物联网的概念最早是1995 年微软创始人比尔·盖茨在《未来之路》一书中提出，随后1999 年麻省理工学院又提出“万物皆可通过网络互联”的经典语句。2009 年欧盟对物联网进行了定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。2016 年由于NB-IOT （蜂窝物联网） 的出现，因此被认为是物联网真正开始发展的元年。有人预计到2018 年底物联网终端将超过智能移动终端，成为数量最多的互联网终端设备。
2009 年物联网被我国正式列为国家五大新兴战略性产业之一，并且写入“政府工作报告”。而如今从某种程度上，我国物联网的发展速度已经超过了欧美发达国家，甚至可以认为物联网已经演变为一个“中国制造” 的概念。统计数据显示，整个“十二五”期间我国物联网产业规模超过7500 亿，年复合增长率达到25%，M2M（公众网络机器到机器） 连接数突破1 亿，全球市场占比高达31%。而“十三五”时期是我国实现物联网“跨界融合、集成创新和规模化发展”的新阶段，预计到2020年我国物联网的潜在盈利规模将达1.5 万亿，其中连接层将占10%。中国几千年来传统农业生产中的浇水、施肥、打药、采摘等各个环节，几乎都是靠农民的经验和感觉。而现在慢慢进入了规模化、集约化农业时代，这些农业生产环节如何快速、精准、批量地完成？是否能够让农民只需要按几个按钮，就能方便地种好菜、放好牛、养好鱼呢？农业物联网的应用就是为了解决这个问题。在田间、水域、大棚等地方使用大量传感器构成监控网络， 通过传感器采集各种环境和生产信息，以实时监测并定位农业生产中的问题，并通过智能化远程控制的方式来快速解决，共同打造未来规模化、集约化的智慧农业。
一、物联网在农业中的需求
我国目前的农业物联网虽然面临着巨大的需求，但作为一个传统的农业大国，我国的农业大规模还处在农业1.0 时代，生产方式落后、生产力低下、科技含量较低，近年来出现的农业生产环节环境污染问题，甚至已经严重威胁到了粮食安全。
因此我们希望借助现代农业精细化生产与物联网技术相结合，加快转变农业从生产到销售的供应链方式，提高农民劳动率、土地产出率、资源利用率和农产品安全性。
（一）农业资源环境监测
通过集成各种传感器技术， 对土地类型、土壤成分、用地等级以及水文水质等水土资源环境指标进行数据的自动采集、存储、整理、分析，实现水土资源的快速监测与管理。通过集成各种传感器技术，对农业生态环境中的空气污染、土壤污染、水污染等指标实现动态监测与反馈。
（二）农业精细生产管理
1.实现农作物精细耕作。例如，远程精准施肥、灌溉、打药，远程病虫害防治，远程农资和农产品的物流调度等。
2.实现畜禽水产标准化养殖。例如，自动喂饲、优化饲料转换率，自动监控笼舍动态，自动防治畜禽水产疾病等。
（三）农产品质量安全溯源
通过对农产品进行二维码标识等，可以实现从生产、加工、仓储、运输到销售等全供应链的可追溯性，保障农产品安全，提高农产品销售。
除了用于农业的生产领域外，物联网技术还可以对农村的基础设施、农民的居住环境进行监测。例如，通过物联网技术也可以对山体滑坡、泥石流等自然灾害做到一定程度的提前预警。
二、物联网在农业生产环节的应用
（一）物联网在农业生产环节中的应用主要包含三个用途
1.环境监测
通过传感设备实时采集生产基地的空气温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤水分等数据；然后将数据通过网络传输给计算机系统，计算机系统可以立即对数据进行分析处理。
2.远程控制
农民可以通过手机或电脑远程登录控制平台软件或手机APP，操控生产基地的升/降温、增/减湿、换气等设备；也可通过预先设计的软件让系统自动根据情况来调整。
3.实时查询
农民可以通过手机或电脑实时查询生产环境中环境的各种参数和历史数据，也可以查询最新市场行情、天气预警等综合信息。
（一）物联网在农业生产环节的硬件系统主要有两种：
1.数据采集系统
在田间、水域、大棚等区域设置的大量传感器或摄像头，构成了物联网的前端采集系统，通过传感器或摄像头等进行实时环境监测，提供各种生产环境的即时数据或生产视频画面。
2.数据分析控制系统
进行数据存储分析的计算机设备构成后期分析控制系统，将传感器或摄像头等获取的农产品生长环境即时数据或视频画面输入计算机并进行分析，动态显示给用户， 并可根据软件的自动设定或用户需求进行自动降温、自动灌溉、自动增氧等控制，而视频画面也可以为农户提供更直观的反馈，通过屏幕直接看见农作物生产的实时状态， 给农户提供更加精准的决策。
三、物联网在农产品溯源环节的应用
（一）RFID（Radios Frequency Identification，射频识别技术）
RFID 俗称电子标签，是一种物联网领域常用的非接触式无线通信自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID 由3 部分组成：
1.应答器。一般用标签作为应答器，每个标签具有唯一的编码，安装在物体上标识目标对象。商品上的条形码、二维码是最常见的应答器。
2.阅读器。读取/写入标签信息的设备，可设计为便携式或固定式。
3.应用软件。用于把收集的数据进一步处理并为决策提供参考。
（二）食品可追溯性
食品可追溯性就是在生产、加工及销售的各个环节中，利用物联网技术和互联网技术对可食用农产品具有追溯或追踪能力，加强食品安全信息传递、控制食源性疾病危害、保障消费者利益。通过追溯食品供应链的每个环节的记录来证明食品的生产、流通和销售。食品追溯的范畴包括：材料和成分来源、产品的加工过程、产品的流通过程、产品的销售状况。
一般来说，可追溯包括追踪和追溯两个方面：追踪是指从供应链的上游至下游，即从农场—各级食品供应商— 加工商—物流商—销售商；追溯是指从供应链下游至上游，也就是从消费者购买的食品开始向上层去识别这个食品的来源。
（三）基于RFID 农产品追溯系统的应用
基于RFID的农产品质量追溯系统属于物联网技术在 农业中的典型应用，通过RFID 技术建立农产品供应链监控体系，实现农产品信息在整个供应链上共享和可追溯， 真正实现安全的“从田头到餐桌”。
农产品追溯体系以RFID 技术为载体，实现整体供应链从种植、采摘、加工、包装、仓储、物流、销售等所有环节的数据采集，并通过记录生产、加工、质检、运输等环节的数据，从而生成终端农产品包装上印制的唯一可追溯标签，质检人员或消费者通过扫描标签编码就可以非常方便的进行产品溯源，从而实现农产品安全的可追溯性。
1.追溯系统流程
生产环节：给农产品安装电子标签并进行数据初始化。在生产（养殖）过程中记录数据、在收获时进行识别、确认信息后进入运输环节。
运输环节：配发车辆识别标签，记录车牌、驾驶员和货物信息，并将货物运输到指定库房进入库存环节。
库存环节：对入库货物进行识别、查验车货信息是否吻合，按照仓储要求进行码放，并将货物与储存区编号关联，然后记录到仓库管理系统软件的后台数据库。
出库环节：从数据库中调用待加工农产品信息，识别标签后出库至加工车间。
加工环节：通过电子标签识别，记录各批次农产品生产加工信息。
成品环节：对加工完农产品进行包装，在包装上印制电子标签，将包装信息与所装产品信息进行关联。
消费环节：识别最终农产品包装上的电子标签，终端零售商更新库存信息，零售商和消费者都可以通过手机扫描电子标签读取信息，对食品进行安全追溯和监督。
2.统计分析
整个农产品供应链的环节都可以即时进行农产品的生产批次、数量、品种等信息查询，并可按照时间、品种、产地等进行排序归纳汇总，为农产品安全性提供数据支持。
3.召回与预警
对发现安全隐患的农产品可以按照产品识别码快速追踪同批号产品的流向并实现预警，通过短信、邮件等方式发送包括产品批次、产品流向、产品危险数据等预警信息。
四、物联网在农业不同领域的应用案例
（一）物联网在作物生产中的应用
浙江省苍山县的现代农业示范园基地的蔬菜大棚中全部安装了农业物联网监测设备，每个大棚的中间都竖着一架天线，上面挂着几个类似小盒子的传感器，这些传感器分别用于采集大棚内的空气温度和湿度、土壤水分和养分、光照和二氧化碳浓度等。传感器每隔5 分钟采集一次数据， 然后通过嵌入传感器的无线模块将数据发送至控制室的电脑数据库中。而技术人员只要坐在办公室里操作几下鼠标，就可以通过物联网技术实时监测大棚温湿度、二氧化碳浓度、虫害等，再通过发送无线信号控制传感器进行各种设备的操控调节，从而实现了作物生产的自动化。
（二）物联网在畜牧养殖中的应用
北京云牧科融网络科技有限公司打造的肉牛养殖物联网，通过给牛装上电子耳标接收器等设备，实现畜牧业环境监控和远程实时监控和盘点。这些设备可以通过上面的探测装置去探测牲畜的核心体温、活动量、位置信息、心率、血氧饱和度、pH 值等信息，并通过发射器实时地发送到云端服务器。在云端服务器上，智能运算会对这些数据进行处理，把这些“枯燥”的数据变成直观的信息，比如疫病预测、发情期检测、食量和活动量等。尤其是对于疫病的精确预测除了可以提前防止疾病传播、降低用药成本，更重要的是可以减少抗生素的使用，这对于食品安全是至关重要的。
（三）物联网在水产养殖中的应用
江苏省宜兴市高塍镇的大闸蟹养殖水域超过了5 万亩，随着养殖规模的不断扩大，蟹农们普遍感到人手不足， 蟹苗的喂养和螃蟹质量受到了越来越大的影响。而自从国家农业部的试点项目“大闸蟹养殖的物联网应用”投入试验以来，远程增氧、智能投喂、预警资讯通过物联网技术平台都轻松实现了。蟹农通过电脑、手机登录“水产养殖监控管理系统”，就可以随时随地了解养殖塘内的溶氧量、温度、水质等指标参数，比如一旦发现某区域溶氧指标预警，只需点击“开启增氧器”按钮，就可轻松实现远程操控，不但节省了大量的人力成本，还大大提高了螃蟹的养殖质量。
从以上三个案例可以看出，物联网无论是应用在作物生产、畜牧养殖还是水产养殖行业，其核心技术主要来自两方面：一方面是传感器、智能可穿戴及无线网络传输等设备的集成度；一方面是对采集数据进行后期处理的智能算法。所以说一套好的物联网系统是要在尽量避免干扰动植物生长活动的情况下做到最精准的分析和预测，提高整个农业生产环节的效率。
五、农业物联网的现存问题及解决思路
农业物联网技术的推广在一定程度上能够推动农业走向信息化、提高农业生产管理水平，也可以起到保障农产品和食品安全的作用，助推农业进一步向智慧农业、精准农业方向发展。另外，农业搭载物联网，使得全程追溯农产品的生长过程成为可能，也能有效实现农业生产工业化，在指导农民精耕细作，在育种栽培、施肥、灌溉等多个环节按照严格的标准执行，提高土地利用率以及单位产量，促农增收。
然而，普及农业物联网在现阶段至少还面临着两大难题。
农业物联网属于高技术、高市场化的产业，需要财政投入大量资金支持，对于技术的要求也高。而且很多传感器在农业生产的复杂自然环境中的稳定性也相对较差，非常容易发生故障甚至损毁。
许多看似简单的操作，实际上离不开专业人才的培养。我国农民自身文化素质还不够高，需要加大对农民的科技文化培训，提高其文化素养，培养懂科技、懂电脑、懂市场、懂管理的知识型人才。
对于以上两大难题，目前较好的解决方案是：政府应该将有限的资金和技术，重点扶持具有规模化和高附加值的试点农业企业，以点带面逐步推进农业的合作化生产和销售，在新零售时代下，以综合电商平台为主导、政府提供政策和宣传支持，大力发展农产品供应链模式，以规模化、标准化、短路化的供应链来降低农业物联网的推广和使用成本，为我国传统的农业模式带来新的变革。
作者：庄诚
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