)自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。在品質(zhì)分級階段，計算機視覺(jué)和圖像識別技術(shù)可用于農產(chǎn)品的品質(zhì)自動(dòng)識別和分級方面，如種蛋、谷粒表面裂紋檢測。梨、蘋(píng)果等農產(chǎn)品表面缺陷和損傷的檢測。根據大小、形狀和顏色對黃瓜、土豆、蘋(píng)果、玉米和辣椒等果蔬進(jìn)行自動(dòng)分級，從而實(shí)現農產(chǎn)品加工過(guò)程的自動(dòng)遠程控制，實(shí)現降低成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)的目標。

　　實(shí)現農產(chǎn)品流通環(huán)節信息化

　　在農產(chǎn)品運輸階段，可對運輸車(chē)輛進(jìn)行位置信息查詢(xún)和視頻監控，及時(shí)了解車(chē)廂內外的情況和調整車(chē)廂內溫濕度。還可對車(chē)輛進(jìn)行防盜處理，一旦發(fā)現車(chē)鎖被撬或車(chē)輛出現異常，自動(dòng)進(jìn)行報警。在存儲階段，通過(guò)將糧庫內溫濕度變化的感知與計算機或手機的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察，記錄現場(chǎng)情況以保證糧庫內的溫濕度平衡，為糧食的安全運送和存儲保駕護航。在農產(chǎn)品銷(xiāo)售階段，農產(chǎn)品可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )展示于交易，瞬間完成信息流、資金流和實(shí)物流的交易，農產(chǎn)品電子商務(wù)已不再僅僅是產(chǎn)品供求交易的操作平臺，而是前延至產(chǎn)前訂單，后續至流通配送等一體化的綜合平臺，即緊緊圍繞產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節，在信息化管理的平臺上實(shí)現信息共享、管理對接和功能配套。

　　實(shí)現農產(chǎn)品消費環(huán)節可溯化

　　由集成應用電子標簽、條碼、傳感器網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )和計算機網(wǎng)絡(luò )等構建農產(chǎn)品和食品追溯系統，可實(shí)現農產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、溯源和可視數字化管理，即對農產(chǎn)品從田頭到餐桌、從生產(chǎn)到銷(xiāo)售全過(guò)程實(shí)行智能監控，及農產(chǎn)品安全信息在不同供應鏈主體之間進(jìn)行無(wú)縫銜接，大大提高了農產(chǎn)品質(zhì)量。消費者購物時(shí)，只需根據商家提供的EPC(產(chǎn)品電子代碼)標簽，就可以通過(guò)電腦、手機、電話(huà)及掃描查詢(xún)機等各種終端設備快捷方便地查詢(xún)到農產(chǎn)品從原料供應、生產(chǎn)、加工、流通到消費整個(gè)過(guò)程的信息(見(jiàn)圖2)，從而作出適當的購買(mǎi)決策，滿(mǎn)足了消費者的安全權、知情權、選擇權和監督權。

　　展望未來(lái)，國家和政府已經(jīng)明確提出了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)“感知中國”的宏偉戰略目標，這也為構建農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知農業(yè)”指明了方向。物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)上的應用必將越來(lái)越廣泛和重要，一批關(guān)鍵農業(yè)信息感知技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)培育問(wèn)題也可望實(shí)現突破。預計未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)是朝著(zhù)低成本、可靠性、節能型、智能化和環(huán)境友好型等五大方向發(fā)展。

　　應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現代農業(yè)發(fā)展的需要，也是衡量現代農業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標志。隨著(zhù)今后農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和普及，預計物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農業(yè)增加值的貢獻率將從2010年的17%增長(cháng)到2015年的28%左右。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)源源不斷產(chǎn)出的技術(shù)成果，為農業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈升級提供了必要的技術(shù)手段，將不斷提升農業(yè)的競爭力。