2010年8月，無錫市洛社鎮(zhèn)張皋莊物聯網農業(yè)示范區(qū)內的南瓜、冬瓜、西紅柿、空心菜等瓜果蔬菜喜獲豐收。該物聯網農業(yè)示范區(qū)依托電信網絡和IDC(Internet Data Center)托管等服務支撐，利用物聯網技術，通過溫度傳感器使農民隨時了解植物的生長溫度，調節(jié)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間、各地塊的光照情況，參照植物所需要的最佳生長環(huán)境標準進行調節(jié)，使植物生長處于全程監(jiān)控之中。通過智能化的作物管理，該示范區(qū)內的瓜果蔬菜不僅個頭大，營養(yǎng)價值也很高。

　　張皋莊物聯網農業(yè)示范區(qū)的成功實踐表明，中國農業(yè)要走出傳統(tǒng)粗放式經營的“紅海”，探尋精細化經營的“藍海”，離不開農業(yè)技術的創(chuàng)新。隨著物聯網時代的到來，我國農業(yè)有望通過與物聯網技術的融合，逐步實現農業(yè)的現代化轉型和產業(yè)鏈升級。

　　傳統(tǒng)農業(yè)產業(yè)已陷入“紅海”

　　縱觀世界農業(yè)的發(fā)展歷史，農業(yè)產業(yè)鏈最早產生于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)產業(yè)鏈給農業(yè)乃至整個國民經濟帶來的積極作用。

　　所謂農業(yè)產業(yè)鏈是指與農業(yè)初級產品生產密切相關、具有關聯關系的產業(yè)所組成的結構。根據農業(yè)生產的時間順序，農業(yè)產業(yè)鏈可分為為農業(yè)生產做準備的科研、農資等前期產業(yè)部門，農作物種植、畜禽飼養(yǎng)等中間產業(yè)部門和以農產品(16.18,0.04,0.25%)為原料的加工業(yè)、儲存、運輸、銷售等后期產業(yè)部門。同時，可根據農業(yè)生產的關聯順序分為五個環(huán)節(jié)：生產資料生產→農產品種養(yǎng)→農產品加工→農產品流通→農產品消費，如圖1。

　　近50年來，中國農業(yè)走過了一條高投入、高產出、高速度和高資源環(huán)境代價的道路。目前，我國農業(yè)水平和以生產效率高、經濟效益好、技術密集與可持續(xù)發(fā)展等為主要標志的現代農業(yè)相比，存在較大的差距。整個農業(yè)產業(yè)鏈的現狀是“兩高兩低”，即：產量高、消耗高、效率低、品質低。

　　生產資料生產環(huán)節(jié)的可持續(xù)發(fā)展能力弱。

　　在科研、農資等生產資料生產環(huán)節(jié)，可持續(xù)發(fā)展技術水平不高，重復建設嚴重。例如，除草劑、塑料薄膜等給農業(yè)生產帶來短期效益的同時也造成土壤板結、明顯酸化、養(yǎng)分減少等惡果。俗話說“莊稼一支花，全靠肥當家”，化肥等土壤肥料的過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)生產化肥利用效率僅為35%，有65%左右的化肥被白白浪費。

　　農產品種養(yǎng)環(huán)節(jié)的生產經營模式粗放。

　　中國工程院院士汪懋華指出，由于耕地環(huán)境質量問題嚴重，經營規(guī)模小，集約化、規(guī)?；?、機械化、標準化生產水平低等因素，使我國農業(yè)一直持續(xù)粗放式增長。千百年來的農業(yè)生產，都是以地區(qū)或田塊為基礎，在區(qū)域或田塊的尺度上，把耕地看作是具有均勻生長條件的對象進行管理，在區(qū)域尺度上進行品種選擇、土肥檢測。實際上，即使在同一農田內，地表上下也存在影響農作物生長條件和產量的明顯時空分布差異。據統(tǒng)計，農業(yè)的粗放式經營造成我國勞動生率極為低下，我國每個勞動力平均只能生產糧食1,320kg，僅夠養(yǎng)活1.66個人。而美國，每個農業(yè)勞動力生產糧食為11,746kg，可以養(yǎng)活83.6個人；在德國，2%-3%的人口就養(yǎng)活了整個國家。

　　農產品加工環(huán)節(jié)的產品附加值較低。

　　中國農產品主要是以初級產品的形式進入國內外市場，資源消耗高，產品附加值低，經濟效益差。對農業(yè)產業(yè)鏈影響最大的是農產品加工業(yè)，目前中國農產品下游產業(yè)發(fā)展滯后，大量的農產品沒有經過精加工和深加工就進入市場，沒有實現相應的附加價值，農民和農業(yè)企業(yè)處于國際農業(yè)產業(yè)鏈“微笑曲線”的中低端，自動化程度非常低。

　　農產品流通環(huán)節(jié)的運行效率低下。

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

　　農產品消費環(huán)節(jié)的安全問題層出不窮。

　　目前我國農產品安全問題層出不窮，產業(yè)鏈風險幾近失控。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”，無不凸顯出農產品安全問題的危害性、嚴重性和廣泛性。究其原因，從育種到初級產品再到加工，農業(yè)產業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)都伴隨著嚴重的資源浪費與環(huán)境污染，加上農業(yè)分散落后的經營方式，不能有效地形成完整可追溯的農業(yè)安全產業(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)技術創(chuàng)新

　　西方各國均把大力推進科技進步和創(chuàng)新作為優(yōu)化農業(yè)產業(yè)鏈，促進農業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。從農業(yè)生產要素角度來看，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)展以機械技術為依托的勞動力替代技術，走勞動力節(jié)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，利用生物、化學技術彌補土地的不足，走資源節(jié)約的道路；三是英國和德國等人地比例中等的國家，既用機械替代勞動力，也用生物、化學技術彌補土地的不足，走綜合提高土地生產率和勞動生產率的道路。

　　無論哪種發(fā)展形式，各國無一例外地把科技進步和創(chuàng)新作為提高農業(yè)產業(yè)鏈競爭力水平的重要戰(zhàn)略，采取一系列積極有效的政策措施積極推進。自2009年美國總統(tǒng)奧巴馬將“物聯網”提升為美國的國家戰(zhàn)略方向后，以射頻識別(RFID)、傳感器、二維碼、網絡互連和智能信息處理為代表的物聯網技術正加速應用于西方農業(yè)生產領域。

　　黨的十七屆三中全會通過的《中共中央關于推進農村改革發(fā)展若干重大問題的決定》強調，要想在愈益變小的資源空間上生產出越來越多和越來越好的農產品，就必須依靠農業(yè)科技進步與創(chuàng)新。只有通過不斷的科技進步，才能提高土地產出率、資源利用率和勞動生產率，增強農業(yè)抗風險能力、國際競爭能力和可持續(xù)發(fā)展能力。

　　研究和實踐也表明，現代經濟競爭已不是單個生產環(huán)節(jié)和單獨產品的競爭，而更多地表現在整個產業(yè)鏈之間的競爭。中國農業(yè)的發(fā)展應從產業(yè)鏈角度來提升競爭力，這就需要借助科技對農業(yè)全產業(yè)鏈進行升級轉型。

　　物聯網助力農業(yè)駛向“藍海”

　　2009年11月，溫家寶總理提出，要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發(fā)，使信息網絡產業(yè)成為推動產業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機”。這拉開了全面建設中國物聯網的序幕，也為物聯網在農業(yè)領域的應用提供了契機和動力，現代農業(yè)可望迎來新的春天。

　　物聯網(The Internet of Things)是通過各種信息傳感設備，如傳感器、RFID、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個龐大網絡。

　　物流網不是一項全新的技術，而是在計算機、通訊技術、傳感技術、網絡技術以及信息處理技術發(fā)展到今天而產生的集成性創(chuàng)新技術。農業(yè)物聯網核心是通過物聯網技術實現農產品生產、加工、流通和消費等信息的獲取，通過智能農業(yè)信息技術實現農業(yè)生產的基本要素與農作物栽培管理、畜禽飼養(yǎng)、施肥、植保及農民教育相結合，提升農業(yè)生產、管理、交易、物流等環(huán)節(jié)智能化程度。

　　實現生產資料生產環(huán)節(jié)智能化

　　利用智能傳感器可實現農業(yè)生產環(huán)境信息的實時采集，組織智能物聯網可以對采集數據進行遠程實時報送。采用不同的傳感器節(jié)點構成無線網絡來測量土壤濕度、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，同時將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節(jié)點，通過各種儀器、儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，為農作物大田生產和溫室精準調控提供科學依據，優(yōu)化農作物生長環(huán)境，不僅可獲得作物生長的最佳條件，提高產量和品質，還可以提高水資源、化肥等農業(yè)投入品的利用率和產出率，從而實現生產資料生產的智能化、科學化及集約化。

　　實現農產品種養(yǎng)環(huán)節(jié)精細化

　　精細農業(yè)(Precision Agriculture)是利用3S，即全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(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，實現農田操作的自動指揮和控制。在土壤檢測階段，通過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環(huán)境，充分發(fā)揮現有節(jié)水設施的作用，優(yōu)化調度，提高效益，使灌溉更加簡約有效；在環(huán)境監(jiān)測階段，有線或無線網絡可以將溫室內溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數據傳遞給數據處理系統(tǒng)，如果傳感器上報的參數超標，系統(tǒng)將出現閾值(Threshold Value)告警，并自動控制相關設備進行智能調節(jié)。

　　實現農產品加工環(huán)節(jié)自動化

　　物聯網技術將進一步滲透到農產品的深加工技術與設備中，使農產品的深加工設備朝著自動化和智能化方向發(fā)展。在品質分級階段，計算機視覺和圖像識別技術可用于農產品的品質自動識別和分級方面，如種蛋、谷粒表面裂紋檢測。梨、蘋果等農產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、蘋果、玉米和辣椒等果蔬進行自動分級，從而實現農產品加工過程的自動遠程控制，實現降低成本、提高生產效率和產品品質的目標。

　　實現農產品流通環(huán)節(jié)信息化

　　在農產品運輸階段，可對運輸車輛進行位置信息查詢和視頻監(jiān)控，及時了解車廂內外的情況和調整車廂內溫濕度。還可對車輛進行防盜處理，一旦發(fā)現車鎖被撬或車輛出現異常，自動進行報警。在存儲階段，通過將糧庫內溫濕度變化的感知與計算機或手機的連接進行實時觀察，記錄現場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。在農產品銷售階段，農產品可以實現網絡展示于交易，瞬間完成信息流、資金流和實物流的交易，農產品電子商務已不再僅僅是產品供求交易的操作平臺，而是前延至產前訂單，后續(xù)至流通配送等一體化的綜合平臺，即緊緊圍繞產業(yè)鏈環(huán)節(jié)，在信息化管理的平臺上實現信息共享、管理對接和功能配套。

　　實現農產品消費環(huán)節(jié)可溯化

　　由集成應用電子標簽、條碼、傳感器網絡、移動通信網絡和計算機網絡等構建農產品和食品追溯系統(tǒng)，可實現農產品質量跟蹤、溯源和可視數字化管理，即對農產品從田頭到餐桌、從生產到銷售全過程實行智能監(jiān)控，及農產品安全信息在不同供應鏈主體之間進行無縫銜接，大大提高了農產品質量。消費者購物時，只需根據商家提供的EPC(產品電子代碼)標簽，就可以通過電腦、手機、電話及掃描查詢機等各種終端設備快捷方便地查詢到農產品從原料供應、生產、加工、流通到消費整個過程的信息(見圖2)，從而作出適當的購買決策，滿足了消費者的安全權、知情權、選擇權和監(jiān)督權。

　　展望未來，國家和政府已經明確提出了發(fā)展物聯網“感知中國”的宏偉戰(zhàn)略目標，這也為構建農業(yè)物聯網“感知農業(yè)”指明了方向。物聯網在農業(yè)上的應用必將越來越廣泛和重要，一批關鍵農業(yè)信息感知技術和新興產業(yè)培育問題也可望實現突破。預計未來物聯網技術在農業(yè)領域的重點是朝著低成本、可靠性、節(jié)能型、智能化和環(huán)境友好型等五大方向發(fā)展。

　　應用物聯網技術是現代農業(yè)發(fā)展的需要，也是衡量現代農業(yè)發(fā)展水平的一個重要標志。隨著今后農業(yè)物聯網技術的不斷成熟和普及，預計物聯網技術對農業(yè)增加值的貢獻率將從2010年的17%增長到2015年的28%左右。物聯網技術源源不斷產出的技術成果，為農業(yè)的全產業(yè)鏈升級提供了必要的技術手段，將不斷提升農業(yè)的競爭力。