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物联网在农业中的应用

摘要：介绍了物联网的起源、概念及其体系构架，分析了物联网研究中的关键技术，包括射频识别（RFID）技术、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等；阐述了物联网技术在农业生产环境信息监测与调控、农产品质量的安全追溯、动植物远程诊断中的应用情况；分析了当前农业物联网应用推广存在的主要问题，并提出了加大农业物联网科普力度、重构顶层架构、大力发展农业知识基础建设、调整政府扶植模式以及开展“小需求”的应用研究和推广等改进建议。
引言：物联网应用技术正在全球范围内快速增长，随着通信设备、管理软件等相关技术的深化，物联网相关产品成本的下降，物联网业务将逐渐走向全面应用。中国政府也将M2M相关产业正式纳入国家《信息产业技术发展十一五规划及2020年中长期规划纲要十一五规划》重点扶持项目。我国无线网络已经覆盖了广大城乡，无线网络是实现物联网必不可少的基础设施，随时随地、无处不在的无线网络也为农业物联网技术在农业信息化中的应用推广奠定了基础。可以看出，农业无疑是物联网应用的重要领地，但在实际生产应用中尚面临诸多问题亟待发展解决，比如数据安全、传感器安装分布、系统维护、偏远恶劣环境下的电源问题等等。据美国一间研究机构预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大几十倍，巨大的经济利益必然激烈的技术竞争。全球科技大国先后都提出了物联网发展战略，掀起了新一轮的物联网浪潮。2009年国务院指出要着力突破传感网、物联网关键技术。过恁个大著名高校和研发机构竞相跃跃欲试、蓄势待发。许多省份也陆续提出了相应的发展战略，并纷纷试建示范工程。农业物联网作为国家物联网发展的重要组成部分，一定要抓住机遇，有所作为。要结合中国农业特点和国情，尽早谋划未来，凝练发展重点，实现关键核心技术和共性技术的突破与创新，在国际舞台上占有一席之地。同时也需要指出，我国农业物联网的建设一定要注重脚踏实地，打好基础，在做好顶层设计的同时，要抓好示范应用和实际案例的培育，以应用促进步，切实推动我国物联网稳健发展。展望未来，国家和政府已经提出了发展物联网感知中国”的宏伟目标，同时也为构建农业物联网“感知农业”指明了方向。通过发展农业物联网打造物联网农业，一定能在物联网现代化建设中实现全面感知、稳定传输、智能管理的理想。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，被誉为继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2009年初，美国总统奥巴马提出了“智慧地球”的概念，并将新能源和物联网列为振兴美国经济的两大武器【1】。2009年8月，温家宝总理在无锡考察时指出，物联网是新世纪影响人类发展的重要技术之一，并提出了“感知中国”的发展设想。
1 物联网的概念及其体系构架
1.1 物联网的概念
1999年，美国麻省理工学院的Auto-ID实验室首先提出“物联网”（The Internet of Things，简称IOT）的概念：物联网就是将所有物品通过射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的网络。2005年，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，对“物联网”的涵义进行了扩展。报告认为，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过因特网主动进行信息交换，射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。
但物联网至今尚无统一的定义，从技术层面对其进行阐述是指物体通过装入射频识别装置、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描仪或其他智能感应装置，按约定的协议，与互联网相连，形成智能网络，物品间可自行进行信息交换和通讯，管理者通过电脑或手机，可实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理的特征。
1.2物联网的体系构架
物联网技术与应用尚未建立起一套标准的、开发的、可扩展的物联网体系构架。根据国际电信联盟的建议，物联网网络架构由感知层、接入层、网络层、中间件层和应用层组成【2】。而当前普遍认为物联网可划为一个由感知层、网络层和应用层组成的3层体系。
1.2.1感知层
感知层要解决的重点问题是感知、识别物 体，通过RFID电子标签、传感器、智能卡、识别码、二维码等对感兴趣的信息进行大规模、分布式地采集，并进行智能化识别，然后通过接入设备将获取的信息与网络中的相关单元进行资源共享与交互。
1.2.2网络层
网络层主要承担信息的传输，即通过现有的三网(互联网、广电网、通信网)或者下一代网络 NGN(Next Generation Networks)，实现数据的传输和计算。
1.2.3应用层
应用层完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务，以实现物与物、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。 物联网的应用领域范围广阔，包括工业、农业、水利、环保、气象、城市、交通、金融、市场、安全、物流等。

2物联网的关键技术
物联网产业链可细分为标识、感知、处理和信息传送 4个环节，因此物联网每个环节主要涉及的关键技术包括：射频识别技术、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等。
2.1射频识别（RFID）技术
RFID是物联网中信息采集的主要源头，在整个物联网体系中十分重要。RFID是一种非接触式的自动识别技术，具有读取距离远（可达数十米）、读取速度快、穿透能力强（可透过包装箱直接读取信息）、无磨损、非接触、抗污染、效率高（可同时处理多个标签）、数据储存量大等特点，是唯一可以实现多目标识别的自动识别技术，可工作于各种恶劣环境。一个典型的RFID系统一般由RFID电子标签、读写器和信息处理系统组成。当带有电子标签的物品通过特定的信息读写器时，标签被读写器激活并通过无线电波将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统，完成信息的自动采集工作，而信息处理系统则根据需求承担相应的信息控制和处理工作。现在RFID在农畜产品安全生产监控、动物识别与跟踪、农畜精细生产系统、畜产品精细养殖数字化系统、农产品物流与包装等方面已正式应用。
2.2传感器技术
传感器负责物联网信息的采集，是物体感知物质世界的“感觉器官”，是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。传感器通常由敏感元件和转换元件组成，可通过声、光、电、热、力、位移、湿度等信号来感知，为物联网的工作采集、分析、反馈最原始的信息。
传感器种类及品种繁多，原理也各式各样。随着技术的发展，新的传感器类型不断产生，应用领域也越来越广泛。传感器技术的发展与突破主要体现在两个方面：一是感知信息方面；二是传感器自身的智能化和网络化。近年来，随着生物科学、信息科学和材料科学的发展，传感器技术飞速发展。由于微电子技术和微机械加工技术的快速发展，传感器有向微型化、多功能化，智能化和网络化方向发展的趋势。
2.3传感器网络技术
传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳（multihop）中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”理念。一个典型的传感器网络结构通常由传感器节点、接收发送器、Internet或通信卫星、任务管理节点等部分构成。
2.4网络通信技术
无论物联网的概念如何扩展和延伸，其最基础的物物 之间的感知和通信是不可替代的关键技术。传感器的网络通信技术为物联网数据提供传送通道，而如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务需求(低数据率、低移动性等)，是现在物联网研究的重点。传感器的网络通信技术分为近距离通信和广域网络通信技术两类。传感网络相关通信技术，常见的有蓝牙、IrDA、Wi-Fi、ZigBee、RFID、UWB、 NFC、Wireless Hart等。
3物联网技术集成工作原理
3.1传感器原理
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的期间或装置，通常有敏感元件和转换器组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到得信息按一定的规律变换成为电信号或其他所需形式的信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的分类，可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理（传感器工作的基本物理和化学效应）；它们的用途；它们的输出心好类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器的工作原理，可以分为物理传感器和化学传感器两类。传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号的微小变化都将转化成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号的微小变化也将转化成电信号。有些传感器既不能划分到物理传感器，也不能划分到化学传感器。大多数传感器以物理原理为基础运作的。化学传感器技术原理比较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

传感器构造图

3.2 RFID技术原理
射频识别是一种利用射频识别信号自动识别来获取对象的相关数据，这种通信方式是无接触式的，可用于识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便，识别工作无需人工干预，并且在油污大、粉尘严重等多种恶劣环境中发挥作用。基本的射频识别系统一般由电子标签（射频卡）、读卡器、主机等部分组成。电子标签中保存有约定格式的编码数据，通常会附着在物体的表面，用于唯一标识标签附着的物体；阅读器刻度处电子标签上的编码，通过与电脑相连数据线将数据传入计算机，等待处理。阅读器通过天线发送一定频率的射频信号，当附着电子标签的物体进入射频信号的范围内时，电子标签通过天线产生的感应电流激活，从而主动发射某一射频信号将标签中的信息发送给阅读器；阅读器接受来自标签的信号，对接受的信号发送到主机等待处理，主机在接收到编码后会根据内部软件对编码处理，从而发出命令对物体进行相关操作。
RFID的关键技术主要包括以下几个方面：（1）电子标签的能量来源。按照电子标签的能量来源不同分为有源应答器和无源应答器。有源应答器需要自己安装电池，而无缘的则需要从阅读器发射的信号中获取能量，这就需要较大的发射功率。（2）数据传输方式和正确性。在电子标签相应读卡器所发出的信号时，回应方式以及如何保证回应信号中携带有正确的商品信息是关键技术。由于回应方式多样性因此可以根据读卡器的不同设计不同的回应方式。（3）多目标识别技术。由于人们利用他的同一时刻识别多个目标的特性，当阅读器的信号范围内存在多个电子标签，同一时刻有两个或多个电子标签想阅读器发送返回信号时，将会产生冲突。如果不能有效解决这种冲突，将会导致多个返回信号重叠在一起，使得阅读器不能分辨出正确的信息，从而导致错误，所以设计有效地防冲突算法非常重要。
3.3 智能信息处理技术
所谓智能信息技术就是自动的对信息进行处理，从信息采集、传输、处理到最后提交都是自动完成的。所以可分为：智能数据采集、智能信息处理、智能数据显示三个部分。智能数据采集就是指通过以计算机技术为主题的设备自动获取特定的对象的信息，并保存到指定设备上的一种技术。它涉及到计算机技术、人工智能、电子技术、嵌入式技术等方面。它具有智能、准确、高效、及时等特点。目前已被广泛应用于物流、工业控制等多个领域。
智能信息处理都是通过通用计算机或单片机预先编程对采集到的数据进行一系列的处理，然后通过有线或无线网络技术发送到指定的终端，实现数据的自动处理。一个最常见的例子就是用于汽车报警的智能报警设备。当有异常情况发生时，处理端对采集的数据经过计算然后自动向用户手机发送报警短信或其他信息。还有就是目前比较少见的智能电饭煲，该电饭煲能通过手机自动控制是否启动做饭功能。智能数据显示就是讲获取的数据采用灵活的方式提供给用户，可能是文字信息，也可能是声音或图片，其目的只有一个，就是让用户能及时、有效地获取所需的信息。例如报警信息，可能是短信，也可能是报警声音，还可能是震动。根据不同的安全级别，提供不同的报警信息。所以只能信息处理技术就是通过采用计算机或受限制的计算机设备（如单片机）以及其他电子设备，实现自动的获取、处理以及显示信息，可以有效的减轻用户工作压力，实现无人化处理。
所谓的物联网集成工作原理就是通过传感器或RFID射频识别技术收集获取信息，然后通过联网技术将信息传送给服务器经其整理计算后在发出命令指示反应器做出相应的动作。
4 农业应用分析
在传统农业中，人们获取你那个天信息的方式都很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要耗费大量的人力，二通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗核对农田环境的影响，并获取精确地作物环境和作物信息。
目前无线技术在农业应用中那个比较广泛，但大多是具有基站星型拓扑结构的应用，并不是真正意义上的无线传感器网络。农业一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确的确定发生问题的位置，这样农业将有可能逐渐的从以人力为中心，依赖于鼓励机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的争产设备。
在十一五期间，国家863计划数字农业重大专项课题实现了农田采集信息的突破，退出了一批成本低，高性能的土壤水分和作物营养信息采集技术产品，基本解决了数字农业信息快速获取技术瓶颈问题。开发了农田水分、养分、作物长势、冠层生理与生态因子、品质、产量和虫害草害等信息采集关键技术研究，开发了具有自主知识产权的新型土壤水分传感器，研制了土壤和作物养分信息快速采集方法与新型配套仪器设备；在害虫与杂草动态监测系统的研究方面取得了重大进展，开发了基于称重传感器的高精度智能测产系统，解决了智能测产与谷物品质监测系统的精度难题，是我国的农业信息快速获取迈出了新的步伐。
现代化温室和工厂化栽培调节和控制环境（控制温度、湿度、光照、喷灌量、通风等）培育各种秧苗，栽培各种果蔬和作物。在这个过程中，需要温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等监测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量与到自动控制中，保证有一个适宜的贮藏保鲜环境，达到最佳的保鲜效果。

在作物的生长过程中还可以利用形状传感器、颜色传感器、重量传感器等来监测作物的外形、颜色、大小等，用来确定作物的成熟程度，以便适时采摘和收获；可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境监测，以促进光合作用的进行。例如，塑料大棚蔬菜种植环境的监测等；可以利用超声波传感器、音量和音频传感器等进行灭鼠、灭虫等；可以利用流量传感器及计算机系统自动控制农田水利灌溉。
物联网技术在具体的某一个环节的应用也是相当复杂的，举一个例子来说，在温室大棚中，温度，光照，湿度，二氧化碳浓度等都需要热工控制在适当的范围内。对于二氧化碳浓度，我们需要在温室适当位置均匀的安放一些对二氧化碳浓度有敏感作用的传感器，并将其通过网络互连设备与主控室计算机设备相连。当二氧化碳浓度趋于低水平时，传感器接收信息并将其传递给主控室，主机接收信息后通过计算得知大棚中所缺的二氧化碳量，然后对温室中的二氧化碳补充装置发出命令，使其释放适量二氧化碳以致温室中的二氧化碳量达到所需量，如此来实现大棚中的全自动管理，大量节省物力人力以及时间，降低成本，提高效率。在其他方面应用也十如此。总之，现在物联网的应用已经颇为广泛，各地区政府和企业也争先抢占行业高地。但是其中也仍存在很多技术性难题，例如怎样用较少的传感器获得更多的信息，提高传感器灵敏度等等，这就需要加大投入，提供更多的资金和人才。
5 物联网技术在农业上的应用现状
目前，我国农业发展处于传统农业向现代农业转型时期，物联网的出现使农业生产的精细化、远程化、虚拟化、自动化成为可能。物联网技术在现代农业领域的应用很多，如农业大棚标准化生产监控、农产品质量的安全追溯、农业自动化节水灌溉等。
5.1农业生产环境信息监测与调控
通过在农业大棚、养殖池及养殖场内布置温度、湿度、pH值、CO2浓度等无线传感器及其他智能控制系统，利用无线传感器网络实时监测温度、湿度等来获得作物、动物生长的最佳条件，将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为大棚、养殖场所的参数精确调控提供科学依据。同时通过移动通信网络或互联网传输至监控中心，形成数据图，使得农业人员可随时通过手机或电脑获得生产环境各项参数，并根据参数变化，适时调控灌溉系统、保温系统等基础设施，从而获得动植物生长的最佳条件，参数实时在线显示，真正实现“在家也能种田和养殖”。
孙忠富等3】开展了基于M2M技术和物联网理念的研究开发，目前已初步形成可应用于各类农业环境监测的网络化技术和产品，已在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用。中国农业大学李道亮研究团队基于物联网技术开发了水产养殖环境智能监控系统，是集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能于一体的现代化水产养殖支撑系统。该系统能对鱼塘、蟹塘内的溶解氧、pH值、水温等进行在线监测，及时调节水质，预防各种病情发生，使水产品在适宜的环境下生长，农户足不出户就能实时准确地了解水产养殖池的环境变化，并及时进行科学处置，最终达到增产、节能、省工、适时用药、减少环境污染等效果，该系统已在无锡水产养殖基地成功示范。

5.2农产品质量安全追溯
农产品质量安全事关人民健康和生命安全，事关经济发展和社会稳定，农产品的质量安全和溯源已成为农产品生产中一个广受关注的热点。物联网技术可加大对农产品从生产到流通整个流程的监管，将食品安全隐患降至最低，为食品安全保驾护航。 目前国内已出现“食品安全追溯系统”，集成应用电子标签、条码技术、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等实现农产品质量跟踪和溯源，主要由企业管理信息系统、农产品质量安全溯源平台和超市终端查询系统等功能组成。消费者通过电子触摸查询屏和带条码识别系统的手机查询农产品生产者和质量安全相关信息，也可通过上网查询了解更详细的农产品质量安全信息，从而实现农产品从生产、加工到运输、贮存、销售等整个供应链的全过程质量追溯，最终形成“生产有记录、流向可追踪、信息可查询、质量可追溯”的农产品质量监督管理新模式。Nava等【4】设计了基于RFID技术可用于牛肉供应链的溯源系统：利用RFID标签对屠宰对象、屠宰工具等进行识别；在养牛场的门口、屠宰的入口、每个屠宰工作台、牛肉存放处等地方都安装RFID阅读器。通过软件实时监测管理养殖、屠宰、储存这3个过程的情况，每个真空包装放置可擦写芯片，通过称重设备与数据库相连，以此来管理已售出的肉因为质量问题而导致的召回事件。薛月菊等 【5】 利用RFID技术，参照产品电子代码EPC (Electronic Product Code)标准，设计农产品供应链数据的实时采集、转换、存储与访问等信息透明化框架，为农产品物流供应链管理和农产品安全管理提供了必要的信息。
5.3动植物远程诊断
农村偏远山区普遍存在的种养殖分散、作物病虫害 及畜禽病害发生频繁、基层植保及畜牧专家队伍少、现场诊治不方便等问题，而物联网技术的出现可解决上述难题。目前已有研究机构开展农业远程诊断方面的研究，如大唐电信【6】推出的针对农业种植、养殖生产过程监控和灾害防治专项应用的无线视频监控产品———农业远程诊断系统，由前端设备、2G/3G无线通信传输网络、专家诊断平台和农业专家团队构成，前端设备支持多种传感器接口，同时支持音频、视频流功能，可以有效地为农业专家提供第一手的现场专业数据；此外，农业专家还可通过 PC终端登录该系统，实现远程控制灌溉等操作，为农村农业专家缺乏的现状提供了解决思路。该系统已在山东寿光农业基地取得良好应用。北京市植保站牵头研发的“基于物联网的设施农业病虫害生物控制专家服务平台”已在北京和河北的100多个设施大棚内进行了初步测试，验证了系统的可靠性和准确性。
5.4在农产品储运中的应用
在农产品储运过程中，其储运环境（温度、湿度等）与 农产品的品质变化密切相关。研究表明，我国水果蔬菜等农副产品在采摘、运输、储存等物流环节上的损失率在 25％～30％，而发达国家的果蔬损失率则控制在5％以下【7】。如果能实现对储运过程中环境条件实时监测，便能保证农产品品质，减少经济损失。而物联网技术可通过各个分散的传感器实时监测环境中的温度、湿度等参数，实现仓库或保鲜库环境的动态监测；在农产品运输阶段可对运输车辆进行位置信息查询和视频监控，及时了解车厢内外的情况和调整车厢内温湿度，同时还可以对车辆进行防盗处理，一旦车辆出现异常自动进行报警。TaoY等【8】设计了基于RFID技术的系统，用于实时监测、记录运输过程中的温度，该系统监测温度范围为-50～120℃，误差±1℃，读取距离达100m。
5.5农业自动化节水灌溉
农业自动化节水灌溉是利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络具有信息互递、自组网络及网络通信时间同步等特点，使灌区面积、节点数量不受限制，可以灵活增减轮灌组，加上节点具有的土壤、植物、气象等测量采集装置、通信网关的Internet功能与RS和GPS技术结合的灌区动态管理信息采集分析技术、作物需水信息采集与精量控制灌溉技术、专家系统技术等，构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化，促进节水农业的快速和健康发展。
6 农业物联网应用推广存在的主要问题
6.1　基础条件方面的问题
6.1.1　需求驱动乏力　
首先是农业物联网技术普及不深入广泛。近期就此问题做过简单的调研，调研对象包括农业企业高次管理人员，生产性技术人员和种植大户，结果表明只有及少数基本了解农业物联网概念，联想到应用的就更少，稍做引导后情况大为改观。这个问题导致生产一线需求难以激活，使农业物联网应用发展失去从底向上的驱动力。
6.1.2　应用关键技术储备不足　
农业物联网应用首先是信息化应用，进而是一种行业信息化应用。从信息应用的角度来看，农业物联网应用发展受三大因素的影响，一是与生产过程紧密相关的硬性需求，二是可用于融合计算的行业知识——融合计算农业知识，三是通信、传感等基础设施和设备。三者之中，最重要的因素是融合计算农业知识，融合计算农业知识包括用于信息处理的表达方法、模型和算法等内容，是农业物联网应用的关键技术，其数量、质量和涵盖的领域决定了农业物联网应用发展的深度、广度和速度。
虽然我国农业信息化应用经过多年的发展取得了巨大的成就，但客观上仍然没有为全面开展农业物联网应用在融合计算农业知识资源方面做好准备工作，比如面对围绕“高产、优质、高效、生态、安全”的大量需求而无力提供有效解决方案。另外，物联网只是一个工具，不与农业知识相结合根本解决不了农业问题，了解这点有利于我们理解农业物联网应用内涵。
6.2　项目建设方面的问题
6.2.1　大系统小应用　
这类项目以物理建设为主，大部分投入用于设备采购，应用逻辑少，与农业行业知识紧密偶合的应用逻辑更是少之又少，是一种空洞的农业物联网应用。从工程学的角度看是在用 90% 投入解决 10% 的问题，是一种不倡导的应用模式。在一份“农业物联网应用汇编”的资料中纪录了一个案例，一个注册资本约 3 千万元企业，投资 1 千万元以上建立农业物联网应用系统，主要应用逻辑仅仅实现了病虫害预警预测，这是典型的大系统小应用类项目。基于每年高达 60 万元的数据传输线路租用费，再考虑维护和折旧因素，每年的使用成本至少在 200 万元以上，也是一种用户不堪重负的应用，即是建得起，也用不起。
6.2.2　追求不可实现的需求
如果项目在设计时只有功能和用途说明，没有进行充分的需求分析，也没有考虑（或有意忽略）需求的可实现性，立项后会因解决不了需求实现的关键技术问题而导致项目失败。这类设计与实现不相符的项目比比皆是，存在于多个应用领域。产生的原因比较复杂，有管理上的原因，有技术理解方面的原因，主要原因是没有遵守信息化应用基础规则。与农业知识融合比较深的应用领域最容易出现此类项目，如鲜活农产品安全溯源。鲜活农产品安全溯源是一个社会广泛认同的需求，也被认为是一种农业物联应用。农产品安全溯源是一个倾向于保障买方权益的需求，关键是要提供一种解决方案，保证农产品身标签内容不被复制和篡改，保证农产品身份标签与农产品一对一关系不被非法改变。因此，在没有研发出适用的无损防篡改标记技术前，建立类似“从田间到餐桌”的全程安全溯源系统是没有可用
性的，当年大闸蟹防伪标签论斤卖的现象部分说明了这点。
6.2.3　忽视使用风险　
农业物联网应用在信息化应用分类上属于关键应用，关键应用对可靠性要求很高，运行在关键应用主机和高可靠网络平台之上，任何软件、主机和网络缺陷都会带来灾难性后果，通常承建关键应用的 IT 企业需要合理地承担使用风险。我国农业物联网示范工程大多依赖政府的科技推动和项目资金支持建设 【9-10】，立项时没有考虑应用使用风险，再加上项目参与单位不是简单的甲方乙方关系，建设过程中更不会界定风险责任主体，使用风险由用户承担。无论应用风险是否被告知，只要不显式说明使用风险责任主体，应用就不会被用户完全信任，就得不到充分使用，而且不被使用的功能往往是最“物联网”的功能——具有一定智能特征的自动控制功能。这种承建方完全免责的现象在其它行业是不存在的，比如当年某省建设银行因 IT 企业提供的应用系统缺陷使该行部分 ATM 非正常吐钞， IT 企业按协议赔偿
了全部损失。
6.2.4　农业知识融入度低　
农业物联网应用涉及农业技术、计算技术和通信技术，农业技术与信息技术融合产生农业信息应用，农业信息应用与通信技术融合产生农业物联网应用。所谓融合不够是指当前农业物联网应用中农业技术（育种技术、栽培技术、植保技术和加工技术）信息化应用部分所占比重太小，没有突出体现行业（农业）特点，没有充分表现物联网对农业生产过程中的促进作用，示范影响力有限，起不到预期的用示范拉动普遍应用的作用。其实，我国农业信息化应用通过多年努力，有些领域，如病虫害防治领域，已积累了大量可用于物联网应用的融合计算资源（信息应用系统），已基本具备深层次开展农业物联网应用条件。
6.2.5　体系和方法“陈旧过时”　
大多数农业物联网应用示范工程都以完全独立项目形式建设，这是一种传统的信息化应用构造方法（称为“建设模式”），有违互联网时代信息化应用基于服务”的构造方法。项目模式有建设周期短见效快特点，但也容易产生一些不可忽视的问题，如 ：（1）一次性投入大 ；（2）需求变化适应力差 ；（3）不支持“小需求”应用 ；（4）应用使用成本高 ；（5）难以持续和深入，阻碍“长效机制”形成 ；（6）数据所有权被转移或流失等。
7 农业物联网应用推广的改进建议
7.1　加大农业物联网科普力度
农业物联网科学技术普及是农业物联网建设的重要内容。农业物联网应用本质上是一种面向农业领域的信息化应用，推动行业信息化应用蓬勃发展的原动力是应用需求，需求可简单的认为是要解决的业务问题。农业物联网可应用于农业生产过程、科研过程、管理过程和商业过程，应用广度和深度取决于需求发现能力和需求实现能力。需求发现能力指产生的有效需求数量和质量，其大小依赖于社会对农业物联网的认识和理解。提高需求发现能力需要广泛的社会基础，只有通过深入的技术普及才能得以实现。也就是“科学技术的影响力一方面取决于科技自身的发展水平，一方面取决于被公众理解的程度。对社会产生重大影响的科学成就，都是通过科学普及发挥作用的”。【11】
7.2　大力发展农业知识基础建设
农业物联网应用是农业信息化应用的扩展和延伸，实现农业生产过程的高度智能化是其主要目标之一。面向（动植物）生命系统的农业物联网应用，其应用逻辑可概述为：通过感知了解作物当前生长状态，通过响应作用于生长因素，使作物总是处于最佳生长状态。

农业物联网应用模型

作物生长因素众多且相互作用复杂，在现有的感知和响应能力下，计算能力的大小基本上决定了应用使用价值的高低。参与计算的感知信息越多，因素和因素间相互作用关系理解越准确，计算过程就越复杂，计算结果也越接近应用目标。
农业物联网应用初期阶段，应用建立在现有农业知识（行业知识）之上，这些知识获取和利用都是基于传统方法。从信息应用角度看，知识缺乏一致性和完整性，难以在物联网应用中充分使用。这也是初级阶段大部分应用应用逻辑相对简单的主要原因。围绕（动植物）生命系统，采用物联网应用思想和方法系统地获取适用于农业物联网应用的农业知识体系是联深层开展农业物联网应用的基础性工作。在这个获取过程中，感知环境、感知生命系统、理解生命系统、表达生命系统和仿真生命系统等知识又是重点和关键，是构建农业物联网应用支撑层的核心内容，是构建高可用、综合性应用系统的基础。
7.3　调整政府扶植模式
目前农业物联网示范工程大多依赖政府项目资金支持建设。在现有推广和管理体制下，政府投入的
大量资金，通常都会被最大限度地转换成项目建设费用结算到承建单位（见图 6），留给应用单位项目后的运维资金较少。从资金使用上看，扶植政策倾向于“管建不管用”，这是导致“重建不重用”和“只建不用”现象的主要原因之一。
将扶植政策从“管建不管用”调整成“管用不管建”，调整后的资金流和使用属性。在此策略下，扶持资金以专项经费形式落实到农业生产单位，农业生产单位使用专项资金租赁信息技术企业的服务。调整后，将形成以服务和服务租赁为基础的农业物联网技术应用推广体系，这也是国内外其它行业在信息化应用全面发展阶段普遍采用的方法。在这种体系下，人、财、物得到高度的复用，从根本上消除“只建不用”现象，缓和人才压力，降低总体成本，围绕服务展开的竞争将不断地推动农业物联网技术创新和应用深入发展。
7.4　开展“小需求”的应用研究和推广
需求大小是一个相对概念，这里所指的“小需求”是那些应用目的单一，或使用时间上具有季节性，或使用地点具有随机性的应用需求。典型的应用场景有微小农业企业或个体的季节生产性环境监测，鲜花（如高端蝴蝶兰）售后监护，家庭园艺和家庭农场辅助管理等。现有的农业物联网应用推广示范体系难以有效覆盖这类小需求，根据调查，这类“小需求”大量存在，大部分受访者表示只要使用方便、代价不高都愿意接受。“小需求”是一种硬需求，对发展农业物联网应用具有牵引作用。搞好“小需求”应用工作一方面能让更多的农民和农业企业直接感受到农业物联网的应用效果和商业价值，同时又能起到加速技术普及和市场培育作用。展开“小需求”的应用研究和推广，一种可选的实施方案为 ：建立安全可靠的农业物联网应用平台，研发或改进应用设备（大多为传感设备）使之具有免维护和即插即用的使用特点，以科研院所为依托建立区域性农业物联网应用援助中心，援助中心联合基层单位（区、县、乡、镇）落实。
8 小结
我国的农业物联网应用处于从示范走向推广普及的瓶颈阶段，最大的问题是人们没有把物联网技术在农业上的应用量化在经济指标上，不计成本的示范对于农业物联网的推广并没有实际价值。我国农业物联网应用遇到的所有问题，在许多国家也同样存在【12】，可以归纳总结为三高一低 ：建设上成本高，使用技术要求高，运行维护难度高，使用效果低。农业物联网应用的基础是信息化应用，核心驱动力是来自生产过程的需求，融合计算农业知识是解决需求问题的基础。进一步加强农业信息应用水平，深入开展融合计算农业知识产品研发，充分挖掘应用需求，充分理解内涵，用互联网思想重构应用体系，是
今后农业物联网应用建设和示范推广工作的重点。
物联网技术虽然是一个新型的交叉学科,但是它的几个关键技术都比较成熟,并分别得到了广泛的应用。农业物联网技术的应用是现代农业发展的需要，也是未来农业发展的方向。物联网技术对于农业应用来说不是噱头，而是机遇。正如20世纪80年代生物技术在农业领域的应用推动了农业科技的跨越式发展一样，物联网科技的发展也必将深刻影响现代农业的未来。
学习心得：从百度和知网上，吾查找了许多关于物联网的在农业上的应用，受益匪浅。对物联网有了更加清晰地认识物联网的本质：物联网是以计算机科学为基础，包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用，它要让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等等)接入网络世界，让它们之间能相互交流、让我们可以通过软件系统操纵物体、让物体鲜活起来。了解物联网在农业应用方面具有重要意义，以及深知物联网在农业推广方面还不足。
科技创新改变生活，物联网以及延伸的人工智能必将为未来带来自便利的美好生活。人类总是在追求自便利的美好生活，物联网很有前瞻性。新新事物风险和机遇并存，我相信物联网在农业应用方面会更加广泛，需要更多的高科技人才去创新，物联网目前就像初期的计算机专业一样，等它成熟了，等你看到它的发展了，那时候你就落后，只能在前人后面捡烟头。
好好把握学习这个专业的机会，目前物联网处于发展初期，等毕业了，刚好是大展拳脚的好时机!

参考文献：
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【6】中国信息产业网.大唐电信“农业专家远程视频诊断系统”在无锡“中国物联网应用”展厅获得认可
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