海南农业物联网发展综述

1、    海南农业物联网发展综述    摘 要 农业物联网是信息技术在农业领域的高度融合和应用。海南农业在转型升级背景下，应用物联网技术改变了现有农业生产方式，促进了海南农业向智慧化、精准化方向的转变。海南省作为农业大省，农业在海南经济中占有重要分量。近年来，海南农业物联网得到了较快发展，但仍然存在较多的制约。本文论述分析了海南农业物联网的发展现状、应用模式、推广模式，以及存在的问题，并提出了相应的对策与建议，为海南农业物联网发展提供参考。关键词 海南 ；物联网 ；农业 ；对策中图分类号 f323.3 文献标识码 a doi：10.12008/j.issn

2、.1009-2196.2019.01.019abstract agricultural internet of things （iot） is an information technology highly integrated and applied in the agriculture. under the background of transformation and upgrading in agriculture， the application of iot technology in hainan agriculture has changed the existing ag

3、ricultural production mode and promoted the transformation of hainan agriculture in an intelligent and precise direction. hainan as a big agricultural province occupies an important component in agriculture in hainan economy. in recent years， hainan agricultural iot has made a rapid development， but

4、 there are still many problems and restraints. the present conditions， application mode， promotion mode and the problems existing in hainan agricultural iot are analyzed， based on which corresponding countermeasures and suggestions in hainan agricultural iot are put forward.keywords hainan ； iot ； a

5、griculture ； countermeasures農业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用，就是运用各类传感器、rfid、视觉采集终端等感知设备，广泛的采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品物流等领域的现场信息通过建立数据传输和格式转换方法，充分利用无线传感器网、电信网和互联网等多种现代信息传输通道，实现农业信息多尺度的可靠传输1；最后将获取的海量农业信息进行融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流、电子化交易，进而实现农业集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。1 海南省农业物联网发展现状党中央和国务院

6、高度重视物联网发展，明确指出要加快推动物联网技术研发和应用示范；2014年中央一号文件指出，建设以农业物联网和精准装备为重点的农业全程信息化和机械技术体系。2017年为贯彻落实海南省总体规划（20152030）纲要等重要战略部署，促进物联网产业健康发展，推动全省农业产业转型升级，海南省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要海南省人民政府关于加快发展互联网产业的若干意见明确指出，围绕传感器、智能终端等重点领域，开展物联网关键技术研发，推动物联网技术在现代农业的应用，集中展示物联网应用技术和示范工程，探索技术创新、应用创新模式。2 海南农业物联网应用模式2.1 规模农业企业大田种植物联网应用规模农

7、业企业的大田种植物联网模式（图1），是指以海南规模化集约化土地为载体，以大田高产、优质、高效、生态、安全为主要目标，以生产定位、定时、定量为手段，应用作物生长环境监测系统、大田远程专家视频诊断系统、水肥一体化灌溉施肥系统2，实现大田生产精准作业模式。该模式包含以下几个主要应用模块：（1）农田生长环境监测。海南地区大田监测，主要通过建立大田墒情综合监测站点，其中包括土壤墒情监测系统、大田气象监测系统，实现了大田环境的实时智能定点采集，并通过4g或者无线网络将数据传回到系统监测平台3。监测气象要素主要包括空气温湿度、二氧化碳含量、风速、风向、降雨量、光合有效辐射强度等信息。土壤内的主要监测要素包括

8、土壤温湿度、土壤养分等参数。（2） 农田远程视频监控。针对海南由于长期处于高温高湿环境，有利于病虫害的生长情况，海南的农业企业采用了基于无线网络的大田视频监控系统，通过系统集成无线传输网络、高清摄像头、图像处理技术，开展了病虫害远程诊断与预警系统，通过对作物生产、生长、病虫害的发生与控制等监测，管理者可以及时掌控作物的生长情况、病虫害发生情况，提高了农业生产决策的准确性4。（3）水肥一体化控制。通过布置在大田的光照、土壤温湿度、摄像头、控制系统实施采集的数据，农业管理者可以随时通过智能手机、pc，进行远程监控、远程控制水肥灌溉施肥，实现了喷灌、微灌、滴灌等功能5，促进了作物的均匀、健康生长，搭

9、建了作物生长全过程的智能化、精准化管理体系，促进了资源节约。2.2 设施园艺物联网应用海南的设施园艺物联网模式（图2）主要针对采用大棚开展农作物种植、热带花卉种植的功能定位，该应用模式主要以推广应用温室环境监控系统、植物生长管理系统，部分企业甚至还包括农产品质量安全溯源、农产品电子商务、物流配送等功能6，确保设施生产实现集约、高效率、有机，为海南人民提供新鲜的农副产品、生态观光、休闲服务、科普教育等功能。设施园艺物联网模式包括以下几个主要应用模块：（1）设施蔬菜、花卉智能化管理。海南的设施园艺大棚，全部安装了温湿度控制系统，通过温室大棚智能环境控制系统，对大棚内控制的温湿度、土壤温湿度等影响作

10、物和花卉生长的关键因子进行长期、实时、在线、动态采集，并利用无线网络技术、zigbee、gprs等技术上传至上位机平台，使大棚管理人员、专家通过电脑、智能终端可以实时了解农作物的生长环境，实现远程监测。（2）农产品质量追溯。温室大棚内安装了摄像头和传感器，对大棚内的环境及作物生长状态进行实时监测，保证监管层和消费者能及时的、在线的、实时的了解作物生长的情况。农事活动上传至追溯模块，消费者和监管层可以通过二维码追溯系统掌握农产品在产前、产中、产后、加工、流通过程中一系列的信息7，有效保证了海南农产品质量安全。（3）农产品电子商务。海南由于其地理位置特殊，从而导致农产品价格波动较大，部分海南设施园

11、艺企业通过利用电子商务方式，以农超对接、农社对接、农家对接方式开展销售，通过建设自有的直销网站、淘宝网、微商等平台，实行网上订购、支付，送货上门方式进行配送，实现了高端农产品从地头到餐桌一站式销售模式8。2.3 热带水产养殖物联网应用海南热带水产养殖以物联网技术及智能装备为支撑（图3），采用现代化经营管理手段，推广应用养殖（淡水、海水）环境监测系统、养殖专家管理系统、饲料智能化投食系统、疾病预防控制诊断系统，从而实现海南养殖集约、产业合理布局、资源高效利用、盈利效益高、绿色可持续发展的应用模式9，海南热带水产养殖物联网主要开展准确的水质检测，通过可靠的数据传输系统，分析及处理数据并进行智能控制

12、，实现水产养殖的科学化。该应用包含以下几个模块：（1）养殖环境监控。利用智能传感器、无线网络、智能组网技术、智能控制技术，采集养殖环境的溶解氧、水温、ph值等关键参数，建立水环境参数在线检测和监控系统、预警监测系统、决策支持、远程控制等功能为一体的海南热带水产养殖物联网系统。（2）智能放料，水体增氧。水产养殖管理者通过登录“水产养殖监管系统”，可实时了解养殖区域内的温度、水质、溶解氧含量、ph值等水质参数10，一旦发现某些区域的监测指标发生异常，可以通过手机或者pc端进行操控。同时还可以根据监测的数据定时定量地投喂饲料，有效地降低了养殖成本和劳动强度。（3）实现监控预警，病害防控。溶解氧传感器

13、、ph值传感器实时监控水体，管理人员可以通过“水产养殖监管系统”，随时了解水体的情况，避免因为水体变化造成病害的发生。监控中心的管理人员可以通过历史数据，判断气象变化，通过平台发布天气预警信息、疾病预防预警信息11。2.4 海南互联网小镇物联网应用海南互联网农业小镇（图4）是在政府支持下的物联网项目。互联网农业小镇的运营模式为1+2+n。海南互联网农业小镇做的六大项的具体工作为：一是智慧农业，教农民用农业物联网技术科学种植养殖”；二是电商平台，重点帮扶农民购入生产物资，销售农产品；三是品牌农业，就是帮助农民做好营销，包装、推介、招商、会展等等；四是旅游、民宿，海南是国际旅游岛，民俗体验游等资源

14、丰富12；五是农村金融，借助金融资本，以帮助中小企业及创客们融资和农产品的投保等事宜；六是政务管理13，是要建设一个集基层党建、医疗、教育、社会保障、就业、扶贫、民族宗教等与政府管理职能于一体的便民服務平台。该应用模式包括以下几个模块：（1）构建一个互联网农业综合运行平台。集产业平台（农业、旅游产业等）、运营平台（包括电商及电商运营平台）、管理平台（包括镇级运营中心、村级服务中心以及农业服务、政务服务）、服务平台（农产品防伪系统、溯源系统、检测系统和管理执法系统）、创新平台（包括企业众创众筹中心、农民培训）为一体的整个物联网农业小镇运行体系。（2）运营管控中心和大数据中心。运营管控中心是应用3

15、s技术、物联网技术等综合信息手段来管理石山镇下属的12个村级服务点、各生产基地、加工基地、电信平台等；大数据中心是基于“三农”基础数据，进行数据挖掘，精确指导农业生产、农民教育和农村建设。（3）公共服务运营平台。是指参与建设互联网农业小镇的企业、机构、组织以及具有生产运营能力的农户等若干个应用单元，又是指涵括农资供应、农业生产、加工、物流、销售与消费一、二、三产融合平台，还可以是农业、旅游、文化、金融的产业集群平台。2.5 应用模式比较海南由于其农业的特殊性，农业能够种养殖绝大部分亚热带、热带农产品，同时也能生产部分温带地区的瓜果蔬菜粮食作物，因此造成了其农业物联网应用的差异化（表1）。大田种

16、植物联网应用模式能够为农业企业有效地提高作物的产量和效益，提高生产过程中的管理效率和管理水平，从而保证农产品质量安全。设施园艺物联网在应用中采用了水肥一体化、rfid标识技术和病虫害防治决策技术，实现了设施园艺的环境控制和质量溯源，最终实现农产品的质量安全和生态安全。热带水产养殖物联网应用了大量物联网先进技术，如：水质监测技术、食料自动投放、标识技术等，实现了热带水产养殖过程的高效、安全、成本的管理，通过对环境监测，最终实现了热带水产养殖的安全、可靠目标14。海南互联网小镇物联网应用通过连接政府、企业、农户有机结合成一个整体，实现了整个产业链的闭合，利用智能终端、射频识别、网络 大数据分析等技

17、术实现了监管、运行、控制等一体化的体系，最终实现了农业、农村、农民的发展。3 海南农业物联网推广模式从海南农业物联网的发展现状和政策扶持的背景下看，农业物联网的推广模式与其它物联网没有太多本质的区别，其主要在于应用的对象和应用的环境不相同。海南农业物联网根据推动的主要方面可分为以下3个推广模式，即政府主导模式、政府-企业合作模式和产学研联盟模式。3.1 政府主导模式海南由于农业物联网的产业链不完整、配套不完善，为了改善海南农业产业内部实力弱，外部抗风险能力差的短板15，海南采用了政府主导的方式，通过制定相应政策，吸引社会资本、整合完善农业物联网产业链，开展农业物联网的推广，从而提升农业生产效率

18、，保障农产品安全。海南政府推动农业物联网建设推广示范采用了以下2个实施途径：（1）示范园区建设。海南由于农业整体不强，农业企业科技、融资实力较弱，土地集约化程度不高，示范园区的模式成为推动农业物联网的重要推动途径。海南农业物联网示范园区建设的总体框架采用了“政府+农业企业+合作社+农户”的模式（见图5），以地方政府为主要推动力量，以农业企业和合作社为主导核心，以物联网公司和科研院所为技术支撑，重点围绕农业基地和合作社农户有机的结合，形成新型的经营模式。政府和农业企业通过对土地流转、融资、政策、技术的有效整合，通过政策和资金的重点倾斜扶持，优化资源、整合资源、有效地利用资源，达到经济效益最佳化1

19、6。示范园区联合专业合作社，优化生产要素的配置，通过劳务合作、资金合作、人才培训等方式，优化农业企业、合作社、农户的组织模式，搭建了供销平台，形成了优势品牌。模式的总体框架如下：（2）社会服务模式。海南省在推动农业物联网示范推广方面，从农产品生产及质量安全的角度，以服务社会和大众的需求，提供了多种的公共服务平台，如：农产品质量安全溯源系统，公共服务平台系统，建成多个农业知识数据库、农田土地数据系统、农田墒情监测预警系统、农业病虫害防治预警系统、云服务等，促进了海南农业物联网向更深更广的领域发展。3.2 政府企业合作模式除了政府主导型模式外，在海南部分经济、科技、农业发达的地区，出现以企业为中心

20、，企业推动政府实施农业物联网的模式，这种模式主要依靠行业龙头企业或者当地优势产业合作社推动。企业和政府联动的推广模式，能充分整合企业和政府优势资源，政府把控整体的规划和方向17，企业以市场为驱动的运作方式，有效地联系农业产业整个产业链，以便快速形成规模效应和聚集效果。3.3 产学研联盟模式经济的快速发展，技术的进步，使农业物联网推广在创新上面临更多风险，单靠政府、企业、科研院所都难支撑起农业物联网的发展，在海南农业面临转型升级的背景下，只有通过产学研联盟的模式才能突出创新重点，加速技术、农业产业的快速发展。在产学研联盟合作模式中，海南政府更多承担宏观政策指导的工作，政府搭台，财政部门招商引资，

21、多途径筹集资金，为农业物联网推广提供了较高的起点。在政府引导下的产学研联盟构建了运行机制，加速技术成果转化、熟化。科研院所的技术成果被充分转化的同时，强化了科研院所理论创新，从而推动了应用研究、中试、技术成果产品化及产业化，增强了农业物联网的效益产出18，提升了农业、农产品的竞争力，从而促进农业物联网推广的创新发展。企业主动加入产学研联盟能将其在市场化的天然优势放大，与科研院所的合作、沟通、交流，并充分利用其技术、人才优势，缩短了技术研发周期，提高了农业及农产品的科技含量，提升了农业企业的经济效益，从而实现整个产学研联盟参与方的多赢局面。4 海南省农业物联网发展存在的问题海南农业物联网的发展取

22、得了一定的成绩，但是在发展过程中也暴露了一些问题，主要表现在以下几个方面。4.1 政策引導缺失海南省的农业物联网还处于初级发展阶段。虽然海南省政府在海南省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要海南省人民政府关于加快发展互联网产业的若干意见将农业发展物联网列入规划中，但政府、企业仍然对农业物联网发展缺乏具体的目标和明确的方向。由于缺乏土地、投融资、人才引进方面的政策19，导致农业物联网的实际推广、实施力度不足，不能积极调动农业企业应用物联网技术，阻碍了农业物联网的推广普及。4.2 农业物联网应用处于初级阶段海南省农业物联网虽然在一些农业企业和农业示范园区有应用，但是应用的层次还是比较低，应用范围

23、较窄，较多用在农作物生长环境感知和监测、传感器数据的传输，没有形成“感知决策控制”的应用“闭环”20，终端的智能控制单元应用较少，处于有感知无决策、有决策没控制的初级应用阶段。4.3 农业物联网应用成本太高农业物联网投入的前期成本较多，按照应用环境和面积不同，价格从数十万到百万甚至千万，海南由于其独特的地理气候环境，常年处于高温高湿环境，使各类感知设备更容易损坏，造成设备的更新和维修维护频繁，无形中增加了应用成本，提高了建设农业物联网的门槛21，使中小型农业企业和普通农户望而却步，大型的农业企业大多应用在面积大且能产生较高经济效益的农产品生产中，才能有效分摊农业物联网实施成本。如果没有技术上的

24、突破，应用成本不能有效降低，将极大影响农业物联网的应用。4.4 农业物联网的盈利模式不确定近年来，海南为推进物联网健康有序发展，政府通过财政支持方式，建立了现代农业、农业物联网示范推广基地，对部分开展农业物联网建设的企业提供了资金，然而大部分的资金投入和产出严重偏差，亏损大。企业缺乏农业物联网盈利模式，导致企业不能依靠农业物联网实现盈利22。如果没有确定的农业物联网盈利模式，注定无法通过走市场化道路实现可持续发展。4.5 缺乏农业物联网运营人才海南由于经济欠发达，电子类高科技企业较少，缺乏专业技术人员，特别是既懂农业又懂物联网技术的复合型人才。农业企业不能单靠厂家维护物联网运行，因此运营农业物

25、联网的困难加大。而对于海南农村的普通农户来说，由于文化程度不高，没有相关技术能力，更是无法维护物联网设备，一旦设备出现问题，只有弃用23。5 海南省农业物联网发展对策与建议5.1 加快顶层设计，合理规划海南农业物联网还处于起步阶段，如何做好顶层设计，做好规划合理、少走弯路、早出效益，需要海南政府牵头成立农业物联网工作小组，建立完善跨部门的协同合作制度。建立专家团队，围绕制约海南农业物联网技术研发、推广、成果转化、应用中的重点问题开展顶层设计，明确海南农业物联网的发展方向、发展思路，合理布局重大农业物联网示范推广项目，强化政府的宏观指导、统筹协调，汇聚人才、资金、技术等关键要素24，促进海南农业

26、物联网的全面发展。5.2 建立资金支持体系，增强农业物联网创新能力构建财政、资本、保险同步支持农业新体系，突出财政资金向海南农业物联网重点发展地区、重点发展领域、重点发展农业企业倾斜，增强政府在农业物联网资本引进的引导与管理职能，按照“政府引导、市场运作、多方协作、多措并举”的方式25，建立以财政资金、社会融资、金融支持为主要内容的，集补贴、投融资、贷款、税收、重大项目建设等政策于一体的一揽子海南农业物联网资金支持体系。（1）财政支持政策。发挥海南省重大科技专项的作用，统筹各类发展专项资金，集中力量在海南选取农业优势产业及优势地区，推进应用示范工程建设，尽快出台海南农业物联网建设补贴政策，探索

27、如何将农业物联网技术纳入农机补贴专项。研究无偿或无息贷款方式优先支持农业龙头企业、大型农业科技园区、优势产业农业专业合作社、共享农庄建设，加大产业专项对农业物联网的投入。（2）投融资支持政策。鼓励和引导金融资本对产业带动能力强、企业规模大、支撑海南农业发展的关键优势产业给予优先信贷支持。鼓励金融资本建立产业风险投资担保基金，探索多形式的担保机制，构建海南省内源性融资、政府扶持资金、债权融资、股权融资等多元化融资方式，运用多种资金及政策支持方式26，吸引省内外资本、上市公司、风投公司进入农业物联网领域。（3）社会资本政策。以价值链为导向，鼓励电信运营、信息系统提供商、系统集成商等高科技企业参与农

28、业物联网建设，吸纳民间资金开展农业物联网技术及周围产品的开发和研究，打通制约农业物联网发展的上下游产业链，实现共赢。5.3 创新农业物联网运作模式和推广模式长期跟踪国内农业物联网应用示范推广成果，总结优秀地区的实践方案，结合海南的实际情况定期梳理和调整物联网的运作和推廣模式。研究以产品为导向的科研项目，鼓励企业、科研院所以技术转让、技术入股、联合开发等方式共建农业物联网研发、示范、推广基地27，研究以市场为导向的农业物联网的运作和推广创新模式，拓展农业物联网增值服务。5.4 融合发展，搭建农业物联网公共服务平台充分发挥政府、市场、企业、农民的作用，坚持市场的资源配置作用，通过对政策、土地、财政

29、、税收、人才、科技、组织等方面的优化配置和整合28，充分利用现有的平台，通信网络、云平台、大数据平台，构建适合海南农业发展的物联网公共服务平台，推动资源的合理利用，实现农业物联网资源的共享，降低农业物联网的开发、应用成本。5.5 加快农业物联网人才队伍建设及培训将农业物联网人才与农业扶贫结合，纳入新型职业农民培训技术，加快构建以培训、管理、政策扶持为一体的海南农业物联网职业农民培训体系。以产学研、农业物联网联盟为基础，强化教育培训条件建设，促进农业物联网专业人员的技能、学历、创业无缝对接。在各级基层农业科技服务人员中筛选合格人员，启动基层农业物联网技术推广计划，指导和鼓励科技服务人员到定点园区

30、、合作社、农场开展农业物联网技术服务。加快农业物联网专家团队、农业物联网研发人员、农技推广人员等农业物联网技术服务人员梯队。5.6 加强宣传推广利用好农业物联网产业联盟，建设农业物联网运营体验中心，全面展示国内外先进的物联网技术、产品、系统解决方案。通过省一级的网站、报刊杂志普及农业物联网知识，举办农业物联网技术展览会，宣传物联网技术对农业农村发展的作用。参考文献1 雷世梅.重庆农业物联网应用现状分析及对策建议j. 南方农业，2018，12（16）：56-59.2 吕丽萍. 物联网业务关键技术与模式j. 电子技术与软件工程，2018（18）：13.3 谢铮辉，罗 微，张慧坚，等. 基于gprs

31、的作物生长环境监测系统设计j. 江苏农业科学. 2014，42（11）：443-444.4 谢铮辉，王玲玲. 基于物联网的油棕远程监测系统设计j. 热带农业工程，2017，41（5-6）：44-47.5 余国雄，王卫星，谢家兴，等. 基于物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统j. 农业工程学报，2016，32（20）：144-152.6 齐 飞，魏晓明，张跃峰. 中国设施园艺装备技术发展现状与未来研究方向j. 农业工程学报，2017，33（24）：1-9.7 卢 磊，张 峰. 基于物联网的蔬菜可追溯系统的设计与实现j. 电子设计工程，2011（7）：19-22.8 白冰洁，高美玲. 互联网+现代农业发展模式分析j. 南方农业，2016，10（24）：114-116.9 杜秀华，王杏燕，张育玮，等. 水产养殖信息化关键技术研究现状和趋势j. 今日畜牧兽医，2018，34（2）：56.10 王士明，俞阿龙，杨维卫. 基于zigbee的大水域水质环境监测系统设计j.