現代農業發展物聯網技術問題及建議

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摘要：農業物聯網是一種新興農業信息化技術。本文針對物聯網技術在我國農業上的具體應用，分析了在應用過程中涉及的數據安全、射頻輻射、電子環保、形象工程、國家標準五大問題，并提出了相應的建議和解決方案。

關鍵詞：物聯網；射頻技術；農業信息化

物聯網是當代信息技術發展的又一里程碑，其英文名稱是：“TheInternetofthings”。定義可以概括為通過射頻識別（RFID）（RFID+互聯網）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協議把任何物品與互聯網相連，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡［1］。物聯網技術在農業信息化中的應用步驟是首先各種數據感知設備采集各種農業數據，然后建立數據傳輸和數據格式轉換，最后利用各種網絡及現代信息傳輸渠道如4G網絡、zigbee、internet，數據決策中心如“吸星大法”般的實現農業廣、深數據全方位的大尺度收集；決策中心再將海量農業數據進行分析、挖掘，然后再發出指令數據控制各種智能化終端完成農業各種操作行為，最大限度的免手工作業，進而實現數字農業高效精準目標。物聯網和云計算、大數據往往是密不可分的。近年來，物聯網在我國農業相關領域開發應用取得了很大的成績，在農業生產過程精細管理、農產品質量溯源、農產品物流、農業生態環境監測等各個方面如雨后春筍般地出現了各種基于物聯網技術的農業數據處理平臺。如遼寧省農科院開發的基于zigbee網絡傳輸的設施農業溫濕度物聯網控制系統；2012年安徽省被列入國家物聯網試驗區，主要在農作物“四情”大田監測、農業精細化種植管理、加工車間生產管理、畜禽和水產養殖、農產品質量安全追溯等方面應用到了物聯網技術。物聯網等信息技術確實在由傳統農業到現代農業轉變的過程中起到了重要作用，但看到成績的同時，物聯網快速爆發式的應用也呈現出了很多問題。如何應對及解決這些問題，是我國農業物聯網能否高效、長期、健全穩定發展的關鍵。

一、數據安全及建議

從物聯網的定義上不難看出，RFID使用數字識別技術。（RadioFrequencyIDentification，簡稱RFID）射頻識別技術，是由電子標簽（TAG）也就是所謂的應答器（Transponder）、閱讀器（Reader）與及軟件平臺三部份所組成，通過射頻信號進行數據識別，其工作原理非常簡單。農業物聯網與其他物聯網最大的差別是，農業物聯網能夠較大程度地保證農產品生產過程中的各類生產信息的公開，而且使用農業物聯網進行生產的農產品附加值較高［2］。但是，由于前期大量數據錄入及處理需要人工操作，那么，問題來了！從數據安全角度，如果射頻標簽不加密或機密機制不夠嚴謹，在各個工作流程的環節中，標簽中的數據很有可能被刪除、盜取或被篡改。農產品的各種種植、加工、性狀等數據就有可能被其他競爭者所獲取并利用，也就形成了標簽數據是真的，但和實際產品對不上的尷尬境地。從網絡安全角度，從讀寫器到后臺網絡傳輸如zigbee網絡傳輸，不但面臨普通網絡中的數據安全問題，而且也要面對無線傳輸數據截獲問題。建議：解決這些問題的方案是所有的RFID讀寫器在讀取數據、zigbee傳輸數據中都要嚴格應用數據加密驗證機制，同時讀寫器和后段的系統平臺數據傳輸也需要數據加密，必要時可以采用量子網絡進行數據傳輸。參與平臺的管理人員也要有高度的數據安全意識，并且要具有高涵養的科研數據保密素質。

二、射頻芯片的電磁輻射影響

在物聯網中，無論是信息采集設備、還是無線數據傳輸設備，包括rfid、zigbee、wifi等先進電子設備，都會或多或少的對周圍環境產生電磁輻射。當RFID標簽和zigebee相關的電子器件被大量使用的時候，操作者就會陷在充滿電磁輻射的有一定危險的空間中，如果功率過高，這就可能會損害人類的身體健康。在農業物聯網中，電子器件的電磁輻射及材料釋放物對空氣、水、植物、動物等的影響甚至會超過對人類健康的影響，本來農業物聯網是用來代替人工勞動力來提高農業生產效率的，最后可能因為電磁輻射的影響，卻大大降低了農產品的品質，甚至是生產了有毒害的農產品，最終食用農產品的人類還是受害者。這樣人類就掉入了自己所設計的高科技電子產品之坑。建議設計人員嚴格按照國家電磁輻射相關標準規定RFID標簽使用的頻譜和信號功率，其功率及頻譜必須對人體的輻射降低到最低，甚至是零輻射；規定其工作模式是被動還是主動以等重要參數。不要盲目追求傳輸速率，盡量使用保證人類、環境相對安全的低頻段，避開高頻段和超高頻段，把農業物聯網的電子設備的電磁輻射降低到最小。

三、物聯網電子設備的環保問題

在大規模的農業物聯網中，電子標簽和相關電子器件必將是大規模應用的產品，大規模的使用所帶來的問題就是環境污染即“綠色環保”的問題。針對電氣電子設備報廢產生的環境問題，2003年1月27日歐洲議會和歐洲理事會電氣電子設備報廢指令，電氣電子設備報廢指令旨在將電氣電子設備在其生命周期中和成為廢品后對環境產生的影響最小化。它鼓勵收集、處理、再循環、再利用電氣電子設備報廢品，并訂立標準，規定制造商負責大部分這類活動的費用（制造商責任）個人用戶能夠返還報廢的電氣電子設備而勿需繳納費用此外。強調采用再利用、再循環以及其它各種形式的廢物回收手段，以減少廢物排放還尋求改善電氣電子設備生命周期中所涉及到的所有人員的環境條件［3］。雖然rfid、zigbee等電子器件及芯片是可以多次反復使用的，但也會有生命周期。因此，做好廢棄RFID相關電子器件處理與回收利用的工作，既是對本身的道德要求，又是對社會公眾及地球大環境負責任。我國在電子設備綠色環保領域還沒有成熟的相關法律法規。建議國家盡快建立物聯網相關電子設備的廢物回收等綠色環保電子設備法律法規，最好由使用方或者制造方負責回收，并且要創建由政府部門監督、由檢測機構或RFID標簽制造方來處理的體制，采用“誰獲得收益誰付出管理”的原則。即產品制造者在得到RFID標簽收益同時，也必須要由有義務回收、處理相關的電子垃圾，或者增繳RFID電子標簽及其他電子器件垃圾的環保稅。可以依據回收工作的質量進行rfid設備商的資質評級，未達到資質評級的要求強制退出政府采購供應。

四、演示形象工程多，產生實際效益的少

雖然我國農業互聯網技術應用發展已有多年，但大多數還是處在演示、形象、政績工程階段，真正用到農村農業生產實踐中的很少，而能夠給農業帶來實際經濟效益和社會效益的少之又少。類似幾年前的互聯網泡沫經濟，短期出現的大量互聯網站在互聯網泡沫經濟的衰退下也都因為不能創造價值而關閉了。同理，目前物聯網有些標準還尚未統一，政府部門及相關科研單位及企業各自為戰，在設計研發初期都把關鍵點放在了如何采用最時髦的信息技術和設備，營造最先進的物聯網環境，以達到單位報獎、個人政績提升之目的。至于設備成本、人工使用成本、使用推廣對象、是否適合地域實際情況等問題很少考慮。以致重復投資建設研發出來的形形色色的技術平臺只能做花瓶鑒賞，不能真正在農村、農民中推廣，不能在農業實際生產時投入使用。或者即使投入實際農業生產，相對高昂的平臺軟硬件費用投資，產生的社會效益及經濟效益也會微乎其微，甚至會是負效益。建議政府、科研部門在設計研發物聯網平臺時應腳踏實地、立足當地實際的三農需求，根據國家的相關標準，開發出當地農業真正能用得上的、用得起的、真正給當地農業帶來實際經濟效益的物聯網平臺。即真正用在田間地頭的、用在老百姓家里的、讓農民看到收益的物聯網平臺五、農業物聯網技術應用缺乏統一標準近年來，我們國家先后建立了中國物聯網標準聯合工作組、中國通信標準化協會（CCSA）、電子標簽標準工作組、傳感器網絡標準工作組、泛在網技術工作委員會（TC10）。早期成立的這些科研組織通過積極參與制定國際物聯網標準化方面的工作，在物聯網技術標準化方面奠定了一定的話語權。但是農業是一個特殊的應用行業，其他行業的物聯網技術標準往往不能直接應用于農業方面，需要根據農業行業特點重新進行擬定統一技術標準。所以，在物聯網技術農業標準方面，各個國家是處于同一起跑線的。建議國家相關部門專門成立農業物聯網標準的制定部門，特別對綠色RFID標簽的研究與開發相關標準方面，有待建立完善的農業物聯網標準體系。各級科研機構不能各自為戰，要盡快統一標準。

五、結束語

在信息技術飛速發展的今天，農業物聯網的研究與應用已經引起了世界農業科研機構的高度重視，我國國家農科院、各省農科院也認識到了物聯網技術應用對農業數字化管理及精準數字農業的重要意義。如果能在實踐中解決以上五個相關問題，并充分和云計算、大數據等信息技術相結合，相信隨著政府的高度重視，科研機構的前瞻研究，再和農村生產一線的實踐相結合，物聯網技術在我國農業上的應用就不會停留在虛空的信息化彩殼之上，亦將會給我國數字農業發展帶來革命性的改變。

參考文獻

［1］RFID《網絡（http：//blog.china.al）》-2013.

［2］李明，楊敬峰.農業物聯網時代下的倫理問題思考［J］.安徽農業科學，2012，22：4-5.

［3］李軍，胡宗保.電子產品及電子器件綠色環保化［J］.電子器件，2004，3：538-542.

作者：孟未來 路明祥 崔曉光 王巖 陳愛國 李兆波 單位：遼寧省農業科學院創新中心