1、在科學發展史上，個人計算機（PC）和國際互聯網（Internet）無疑是20世紀最重要的科學發明和技術創新之一，其對人類社會的巨大貢獻和產生的影響，幾乎很少有其他能與之媲美。前者產生于上個世紀的60年代，而后者的普及應用則僅僅開始于上個世紀 90年代，在近20年的時間里，網絡信息技術的發展日新月異，并以驚人的速度滲透到各個角落，進入21世紀，網絡信息技術更是以前所未有的速度發展，“IPv6 ”、“ CloudComputing ”、“ M2MB格技笊"、“ WSN移動苴聯網”等新技術不斷推出力，因此歐美等發達國家紛紛投入研究，物聯網”已經成為未來高科技領域國 際競爭的熱點。我國農業正

2、處于傳統農業向現代農業的轉型時期，全面實踐這一新技術體系的轉變，網絡信息化技術將發揮獨特而重要的作用，也為現代農業發展提供了前所未有的機遇。充分利用智能化信息管理技術發展現代化農業，同樣成為當今各個發達國家農業發展的熱點之一。以歐美為代表的世界發達國家，在農業信息網絡建設、農業信息技術開發、農業信息資源利用等方面，全方位推進農業網絡信息化的步伐，利用“5就（GPS RS、GIS、ES DSS）、環境監測系統、氣象與病蟲害監測預警系統等，對農作物生產進生產規模小、時空變異大、量化與規模化程度差、穩定性和可控程度低等行業性弱點。網絡信息技術在農業領域的普及和應用，使電腦上也能把地種”的愿望變為可能

3、，使運籌帷幄決勝千里”的管理調控理念夢想成真。2009年8月，溫家寶總理提出建立中國傳感信息中心的戰略設想，物聯網再度成為熱點，也為發展農業物聯網”或物聯網農業”提供了契機和動力，農業網絡信息化建設似乎又迎來了新的春天 。本文試圖對網絡信息技術和物聯網的發展做簡要回顧，并針對其在農業中的應用現狀和未來進行分析和展望。1基于互聯網的現代信息技術的發展眾所周知,互聯網(Internet )可以說是上個世紀美蘇二個超級大國冷戰的 產物。1969年美國國防部為了研制抗核打擊的計算機網絡系統，提出“ ARPANET Advanced Research Projects Agency Network )

4、”計戈U。1983 年,ARPA和美國國防部通信局研制成功了用于異構網絡的TCP/IP協議,此后隨著該協議的不斷流行普及，從而誕生了真正的Internet。國際互聯網真正在 民間普及應用，大體上開始于上個世紀90年代初。互聯網在中國的發展歷程可以大略地劃分為三個階段：第一階段為19861993年是研究試驗階段。在此期間中國一些科研部門和高等院校開始研究Internet聯網技術，并開展了科研課題和科技合作工作。第二階段為19941996年，是起步階段。在中國陸續啟動了中國公用計算機互聯網 (CHINANET)、中國科技網(CSTNET)、中國教育和科研計算機網 (CERNET)、中國金橋信息網

5、(CHINAGBN)等多個互聯網絡,互聯網開始 步入公眾生活，并在中國得到了迅速的發展。第三階段從1997年至今，是快速 增長階段，網絡應用無處不在，滲透到社會的每個角落。現有互聯網技術在大規模發展和普及應用的同時也遇到了難以逾越的瓶頸。IPv4是互聯網協議(In-ternet Protocol version 4)的第四版，是構成現今互聯網技術的基石的協議。IPv4地址空間幾乎耗盡的迫近,急需解決基于IPv6 版本的互聯網協議,也就是所謂的下一代互聯網的協議。1998年，中國教育科 研網(CERNET)在我國第一次搭建了 IPV6試驗床，在全國第一次實現了與國際下一代高速網的互聯，已引起社會

6、各界的關注有人按保守方法估算，IPV6實際可為整個地球每平方米面積上分配1000多個地址，更有人形象比喻可以為地球的每個沙粒分配一個IP地址。目前互聯網正處在從IPv4向IPv6過渡的時 期，同時在中國移動通信網絡正在實現從 2.5G (GPRS/CDMA)向3G (第三代 移動通信技術)轉變。另外，在我國盡管3G尚未全面鋪開，但4G已開始實驗 示范，展示相關業務，足見移動技術發展的高速度。在日本和歐美等發達國 家，3G業務發展迅猛，特別是日本已是最成熟的國家之一。移動通信與Internet的融合，極大地延伸了網絡的發展應用空間，移動互聯網的概念已悄 然興起，網絡即一切(Network is

7、Ev- erything)的理想正在變成現實。以互聯網為主要核心技術，帶動了網絡信息化技術呈現出勢不可擋的發展勢頭。1992年，美國參加競選總統的候選人克林頓提出將建設信息高速公路”作為振興美國經濟的一項重要措施，并成為后來美國政府的建設計劃。日本、 加拿大和歐洲等工業發達國家也都決定要加速建設信息高速公路”。信息高速公路”是指通過建立可以交流各種信息的大容量、高速率的通信網絡，讓各種各樣的信息迅速實現交換和共享，不僅為科技和經 濟發展經濟創造有利條件，同時也將提高人們的工作效率和生活質量。1998年 美國副總統戈爾提出了 數字地球”的概念，這是一個與3S、網絡、虛擬現實等 密切相關的概念。其

8、核心思想是用數字化的手段來處理整個地球的自然和社會 活動諸方面的問題，最大限度地優化和利用自然和社會資源，并能通過多種方式技術快速交換與獲取信息。從技術層面上看，要實現數字化地球的構想，其主要支撐基礎包括信息高 速公路(寬帶高速網)的建設、高分辨率空間影像和其它相關空間技術的研在數字地球的基礎發、海量數據處理與科學計算、可視化和虛擬現實技術等上，很容易聯想到 數字農業”的概念，可以說是數字地球的重要組成部分。簡單地講，數字農業（Digital Agriculture）是指使用3s （或5S）技術、計算機和自動化、通信和網絡等數字化技術，實現對農業生產、決策管 理、經營流通等領域進行數字化設計、

9、可視化表達和智能化控制等，使農業按 照其科學規律實現可持續發展。目前精準農業和設施農業智能化控制技術發展 迅猛，是數字農業發展進程中的典型代表，在提升農業現代化裝備水平，推進 農業現代化管理進程上發揮了日趨顯要的作用。2008年美國舊M公司正式提出 智慧地球" Smart Planet ）的概念，此后不 久則成為美國國家戰略的一部分。智慧地球”的核心理念是要把傳感器嵌入到 各個領域的儀器裝備中，形成所謂物聯網”實現全面感知。并通過超級計算機 和云計算將物聯網”整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。2009年，溫 家寶總理提出 感知中國”，真正拉開了 全面建設中國物聯網的序目。2從M

10、2M到物聯網物聯網概念在1999年由美國麻省理工大學首次提出。國際電信聯盟ITU2005年度報告中提出：信息與通信技術的目標已經從任何時間、任何地點連接任何人，發展到連接任何物體的階段，而萬物的連接就形成了物聯網。從 M2M到物聯網”的本質來看，二者有著非常密切的關聯，有時甚至可以作為同 義語，但嚴格講二者的確又不盡一致。從技術層面上看，物聯網”與互聯網有 著天然的緊密聯系，二者都是基于某種開放的網絡間通信協議，實現了同構或 異構網絡的互聯與信息交換。如果說互聯網更多是指利用通信線路把分布在不 同地點上的多個獨立的計算機系統連接起來，構成網絡資源共享的系統，那么 物聯網則是要把所有具備信息傳感

11、功能的設備或物體互聯 ，從而形成的一個巨 大的傳感器智能網，最終可達到全面感知、可靠傳送、智能處理”的綜合功能。目前普遍認為，物聯網”將是 繼計算機、互聯網之后的信息產業第三次浪潮，將成為刺激經濟增長的發動機 或加速器。因此國際上發達國家，無不爭前恐后加大研發力度，搶占技術制高 點，爭奪國際市場份額。眾所周知，目前互聯網仍然更多注重計算機之間或人與人之間的通信，忽略了大量應用于各種領域的裝備與機器(Machine )之間的互聯，以及人與這些儀器裝備之間的通信。于是在上個世紀90年代末，為了解決機器之間的通信 問題，M2M 的概念和技術應運而生。狹義的M2M(Machine to Machine

12、 )是指 所有增強機器設備通信和網絡能力的技術的總稱，其實質是將數據從一臺終端 設備傳送到另一臺終端，也就是建立機器與機器的通信或對話。廣義的M2M也包含人對機器 (Manto Machine )或機器對人(Machine toMan )或人與人 (Man to Man )、移動網絡與機器之間的連接和通信等等,因為人與人之間的 溝通很多也是通過機器實現的，例如通過手機、電話、電腦、傳真機等機器設 備之間的通信來實現人與人之間的溝通。運用M2M 技術，大量的設備和機器 將融入到現有的網絡中來，它將通過各種領域的應用創造出更加豐富多彩的成 果，M2M技術正在不斷深入人心。基于這一理念，將使所有機器

13、設備都具備互 聯和通信能力，網絡即一切”的核心思想將得到實現。可以預見M2M將做為實 現物聯網的重要技術支撐，獲得越來越廣泛的發展和普及應用。word資料可編輯無線傳感要構成一個巨大感知網絡-物聯網，如何實現感知是致關重要的器網絡(Wireless SensoNetwork , WSN)也是近年來發展起來的一門嶄新的 技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通 信技術等多學科交叉的研究成果，在傳感器網絡內通過無線通信的方式形成一 個多跳的自組織的系統，其目的是協作感知采集和處理網絡覆蓋區域中感知對 象的信息，它能夠靈活地實時監測網絡分布區域內的各種數據，并對這些數據進

14、行處理，獲得詳盡而準確的信息傳送給用戶。無線傳感器網絡作為終端感知網絡，與移動通信網絡相結合，將形成物與物(machine to machine)、人與 人(man tman )、物與人(machine to man) 的互聯網絡，也即M2M (已如前 所述)。無線移動通信網絡是目前、也是可預見的將來應用范圍最廣、用戶最 為廣泛、業務成熟度最高的面向大眾的網絡，隨著3G網絡的逐漸成熟，一些受 制于帶寬限制而無法開展的應用問題如無線遠程視頻實時監控等，也都將會迎刃而解。3物聯網的體系構架和應用現階段物聯網技術與應用尚未建立起一套標準的 、開放的、可擴展的物聯 網體系架構。當前普遍認為把物聯網劃分

15、為一個由感知層 、網絡層和應用層組 成的三層體系，如圖1所示。圖1物聯網體系架構圖感知層及M2M終端，主要包括RFID標簽和讀寫器、攝像頭、傳感器網絡 和傳感器網關等，在這一層次要解決的重點問題是感知 、識別物體，采集信 息。網絡層首先包括各種通信網絡與互聯網形成的融合網絡，是目前比較成熟 的部分，除此之外還包括物聯網管理中心、信息中心、專家系統等對海量信息 進行智能處理的部分。網絡層是物聯網成為普遍服務的基礎設施，有待突破的 方向是向下與感知層的結合，向上與應用層的結合。應用層是將物聯網技術與行業專業領域技術相結合，比如精準農業、環境監測、工業控制、遠程診斷、樓宇監控、智能家居、車輛調度、城

16、市管理等。 物聯網通過應用層最終實現信息技術與行業專業技術的深度融合，因此發展針對行業應用的物聯網最切實際需求 。物聯網的應用幾乎可以包羅萬象，目前能 夠預見到的領域包括工業、農業、水利、環保、氣象、城市、交通、金融、市 場、安全、物流等等。農業作為分布最為廣闊的領域 ，物聯網的應用大有可 為。4基于M2M的農業遠程監控系統應用簡介物聯網技術在工業控制和電子商務等領域已經有較快的發展，而在農業領域因其行業特點和其它條件所限正處于起步階段，但已有一些探索和應用的成 功案例。這些應用包括農業環境監測、溫室控制、節水灌溉、氣象監測、產品 安全與溯源、設備智能診斷管理等方方面面。以實現農業環境遠程監控

17、與診斷管理為主要目標，中國農業科學院孫忠富等人在國內較早地開展了基于 M2M技術和物聯網理念的研究開發，目前初步 形成可應用于各類農業環境監測和診斷的網絡化技術和產品，已經在設施農業、農田作物、野外臺站、工廠化養殖等領域示范應用。如果不斷擴大應用范 圍，進一步完善相關技術，即可形成農業環境監控物聯網。應用該研究成果可 針對大規模農業園區、設施農業和野外農田，離散部署無線傳感器節點，組建 無線傳感器網絡，對作物生長環境、農業氣象要素，如空氣溫濕度、土壤溫濕 度、光照強度等進行動態實時采集，并通過GPRS/CDMA/3G移動通信網絡實 時傳輸至遠程中心服務器，中心服務器接收存儲數據，結合對應的診斷

18、知識模 型對數據解析處理，以達到分布式監測，集中式管理。基于遠程監控技術的系 統設計構架見圖2。圖2基于M2M和物聯網的遠程監控系統結構圖基于上述關鍵技術和系統解決方案，目前正在針對全國小麥主產區，開展 小麥苗情數字化遠程監控與診斷管理”系統的研究工作，本項目得到了農業部 和財政部2009年行業（農業）科研專項的重點支持。項目基于M2M和物聯網 理念，計劃在我國四個主要小麥生態類型區 ，包括東北、西北西南、黃淮海、 長江中下游，構建針對小麥苗情為重點的監控網絡，監測內容包括氣象、土壤、作物生理與圖象視頻等關鍵信息，通過移動網絡（GPRS/3G）和Internet 對接，將信息遠程傳輸至中心數據

19、庫服務器 。將現場實時監測信息與領域知識 融合，建立基于 Web的遠程監控網絡與診斷管理平臺。應用該系統可對影響小 麥的重要氣象災害（如干旱、澇漬、霜凍、干熱風等）進行動態監測，為小麥 生長發育狀況進行診斷分析，為防災減災、優化管理提供科學依據和技術支 撐。項目各項工作已經全面展開，在傳感器網絡節點優化設計、嵌入式數據采 集器、基于3G的視頻系統、中心數據庫管理平臺、野外監測站點安裝等方面取 得顯著進展，項目預計5年完成。盡管全面實現農業物聯網仍然要有很長的路 要走，但可以肯定地說，屆時一定會展現出一個基于物聯網理念的成功農業應 用案例5總結與展望物聯網技術應用市場正在全球范圍快速增長，隨著通信設備、管理軟件等相關技術的深化，物聯網技術相關產品成本的下降，物聯網業務將逐漸走向全 面應用。中國政府也將M2M相關產業正式納入國家信息產業科技發展H一五 規劃及2020年中長期規劃綱要十一