農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現狀

進(jìn)入新世紀以來(lái)，我國和歐美等一些國家相繼開(kāi)展了農業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應用示范研究，在農業(yè)資源利用、農業(yè)生態(tài)環(huán)境監測、農業(yè)生產(chǎn)、農產(chǎn)品安全監管等領(lǐng)域取得了一定的成果，同時(shí)推動(dòng)了相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)及其標準化的發(fā)展。
一、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展現狀
在農業(yè)資源監測和利用領(lǐng)域，美國和歐洲主要利用資源衛星對土地利用信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并將其結果發(fā)送到各級監測站，進(jìn)入信息融合與決策系統，實(shí)現大區域農業(yè)的統籌規劃。例如，美國加州大學(xué)洛杉磯分校建立的林業(yè)資源環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)對加州地區的森林資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，為相應部門(mén)提高實(shí)時(shí)的資源利用信息，為統籌管理林業(yè)提供支撐。我國主要將GPS定位技術(shù)與傳感技術(shù)相結合，實(shí)現農業(yè)資源信息的定位與采集；利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現農業(yè)資源信息的傳輸；利用GIS技術(shù)實(shí)現農業(yè)資源的規劃管理等。例如杭州電子科技大學(xué)學(xué)者研究了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的濕地水環(huán)境數據視頻監測系統，該系統實(shí)現對濕地全天候的實(shí)時(shí)監測，具有數據分析與處理，并對污染等突發(fā)事件和環(huán)境急劇變化所影響的水域的水環(huán)境狀況實(shí)時(shí)報警等功能。
在農業(yè)生態(tài)環(huán)境監測領(lǐng)域，美國、法國和日本等一些國家主要綜合運用高科技手段構建先進(jìn)農業(yè)生態(tài)環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)利用先進(jìn)的傳感器感知技術(shù)、信息融合傳輸技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建立覆蓋全國的農業(yè)信息化平臺，實(shí)現對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的自動(dòng)監測，保證農業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續發(fā)展。例如，美國已形成了生態(tài)環(huán)境信息采集-信息傳輸處理-信息發(fā)布的分層體系結構。法國利用通信衛星技術(shù)對災害性天氣進(jìn)行預報，對病蟲(chóng)害進(jìn)行測報。我國研制了地面監測站和遙感技術(shù)結合的墑情監測系統，建立了農業(yè)部至各省、重點(diǎn)地縣的農業(yè)環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )系統等一批環(huán)境監測系統，實(shí)現對農業(yè)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監測。例如我國每年通過(guò)農業(yè)環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )開(kāi)展農業(yè)環(huán)境常規監測工作，獲取監測數據10萬(wàn)多個(gè)；融合智能傳感器技術(shù)的墑情監測系統已在貴陽(yáng)、遼寧、黑龍江、河南、南京等地推廣應用。
在農業(yè)生產(chǎn)精細管理領(lǐng)域，美國、澳大利亞、法國、加拿大等一些國家在大田糧食作物種植精準作業(yè)、設施農業(yè)環(huán)境監測和灌溉施肥控制、果園生產(chǎn)不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水產(chǎn)精細化養殖監測網(wǎng)絡(luò )和精細養殖等方面應用廣泛。例如，2008年，法國建立了較為完備的農業(yè)區域監測網(wǎng)絡(luò )，指導施肥、施藥、收獲等農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。荷蘭VELOS智能化母豬管理系統在荷蘭以及歐美許多國家得到廣泛應用，能夠實(shí)現自動(dòng)供料、自動(dòng)管理、自動(dòng)數據傳輸和自動(dòng)報警。泰國初步形成了小規模的水產(chǎn)養殖物聯(lián)網(wǎng)，解決了RFID技術(shù)在水產(chǎn)品領(lǐng)域的應用難題。我國在涉及田間環(huán)境土壤信息獲取、聯(lián)合收獲機自動(dòng)測產(chǎn)、農田作物產(chǎn)量空間差異分布圖自動(dòng)生產(chǎn)和農業(yè)機械作業(yè)監控等大田糧食作物生產(chǎn)方面；在設施農業(yè)環(huán)境數據采集、發(fā)布，調控等設施農業(yè)生產(chǎn)方面；在果園監測、水肥控制、節水灌溉自動(dòng)化等果園精準管理方面；在養殖環(huán)境監控、健康養殖等畜禽水產(chǎn)養殖等方面研發(fā)了一批系統，且應用成效顯著(zhù)。例如國家農業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心成功研制了基于GNSS、GIS、GPRS等技術(shù)的農業(yè)作業(yè)機械遠程監控調度系統，可優(yōu)化農機資源分配，避免農機盲目調度。中國農業(yè)大學(xué)建立了蛋雞健康養殖網(wǎng)絡(luò )系統和水產(chǎn)養殖環(huán)境智能監控系統。
在農產(chǎn)品安全溯源領(lǐng)域，國外發(fā)達國家在動(dòng)物個(gè)體編號識別、農產(chǎn)品包裝標識及農產(chǎn)品物流配送等方面應用廣泛。例如加拿大肉牛2001年起使用一維條形碼耳標，目前已過(guò)渡到使用電子耳標。2004年日本基于RFID技術(shù)構建了農產(chǎn)品追溯試驗系統，利用RFID標簽，實(shí)現對農產(chǎn)品流通管理和個(gè)體識別。我國開(kāi)展了以提高農產(chǎn)品和食品安全為目標的溯源技術(shù)研究和系統建設，研發(fā)了農產(chǎn)品流通體系監管技術(shù)。例如北京、上海、南京、四川、廣州、天津等地相繼采用條碼、IC卡、RFID等技術(shù)建立了農產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源系統。浙江大學(xué)、北京市農業(yè)信息中心等單位研究開(kāi)發(fā)了車(chē)載端冷鏈物流信息監測系統。
二、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀
農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括三方面內容:傳感設備、傳輸網(wǎng)絡(luò )、應用服務(wù)。
在傳感設備方面，國外發(fā)達國家從農作物的育苗、生產(chǎn)、收獲一直到儲藏緩解，傳感器技術(shù)得到了較為廣泛的應用，包括溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器等各種不同應用目標的農用傳感器。在農業(yè)機械的試驗、生產(chǎn)、制造過(guò)程中也廣泛應用了傳感器技術(shù)。RFID廣泛應用在農畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)監控、動(dòng)物識別與跟蹤、農畜精細生產(chǎn)系統和農產(chǎn)品流通管理等方面，并由此形成了自動(dòng)識別技術(shù)與裝備制造產(chǎn)業(yè)。據美國市調公司ABI research 2007年度第一季報告顯示，2006年全球RFID市場(chǎng)為38.12以美元，其中亞太地區已躍為全球最大市場(chǎng)，規模為14.07億元，預計2011年全球市場(chǎng)可達115億美元。
在傳輸網(wǎng)絡(luò )方面，國外已在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域初步推出相關(guān)產(chǎn)品并得到示范應用。如美國加州Grape Networks公司為加州中央谷地區的農業(yè)配置了“全球最大的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )”；2002年，英特爾研究中心采用跟蹤方法采集了因州海岸的大鴨島上的生態(tài)環(huán)境信息。國外互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通訊網(wǎng)在農業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應用。2004年，佐治亞州的兩個(gè)農產(chǎn)已經(jīng)用上了與無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)配套的遠距離視頻系統和GPS定位技術(shù)，分別監控蔬菜的包裝和灌溉系統。美國已建成世界最大的農業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò )系統，該系統覆蓋美國國內46個(gè)州，用戶(hù)可通過(guò)計算機便可共享網(wǎng)絡(luò )中的信息資源。
在應用服務(wù)方面，SOA（service oriented architecture）即服務(wù)導向架構，自1996年Gartner提出以來(lái)受到了IT業(yè)界的熱捧，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加快。2006年以來(lái)，IBM、BEA、甲骨文等一批軟件廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)推出了一系列實(shí)施方案并部署了一些成功案例，使得SOA進(jìn)入現實(shí)的腳步在不斷加快。同年，IBM全球SOA解決方案中心在北京和印度成立，定制各個(gè)行業(yè)的模塊化SOA解決方案，并結合IBM服務(wù)咨詢(xún)和軟件力量全方位實(shí)施，這意味著(zhù)IBM已經(jīng)在SOA產(chǎn)業(yè)化方面搶先一步。BEA也宣布推出“360度平臺”以進(jìn)一步鞏固其在中間件領(lǐng)域的優(yōu)勢，而微軟和甲骨文也紛紛發(fā)力中間件市場(chǎng)，競爭進(jìn)一步加快SOA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
三、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用相關(guān)標準化進(jìn)程發(fā)展狀況
物聯(lián)網(wǎng)的標準化將成為占領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)制高點(diǎn)關(guān)鍵之一?？偟恼f(shuō)來(lái)，在農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化方面，全球幾乎處于同一起跑線(xiàn)上。目前，我國雖有很多傳感器、傳感網(wǎng)、RFID研究中心及產(chǎn)業(yè)基地都在積極參與建立物聯(lián)網(wǎng)標準，但由于對物聯(lián)網(wǎng)本身的認識還不統一，有些還停留在戰略性粗線(xiàn)條層面，物聯(lián)網(wǎng)標準制定進(jìn)程緩慢。
在感知設備方面，1994年3月，美國國家技術(shù)標準局NIST和IEEE共同組織了一次關(guān)于制定智能傳感器接口和連接網(wǎng)絡(luò )通用標準的研討會(huì )，討論IEEE1451傳感器/執行器智能變送器接口標準。1995年4月，成立了兩個(gè)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)委員會(huì )：P1451.1工作組和和P1451.2工作組。IEEE會(huì )員分別在1997年和1999年投票通過(guò)了其中的IEEE1451.2和IEEE1451.1兩個(gè)標準，同時(shí)成立了兩個(gè)新的工作組對1451.2標準進(jìn)行進(jìn)一步的擴展，即IEEE P1451.3和IEEE P1451.4。關(guān)于RFID標準的制定方面，其爭奪的核心主要在RFID標簽的數據內容編碼標準這一領(lǐng)域。目前，形成了五大標準組織，分別代表不同團體或者國家的利益。EPC Global由北美UCC產(chǎn)品統一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標準組織聯(lián)合成立，在全球擁有上百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強生、寶潔等跨國公司的支持。而AIM、ISO、UID則代表了歐美國家和日本；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主。
在傳輸網(wǎng)絡(luò )方面，2006年9月27日，ZigBee聯(lián)盟宣布ZigBee標準的增強版本完成并可以供成員使用。ZigBee聯(lián)盟已經(jīng)吸引了分部在六大洲26個(gè)國家超過(guò)200個(gè)成員公司的支持。IEEE制定的IEEE802涵蓋了互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )方面的標準，主要包括無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的802.11系列無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準、802.15無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)標準、802.16寬帶無(wú)線(xiàn)接入（無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)）標準和有線(xiàn)接入領(lǐng)域的802.3以太網(wǎng)標準。
在應用服務(wù)方面，物聯(lián)網(wǎng)標準的關(guān)鍵主要在于基于軟件和中間件的數據交換和處理標準，即物物相連的數據表達、交換和處理標準。首先需要定義一批XML數據表達與接口標準，然后開(kāi)發(fā)出支撐這個(gè)標準的配套運行環(huán)境和中間件業(yè)務(wù)框架，使用戶(hù)能夠快速開(kāi)發(fā)出垂直應用業(yè)務(wù)系統，讓標準落到實(shí)處，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。微軟、IBM、Apple等公司均建立了與物聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)的多種標準，有些已經(jīng)占領(lǐng)了壟斷地位。在我國，同方從2004年就開(kāi)始研發(fā)這方面的產(chǎn)品和標準，推出了M2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)基礎中間件產(chǎn)品和oMIX數據交換標準。中國移動(dòng)建立了基于WMMP標準的M2M營(yíng)運平臺。