楊琰軍

(國家統(tǒng)計局兵團農八師調查隊，新疆石河子832000)

物聯網是繼計算機和互聯網之后人類面臨的又一發(fā)展契機，被稱為改變人類社會生活的技術之首。目前世界各國對物聯網給寄予了高度的重視。奧巴馬上臺之后把物聯網確立為新一輪國際競爭的戰(zhàn)略關鍵點;在我國，溫家寶總理2009年視察無錫物聯網研究中心指出，盡快建立我國的“感應中國”的中心。自此，物聯網被正式列為我國五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一，次年并寫入政府工作報告。

我國物聯網的研究幾乎是與國外發(fā)達國家相同步進行的。中國科學院中國科學院中國新農村信息化研究中心是較早開展物聯網研究的科研單位，他們于2009年開始進行了大田農業(yè)的精準生產和管理系統(tǒng)的開發(fā)研究，基本實現了土壤信息的快速獲取、大田資源苗情、墑情的實時監(jiān)控、水肥藥的自動澆灌、產量分布的自動測量、農資、農產品的可溯源、物流智能配送可追蹤，改造了傳統(tǒng)農業(yè)的產手段，推進了農業(yè)生產向精細化、生產手段智能化、經營網絡扁平化、技術服務遠程化的發(fā)展，指明了未來我國農業(yè)發(fā)展的方向。兵團農業(yè)經過幾十年的快速發(fā)展，雖然農業(yè)綜合機械化水平和節(jié)水灌溉技術走在全國的前列，但農業(yè)生產要素的利用效率、農產品物流網絡和農產品的標準化水平與發(fā)達國家還有很大的差距，為了從根本上解決以上的問題，提高兵團農業(yè)的整體發(fā)展水平，本文試圖運用物聯網這一新的技術，從理論上構建物聯網技術支持上的兵團農業(yè)生產運行體系，促進兵團農業(yè)現代化的快速發(fā)展，實現兵團農業(yè)的跨越式發(fā)展。

1 物聯網的涵義、特征以及在兵團農業(yè)中的應用現狀

1.1 物聯網的涵義

物聯網又稱傳感網，英文名稱叫“Internet of Thing”，簡稱IOT，1999年在美國首次被提出，2005年在信息社會世界峰會上國際電信聯盟(ITU)正式發(fā)布了物聯網的概念。物聯網是在計算機互聯網基礎上利用射頻識別(RFID)技術、無線通信技術、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯網連接起來，進行物于物、人與物之間信息的交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)測和管理的一種網絡。在這個網絡中無需人工的干預就能實現物品間的交流。

1.2 物聯網技術的簡介

從技術架構上來看，物聯網可分為三層:感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，它與行業(yè)需求結合，實現人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，以更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產能力水平，改善人與自然的關系。

與傳統(tǒng)的互聯網相比，物聯網有鮮明的特征:首先，它是各種感知技術的廣泛集成。物聯網上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數據。其次，它是各種各種異構網絡技術和網絡協(xié)議的集成。物聯網要將物體的信息實時準確地傳遞出去，在傳輸過程中為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協(xié)議。最后，物聯網是各種信息加工、分析和處理技術的集成。物聯網可以從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以滿足用戶的不同需求。

1.3 物聯網技術在兵團農業(yè)中的應用現狀

當前來看，物聯網技術在兵團農業(yè)中的應用主要是指“智能農業(yè)”。1999年，面對激烈的國內外農業(yè)競爭，兵團提出了“智能化農業(yè)信息技術應用示范工程”，該項目以農八師石河子市為中心示范區(qū)，農一師、農二師、農六師、農七師等五個師為輻射區(qū)，建立了1個中心師范團、22個示范團場。十幾年來，在兵團黨委和有關部門的共同努力下，結合兵團農業(yè)規(guī)?；?、現代化、集約化的特點，已經在兵團部分團場先后建立了基于Internet的開放分布式智能化農業(yè)專家網絡、棉花綜合管理專家系統(tǒng)、小麥綜合管理專家系統(tǒng)和棉花病蟲害診斷防治多媒體系統(tǒng)，它們分別為部分師局、團場和連隊提供農作物和畜產品生產的專家技術信息服務、農業(yè)種植的優(yōu)化方案、農作物生長和農業(yè)生產環(huán)境的實時監(jiān)控，實現了精準播種、精準施肥、精準澆水、精準施藥和精準收獲?！爸悄苻r業(yè)”雖然代表未來農業(yè)的發(fā)展方向，也給兵團農業(yè)的發(fā)展給了很好的指導和啟示的作用，但由于兵團團場基礎網絡建設相對落后、農戶文化素質不高、技術人才和資金短缺，“智能農業(yè)”在兵團的推廣速度相對很慢，當前只有在一些示范團場的部分區(qū)域得到了推廣，大部分團場還沒有得到推廣，即使在一些推廣的團場，也由于以上問題的存在，實施的效果也不盡理想，造成了人財物的浪費。

2 兵團農業(yè)發(fā)展存在的問題

經過幾代兵團人的不懈努力，兵團農業(yè)得到了快速長足的發(fā)展，現已經處于我國領先水平。但需要引起注意的是隨著兵團農業(yè)生產效率的不斷提高，在傳統(tǒng)的生產模式下，農業(yè)未來發(fā)展的空間越來越小，發(fā)展變得越來越難，進入了一個發(fā)展的瓶頸期。在這種情況下，就需要創(chuàng)新思維，改革傳統(tǒng)的生產模式，建立新的生產模式。為此，本文從構建農業(yè)物聯網的視角，分析當前兵團農業(yè)發(fā)展存在的一些不足，進而為構建兵團農業(yè)物聯網提供參考。

2.1 農業(yè)生產要素的利用效率不高

農業(yè)生產要素的利用效率主要就是指土地、水和人力等要素的利用效率。不可否認，兵團農業(yè)生產要素的利用效率與我國整體水平相比還是具有一定的優(yōu)勢，特別是節(jié)水灌溉的推廣使得農業(yè)用水的效率大大提高，但是如果考慮到兵團所處的自然環(huán)境和要素總量的約束，就會發(fā)現兵團農業(yè)在生產要素的利用效率方面還需不斷的提高。在土地利用方面，張風麗，程剛等(2006)從投入強度、產出效果、利用程度、可持續(xù)利用4個層次構建了耕地集約利用評價指標體系，采用層次分析法確定各指標權重，對兵團近7年來耕地利用現狀及動態(tài)變化趨勢進行評價。結果表明，兵團耕地集約利用度總體呈上升趨勢，但與最高利用水平仍有差距。在農業(yè)用水方面，兵團勘測規(guī)劃設計研究院(2004)一項研究表明，兵團農業(yè)水利用系數0.452，水分生產效率為0.82kg/m3，雖然兵團農業(yè)用水利用系數高于全國平均值0.43，但與與發(fā)達國家相比，水分利用效率仍低。農業(yè)生產要素利用較低對生產要素相對匱乏的兵團來說不僅是生產要素資源的浪費，也是一種破壞性、不可持續(xù)性的利用，違背了現代農業(yè)生產的基本要求，也不利于兵團經濟的健康發(fā)展。在農業(yè)用工方面，近年隨著兵團人口的外流河老齡化程度的不斷加重，兵團各行各業(yè)都不同程度出現了勞動力短缺的問題，嚴重的制約了兵團社會經濟的發(fā)展。農業(yè)與其他產業(yè)相比作為一個弱質產業(yè)，勞動力短缺的程度更為嚴重。為此，兵團通過大力發(fā)展農業(yè)機械化，減小勞動力的缺口，雖然取得了一定的成效，但由于機械化普及的范圍和實施的環(huán)節(jié)有限，在一些區(qū)域和特定的時間段勞動力短缺的問題依然較為突出，成為了長期制約兵團農業(yè)發(fā)展的一個因素。

2.2 農產品物流網絡還不健全

得益于得天獨厚的光熱資源，兵團的農產品具有很高的品質，在國內外市場具有很強的競爭力。但由于相關政策缺失、信息網絡建設不足、物流設備和儲藏加工技術落后，無法形成健全的物流網絡和農產品的溯源機制，無法形成自己的產品品牌，致使兵團的優(yōu)質農產品很難進入國內外一些高端市場，大多流向產地附近的的一些小型低端市場，無法將產品品質優(yōu)勢轉化為品牌優(yōu)勢和價值優(yōu)勢，農產品附加值普遍不高，農戶收入受到影響，挫傷了農戶進行農業(yè)生產投入的積極性。意識到這一問題之后，近年來兵團雖然加大了但農業(yè)物流體系建設的力度，但整體水平提高緩慢。具體表現為以下的幾個方面:第一，各個地區(qū)物流網絡建設的水平參差不齊。第二，物流網絡的建設缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，存在著重復建設的問題。

2.3 農業(yè)標準化體系還未建立

農業(yè)標準化在提高農產品質量安全水平、推進農產品質量認證、實施農產品市場出口、保障人民消費安全和調控農產品國際貿易等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。我國加入WTO以后，對兵團農業(yè)的沖擊是很明顯的。由于兵團農業(yè)長期受“棉花經濟”思想的影響，造成農業(yè)結構單一，特色不明顯，抗風險能力弱。加之質量意識淡漠，缺乏叫得響的品牌，致使兵團農業(yè)競爭力弱。因此，為實施名牌戰(zhàn)略，結合兵團農業(yè)結構調整，建立健全農業(yè)標準化體系，加快兵團農業(yè)標準化發(fā)展的步伐。

3 物聯網技術在兵團現代農業(yè)發(fā)展中的應用

3.1 物聯網在提高農業(yè)生產要素利用效率方面的應用

物聯網技術在提高農業(yè)生產要素的利用效率方面已經運用較為廣泛和成熟，主要是指智能農業(yè)，包括精準農業(yè)的應用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠程監(jiān)測和遙感系統(tǒng)。智能農業(yè)是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農作物溫室內的溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數進行實時采集，自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。同時在溫室現場布置攝像頭等監(jiān)控設備，實時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G手機，隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據和控制遠程智能調節(jié)指定設備?，F場采集數據，一方面為農業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測、對環(huán)境進行自動控制和智能化管理，根據土壤的檢測結果來選擇適宜的農作物和與之匹配的其他生產要素提供科學依據。另一方面，智能化的管家系統(tǒng)適時的調整農作物水、肥、光、熱等要素的供給，避免人工檢測的勞動，節(jié)省了勞動，從整體上提高了農業(yè)生產要素的利用效率，實現了農業(yè)生產的精細化管理。對當前兵團農業(yè)的生產來說，這一技術具有重要的意義。針對兵團當前農業(yè)生產要素利用效率不高的問題，物聯網可以適時的采集農作物的水、肥和土壤情況，遠程控制和調節(jié)水、肥等要素的供給和選擇種植適宜的作物，可以提高水、土地和生產要素的綜合利用效率。

3.2 物聯網在推進兵團農業(yè)標準化方面的應用

物聯網在推進農業(yè)標準化方面的應用主要是指農產品的安全溯源系統(tǒng)，是一個從原料到終端用戶全過程中各種相關信息進行記錄存儲的質量保障系統(tǒng)。當產品質量出現問題時，可通過產品的身份標識快速有效地查詢到問題的環(huán)節(jié)，實施有效的措施?？勺匪菹到y(tǒng)既是產品質量的追溯體系，也是產品質量過程控制體系。由于這一質量保障系統(tǒng)本身就是一系列生產、加工、包裝和銷售標準的集成，所以通過這一系統(tǒng)，可以大大的提高農產品的標準化水平。在此基礎之上，結合新疆優(yōu)質的農產品資源和豐富的自然資源，一方面，可以打造一些具有新疆特色的農產品品牌，打入國外高端農產品市場，提高農產品的附加值，帶動兵團農業(yè)的發(fā)展。另一方面，物聯網的可追溯系統(tǒng)也為農產品質量提供了強有力的保證，成功塑造兵團農產品品牌，增加農產品品牌的價值，為實現兵團農業(yè)“走出去”戰(zhàn)略打下了堅實的基礎。

3.3 物聯網在完善兵團農產品物流中的應用研究

物聯網在兵團農產品物流中的應用主要是指“三網合一”，即因特網、網、物聯網及農產品物流信息網，通過對這三個網絡的建設和整合，構筑農產品供應鏈管理新平臺。通過因特網可以構筑在信息高速流轉時代的技術平臺。通過物聯網，企業(yè)可以實現對每一種農產品的實時監(jiān)控，對物流體系進行管理，不僅可對農產品在供應鏈中的流通過程進行監(jiān)督和信息共享，還可對農產品在供應鏈各個環(huán)節(jié)的信息進行分析和預測。最后，要充分運用農產品物流信息網強化追溯、預警和信息發(fā)布，逐步建立起農產品質量安全綜合管理信息平臺。建立起一個“以生產技術檔案為管理平臺、以產品追溯條碼為信息傳遞工具、以產品追溯標簽為表現形式、以查詢系統(tǒng)為市場服務手段”的農產品質量安全追溯系統(tǒng)。通過建立農產品質量安全追溯信息平臺，逐步實現農產品質量信息可查詢，質量安全可追溯，問題產品可召回。這既是企業(yè)針對新的市場形勢的一種策略，同時也是農產品物流管理在高科技技術背景下的一次觀念更新和對長遠發(fā)展目標的鎖定。

4 構建兵團物聯網技術體系的準備措施

以上的分析可以得出，物聯網在兵團農業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)都有著相當廣泛的應用，有很大的市場潛力。在種植初期，根據物聯網分析實時的土壤信息來選擇宜植的農作物;育秧階段可實時查看溫度濕度、土壤含水量等信息，可通過智能手機和電腦對各種設備進行遠程控制;灌溉階段，利用物聯網技術，實現作物水分需求的實時監(jiān)控，全方位掌握雨情、水情信息，為合理灌溉提供技術支持;在農產品的收獲階段，應用物聯網可以實現對成熟農產品的準確定位，實時掌握各種收割設備的運行狀況和位置信息，達到農機設備運行效率最大化，降低收獲成本;農產品加工階段，對綠色食品進行加工監(jiān)控并對成品進行溯源管理;農作物運輸階段，可對車輛進行位置信息查詢和位置監(jiān)控，及時了解車輛內外情況和車內溫濕度，保證在保質、保鮮的前提下將農產品運送到客戶的手中。

4.1 建立政府主導的商業(yè)模式

任何一項新的技術做大做強，都必須有一個好的商業(yè)模式。目前，農業(yè)物聯網應用主要有3種模式:運營企業(yè)做的示范性項目，由運營企業(yè)買單;農業(yè)主管部門推動的項目，由農業(yè)主管部門買單;一些有需求的大型農場為自己的物聯網應用買單。三種模式各有特點，適用于不同的情況。對兵團來說，特殊的體制決定了政府在推廣技術方面具有很強的組織動員能力，所以更加適合農業(yè)主管部門推動型的模式，由兵團政府出面組織動員各師所轄的團場參與其中，當然前期的投入就必須有兵團政府解決，這可能是構建農業(yè)物聯網的問題之一。當然，前期的投入政府也可以和一些相關機構進行合作完成。比如，基礎互聯網的建設政府可以和通訊企業(yè)合作投入，等運營以后，通訊企業(yè)可以收取相應的通訊費用，回收企業(yè)前期的投入。另外，如技術的研發(fā)也可以通過這種方式進行，政府前期可以通過財政支持有研發(fā)實力的企業(yè)進行物聯網相關技術的研發(fā)，降低企業(yè)研發(fā)的投資風險，不僅實現了農業(yè)技術的革新，同時帶動了相關企業(yè)的發(fā)展，也促進了兵團農業(yè)的發(fā)展。

圖1 物聯網技術推廣模式

4.2 大力引進技術人才

一項技術的革新，最終的落腳點都是人類智慧的結晶。農業(yè)物聯網作為未來農業(yè)發(fā)展的主流模式，必須有大量技術人才的支撐。長期以來，兵團由于遠離內陸，交通信息不夠發(fā)達，信息產業(yè)的發(fā)展較為落后，信息技術人才相對短缺，不利于物聯網技術的研發(fā)、推廣和實踐，必然成為制約物聯網建設的一個主要因素。為此，就需要政府和企業(yè)在引進技術人才方面加大力度，建立起支撐物聯網研發(fā)和推廣的技術人才團隊。

4.3 中央政府加大對兵團農業(yè)物聯網建設的轉移支付的力度

黨政軍企合一的兵團沒有稅收權，卻承擔著轄區(qū)和系統(tǒng)內社會事業(yè)的各項支出，事權和財權嚴重不相匹配，收支壓力很大。因此，兵團農業(yè)物聯網建設初期的投資只能依靠中央政府的轉移支付，而不能寄希望于企業(yè)和團場農戶。企業(yè)考慮到農業(yè)生產的弱質性和物聯網前期投資的風險和規(guī)模，必然沒有積極性進行此項投資，而農戶由于經濟實力的限制更不可能進行此項投資。

4.4 完善邊遠團場基礎網絡建設

物聯網是一個基于互聯網為載體的管理系統(tǒng)，互聯網覆蓋的范圍決定著物聯網覆蓋的范圍。為了在兵團農牧團場推廣物聯網技術服務體系，必須改變當前兵團部分邊境、貧困團場基礎網絡無法覆蓋的問題，為物聯網的全覆蓋建立強有力的物質基礎保障。當然，這一工作必須有兵團政府和網絡公司的合作完成，網絡公司考慮到基礎網絡使用的效率和投資收益率，必然沒有積極性在一些人口稀少、經濟落后的邊境團場進行基礎網絡建設投資，所以只能通過政府與網絡公司的合作來完成，兵團政府通過在資金和政策方面給于網絡公司一定的支持來促成這一工程的實施。

[1] 邵雙林.新疆兵團水資源利用情況調查及用水水平評價[J] .水文及水資源，2004(6):22－24.

[2] 張風麗，程剛，何玉嶺.土地資源節(jié)約集約利用的影響因素分析——以兵團為例[J] .全國商情，2009(1):22－25.

[3] 朱會霞，王福林.物聯網在中國現代農業(yè)中的應用[J] .中國農學通報，2011(2):27－30.

[4] 管繼剛.物聯網在智能農業(yè)中的運用[J] .通訊管理與技術，2010(6):41－43.

[5] 王春萌，張大鵬.物聯網在農業(yè)生產與食品安全中的應用[J] .農業(yè)網絡信息，2010(12):25－27.