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        现代农业发展物联网技术问题及建议

        摘要:农业物联网是一种新兴农业信息化技术。本文针对物联网技术在我国农业上的具体应用,分析了在应用过程中涉及的数据安全、射频辐射、电子环保、形象工程、国家标准五大问题,并提出了相应的建议和解决方案。

        关键词物联网;射频技术;农业信息化

        物联网是当代信息技术发展的又一里程碑,其英文名称是:“TheInternetofthings”。定义可以概括为通过射频识别(RFID)(RFID+互联网)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议把任何物品与互联网相连,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。物联网技术在农业信息化中的应用步骤是首先各种数据感知设备采集各种农业数据,然后建立数据传输和数据格式转换,最后利用各种网络及现代信息传输渠道如4G网络、zigbee、internet,数据决策中心如“吸星大法”般的实现农业广、深数据全方位的大尺度收集;决策中心再将海量农业数据进行分析、挖掘,然后再发出指令数据控制各种智能化终端完成农业各种操作行为,最大限度的免手工作业,进而实现数字农业高效精准目标。物联网和云计算、大数据往往是密不可分的。近年来,物联网在我国农业相关领域开发应用取得了很大的成绩,在农业生产过程精细管理、农产品质量溯源、农产品物流、农业生态环境监测等各个方面如雨后春笋般地出现了各种基于物联网技术的农业数据处理平台。如辽宁省农科院开发的基于zigbee网络传输的设施农业温湿度物联网控制系统;2012年安徽省被列入国家物联网试验区,主要在农作物“四情”大田监测、农业精细化种植管理、加工车间生产管理、畜禽和水产养殖、农产品质量安全追溯等方面应用到了物联网技术。物联网等信息技术确实在由传统农业到现代农业转变的过程中起到了重要作用,但看到成绩的同时,物联网快速爆发式的应用也呈现出了很多问题。如何应对及解决这些问题,是我国农业物联网能否高效、长期、健全稳定发展的关键。

        一、数据安全及建议

        从物联网的定义上不难看出,RFID使用数字识别技术。(RadioFrequencyIDentification,简称RFID)射频识别技术,是由电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)、阅读器(Reader)与及软件平台三部份所组成,通过射频信号进行数据识别,其工作原理非常简单。农业物联网与其他物联网最大的差别是,农业物联网能够较大程度地保证农产品生产过程中的各类生产信息的公开,而且使用农业物联网进行生产的农产品附加值较高[2]。但是,由于前期大量数据录入及处理需要人工操作,那么,问题来了!从数据安全角度,如果射频标签不加密或机密机制不够严谨,在各个工作流程的环节中,标签中的数据很有可能被删除、盗取或被篡改。农产品的各种种植、加工、性状等数据就有可能被其他竞争者所获取并利用,也就形成了标签数据是真的,但和实际产品对不上的尴尬境地。从网络安全角度,从读写器到后台网络传输如zigbee网络传输,不但面临普通网络中的数据安全问题,而且也要面对无线传输数据截获问题。建议:解决这些问题的方案是所有的RFID读写器在读取数据、zigbee传输数据中都要严格应用数据加密验证机制,同时读写器和后段的系统平台数据传输也需要数据加密,必要时可以采用量子网络进行数据传输。参与平台的管理人员也要有高度的数据安全意识,并且要具有高涵养的科研数据保密素质。

        二、射频芯片的电磁辐射影响

        在物联网中,无论是信息采集设备、还是无线数据传输设备,包括rfid、zigbee、wifi等先进电子设备,都会或多或少的对周围环境产生电磁辐射。当RFID标签和zigebee相关的电子器件被大量使用的时候,操作者就会陷在充满电磁辐射的有一定危险的空间中,如果功率过高,这就可能会损害人类的身体健康。在农业物联网中,电子器件的电磁辐射及材料释放物对空气、水、植物、动物等的影响甚至会超过对人类健康的影响,本来农业物联网是用来代替人工劳动力来提高农业生产效率的,最后可能因为电磁辐射的影响,却大大降低了农产品的品质,甚至是生产了有毒害的农产品,最终食用农产品的人类还是受害者。这样人类就掉入了自己所设计的高科技电子产品之坑。建议设计人员严格按照国家电磁辐射相关标准规定RFID标签使用的频谱和信号功率,其功率及频谱必须对人体的辐射降低到最低,甚至是零辐射;规定其工作模式是被动还是主动以等重要参数。不要盲目追求传输速率,尽量使用保证人类、环境相对安全的低频段,避开高频段和超高频段,把农业物联网的电子设备的电磁辐射降低到最小。

        三、物联网电子设备的环保问题

        在大规模的农业物联网中,电子标签和相关电子器件必将是大规模应用的产品,大规模的使用所带来的问题就是环境污染即“绿色环保”的问题。针对电气电子设备报废产生的环境问题,2003年1月27日欧洲议会和欧洲理事会发布电气电子设备报废指令,电气电子设备报废指令旨在将电气电子设备在其生命周期中和成为废品后对环境产生的影响最小化。它鼓励收集、处理、再循环、再利用电气电子设备报废品,并订立标准,规定制造商负责大部分这类活动的费用(制造商责任)个人用户能够返还报废的电气电子设备而勿需缴纳费用此外。强调采用再利用、再循环以及其它各种形式的废物回收手段,以减少废物排放还寻求改善电气电子设备生命周期中所涉及到的所有人员的环境条件[3]。虽然rfid、zigbee等电子器件及芯片是可以多次反复使用的,但也会有生命周期。因此,做好废弃RFID相关电子器件处理与回收利用的工作,既是对本身的道德要求,又是对社会公众及地球大环境负责任。我国在电子设备绿色环保领域还没有成熟的相关法律法规。建议国家尽快建立物联网相关电子设备的废物回收等绿色环保电子设备法律法规,最好由使用方或者制造方负责回收,并且要创建由政府部门监督、由检测机构或RFID标签制造方来处理的体制,采用“谁获得收益谁付出管理”的原则。即产品制造者在得到RFID标签收益同时,也必须要由有义务回收、处理相关的电子垃圾,或者增缴RFID电子标签及其他电子器件垃圾的环保税。可以依据回收工作的质量进行rfid设备商的资质评级,未达到资质评级的要求强制退出政府采购供应。

        四、演示形象工程多,产生实际效益的少

        虽然我国农业互联网技术应用发展已有多年,但大多数还是处在演示、形象、政绩工程阶段,真正用到农村农业生产实践中的很少,而能够给农业带来实际经济效益和社会效益的少之又少。类似几年前的互联网泡沫经济,短期出现的大量互联网站在互联网泡沫经济的衰退下也都因为不能创造价值而关闭了。同理,目前物联网有些标准还尚未统一,政府部门及相关科研单位及企业各自为战,在设计研发初期都把关键点放在了如何采用最时髦的信息技术和设备,营造最先进的物联网环境,以达到单位报奖、个人政绩提升之目的。至于设备成本、人工使用成本、使用推广对象、是否适合地域实际情况等问题很少考虑。以致重复投资建设研发出来的形形色色的技术平台只能做花瓶鉴赏,不能真正在农村、农民中推广,不能在农业实际生产时投入使用。或者即使投入实际农业生产,相对高昂的平台软硬件费用投资,产生的社会效益及经济效益也会微乎其微,甚至会是负效益。建议政府、科研部门在设计研发物联网平台时应脚踏实地、立足当地实际的三农需求,根据国家的相关标准,开发出当地农业真正能用得上的、用得起的、真正给当地农业带来实际经济效益的物联网平台。即真正用在田间地头的、用在老百姓家里的、让农民看到收益的物联网平台五、农业物联网技术应用缺乏统一标准近年来,我们国家先后建立了中国物联网标准联合工作组、中国通信标准化协会(CCSA)、电子标签标准工作组、传感器网络标准工作组、泛在网技术工作委员会(TC10)。早期成立的这些科研组织通过积极参与制定国际物联网标准化方面的工作,在物联网技术标准化方面奠定了一定的话语权。但是农业是一个特殊的应用行业,其他行业的物联网技术标准往往不能直接应用于农业方面,需要根据农业行业特点重新进行拟定统一技术标准。所以,在物联网技术农业标准方面,各个国家是处于同一起跑线的。建议国家相关部门专门成立农业物联网标准的制定部门,特别对绿色RFID标签的研究与开发相关标准方面,有待建立完善的农业物联网标准体系。各级科研机构不能各自为战,要尽快统一标准。

        五、结束语

        在信息技术飞速发展的今天,农业物联网的研究与应用已经引起了世界农业科研机构的高度重视,我国国家农科院、各省农科院也认识到了物联网技术应用对农业数字化管理及精准数字农业的重要意义。如果能在实践中解决以上五个相关问题,并充分和云计算、大数据等信息技术相结合,相信随着政府的高度重视,科研机构的前瞻研究,再和农村生产一线的实践相结合,物联网技术在我国农业上的应用就不会停留在虚空的信息化彩壳之上,亦将会给我国数字农业发展带来革命性的改变。

        参考文献

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

        [2]李明,杨敬峰.农业物联网时代下的伦理问题思考[J].安徽农业科学,2012,22:4-5.

        [3]李军,胡宗保.电子产品及电子器件绿色环保化[J].电子器件,2004,3:538-542.

        作者:孟未来 路明祥 崔晓光 王岩 陈爱国 李兆波 单位:辽宁省农业科学院创新中心

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