1、 物聯網在種子行業的應用前景馮恩東1,2,錢衛紅1,張紅生2（1.南京市種子站,江蘇南京 210036；2.南京農業大學,江蘇南京 210095）摘要：物聯網技術是發展現代農業的重要支撐。本文在介紹物聯網技術發展的基礎上，探討建立種業物聯網的可行性，提出了種業物聯網的體系建設初步構想，從生產經營管理和質量可追溯兩個方面對種業物聯網的應用作了初步研究。關鍵詞：種業；物聯網；rfid；種子；生產；經營；管理；可追溯系統引言隨著信息技術的飛速發展，物聯網技術將成為推動信息化與農業現代化融合的重要切人點。農業部在農業領域物聯網應用總體設想中明確指出，物聯網技術是發展現代農業的重要支撐，強調用現代信息技

2、術改造傳統農業、裝備農業是實現農業現代化的重要途徑。2011年4月國務院關于加快推進現代農作物種業發展的意見出臺，給物聯網在種子行業的發展帶來了契機。各省也加緊了推進物聯網在種子行業應用的步伐，如江蘇省提出實施種業質量安全保障工程，創新種子質量監管手段，推進物聯網技術應用，建立覆蓋生產、加工、流通的質量可追溯系統，從源頭上保障生產用種安全，這表明政府對于推進物聯網在種子行業的應用十分重視 1,2 。本文介紹了物聯網基本概念，分析種業物聯網實施的可行性，研究種業物聯網的結構層次和體系建設。1 種業物聯網概述1.1 物聯網的發展物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其英文名稱是“the inter

3、net of things”。 物聯網就是物物相連的互聯網，這有包括兩層涵義：首先，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其次，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（rfid）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。其實物聯網并不是一個全新的技術，它是在計算機技術、通訊技術、傳感技術、網絡技術以及信息處理技術發展到今天而產生的一種集成性創新技術，其目標是任何人任何對象、任何時

4、間、任何地點可以進行信息的交換。從1999年美國麻省理工學院autoid中心提出物聯網的概念到現在，物聯網已經有了長足的發展，其主要標準和關鍵技術都已比較成熟，在很多領域都有了實際應用 3,4 。2003年美國技術評論提出物聯網技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。1.2 種業物聯網構想目前種子行業物聯網（簡稱種業物聯網）的建設還處在探索階段，尚未形成統一的認識和概念。對于構建種業物聯網可以初步理解為應用rfid、傳感器、全球定位系統等現代物聯網技術，將種子產地、種子企業、種子銷售商、種植農戶、管理部門、包裝種子、種子庫等相關元素通過互聯網絡連接起來，在種子生產供應鏈上的各個環節對種子信息進

5、行標識、采集和傳遞，建立智能化的管理應用平臺，實現覆蓋生產、加工、流通的全過程精確管理和質量追溯，保障生產用種安全。1.3 種業物聯網的結構層次物聯網技術是一項綜合性的技術，它的開展具有規模性、廣泛性、管理性、技術性、物的屬性等特征，一般來說，其實現步驟可分為感知層、傳輸層、應用層三個層次 5,6 。對于種業物聯網而言，感知層是種業物聯網的物理實體基礎，是構建“種業物聯”概念的硬件細胞。主要包括二維碼標簽和識瀆器、rf1d和讀寫器、攝像頭、gps、傳感器網絡和傳感器網關等，功能是實現對種子的感知、識別以及采集、捕獲相關信息。傳輸層是種業物聯網為種子企業和管理部門服務的網絡平臺，包括各種通信網絡

6、與互聯網形成的融合網絡。網絡層作為中間紐帶向下連接感知層和向上連接應用層，技術已比較成熟，現有可用的網絡包括internet網絡、無線通信網絡、電訊網絡等。應用層是將物聯網技術與種子行業專業領域技術相結合，提供種子生產銷售信息的智能化應用解決方案，利用現有的計算機、手機、pda等終端實現具體應用。種業物聯網通過應用層最終實現信息技術與種子行業專業技術的深度融合，對種業的信息化發展具有重大意義。2 種業物聯網實施的可行性2.1 法律規章依據構建種業物聯網必須依據相關種子法律規章。2004年修訂的中華人民共和國種子法明確規定銷售的種子應當加工、分級、包裝；銷售的種子應當附有標簽。2011年頒布的農

7、作物種子生產經營許可管理辦法規定種子生產者應當建立種子生產檔案，并將生產地點、品種名稱、生產面積等信息向種子主管部門報告；種子經營者應當建立種子經營檔案，載明種子來源、加工、貯藏、銷售去向等內容 7 。上述條文規定的核心意圖是規范種子企業的生產經營活動，這些都為種業物聯網的構建提供了相應的實施環境。2.2 技術相對成熟種業物聯網的建設，需要多項關鍵技術支撐，包括產品電子代碼（epc）的載體rfid、農業專業傳感器控制技術、遠程網絡信息采集傳輸技術、計算機智能處理技術等，其中rfid是構建種業物聯網的基礎核心。rfid即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式自動識別技術，特點和優勢在于存儲信息

8、量大、速度快效率高、體積小而多樣化、抗污染能力和耐久性好、可重復利用，應用領域廣泛，技術上較為成熟，被認為是條形碼標簽的未來替代品。近年來，我國的專家學者對rfid在農業物聯網上的應用上開展了相關研究。江蘇省農業科學院的陸昌華研究員和中國農業大學的謝菊芳教授應用rfid對工廠化豬肉安全生產全程信息跟蹤進行了探索研究；清華同方集團開發了一套基于rfid的食品追溯管理系統，實現信息融合、查詢、監控，為每件貨品提供安全性保障。這些探索都為應用物聯網技術改造傳統種業積累了寶貴經驗。2.3 技術人才保障農業物聯網技術作為一項新興技術，技術含量較高，是一門多學科交叉融合的技術，從事這方面的技術人員需要對計

9、算機、網絡、嵌入式系統和傳感器技術等知識有比較熟練的掌握和應用8。雖然農業物聯網近幾年才開始發展，但開設物聯網專業的高等院校越來越多。據有關數據統計，2012年教育部審批同意設置物聯網專業的高校為80所，如南京農業大學、安徽農業大學、南京郵電大學等都成立了專門的農業物聯網機構，盡管所占比例還不算多，但人才培養總體數量正在逐年增加。這些都為農業物聯網的技術研發、標準制訂、示范應用提供了人才保障，而種業物聯網作為農業物聯網的一個應用分支也將從中受益，獲得更多人才來源。2.4 種業發展需要種子是農業生產的根本，種子質量優劣直接影響到農業產量和農民收人。種子法的頒布在一定程度上為農民維護自己的合法權益

10、提供了法律保障，但面對層出不窮的假冒偽劣種子案件，各級種子管理部門在監管手段上仍缺乏技術創新，這也在一定程度上制約了我國種業的發展。物聯網功能強大，雖然在畜牧業等多個農業相關領域得到了應用，但在種子行業的應用還幾乎是一片空白。建立種業物聯網對于加強種子企業的科學管理，增強種子企業的市場競爭力，促進我國種子產業發展，提高種子管理部門的監管技術水平，更好的保證農業增產、農民增收，維護農民的合法權益，都具有重要的現實意義。3 種業物聯網體系建設構想種業物聯網主要由生產經營管理系統和質量安全追溯系統構成。3.1 生產經營管理系統種業物聯網的主要應用之一是對種子行業的傳統生產經營方式進行科學改進，在生產

11、經營各個環節引入物聯網技術提高管理的信息化程度。物聯網技術在生產經營管理系統中主要實現三類功能應用，第一是智能識別，利用rfid對種子實體進行智能身份識別；第二是智能監測，通過各類傳感器采集、匯總信息數據對種子生產環境、存儲狀態、物流情況進行動態監控；第三是智能定位，運用計算機和全球定位系統對種子所處位置實現跟蹤。依據農作物種子生產經營許可管理辦法中關于種子生產和種子經營的定義，結合種子行業生產經營鏈的具體實際情況，生產經營管理系統的應用可分為以下幾個環節。一是行政許可環節。種子的生產經營實行行政許可制度，在頒發生產經營許可證時，管理部門可以考慮同時發放企業電子身份證企業rfid卡，卡內存貯企

12、業的企業電子代碼、單位名稱、住址、法人代表、注冊資金、經營范圍、有效期、技術人員等基本情況信息。管理部門建立統一的種業物聯網管理信息中心（以下簡稱信息中心），企業憑rfid卡辦理各項業務，獲得技術服務。二是生產環節。生產環節是指種子的種植、采收和晾曬（或烘干）。企業通過gis系統取得種子繁育基地的位置、面積、地理環境等信息，并結合品種及產地綜合情況通過專家系統取得預計產量信息，這些信息經互聯網傳輸至信息中心，與企業rfid卡關聯并存入網絡數據庫。每批次收獲的種子將進行自動編號，企業的rfid卡中也一并存貯此編碼信息。三是庫存加工包裝環節。企業庫存管理系統通過網絡與信息中心相聯通，數據信息互相溝

13、通。種子曬干入庫后，在庫存管理系統進行登記，相應檢驗信息以及貯藏階段的溫度、濕度等傳感器信息都記錄在冊。感知系統可以對種子的溫度、濕度、通風等儲存條件進行自動調節。精選加工階段后，信息中心將為該批次種子分配批次編碼。在包裝時企業應用手持rfid讀寫設備將種子相關信息批量寫入單個產品rfid芯片，包括產品批次編碼、品種名稱、經營許可證號、生產許可證號、產地、生產日期、質量情況、生產商等信息，這些信息同時也在信息中心數據庫注冊。每個產品rfid芯片都有全球唯一的內在編號，所以每袋附有rfid芯片的包裝種子也都是唯一的產品。種子產品電子標簽可按企業要求制成小型卡片，采取掛件標簽、貼片標簽、內置標簽等

14、放置形式。四是出庫銷售環節。對于需要進行銷售區域管理及防串貨管理的企業，出庫時可以手持rfid讀寫設備對準備發貨種子的rfid芯片批量寫入銷售區域標識數據。以后查證時，只要讀取相關信息就可以明確了。種子運輸過程中，通過gps定位設備可感知車輛位置，從而為企業準確調度，掌握種子的在途狀況提供幫助。各企業種子銷售終端通過互聯網與信息中心相連接，帶有電子標簽的包裝種子進入市場銷售終端系統，其銷售記錄、農戶姓名及位置等信息將同時傳輸至信息中心存儲，用于統計和備案。物聯網技術在種子企業的應用，將建立起智能化、可視化的集成信息管理平臺，跟蹤記錄種子的生產經營整個流程，使整個種子供應鏈實現全程質量控制，提高

15、運作效率，將為種子企業帶來較好的效益。3.2 種子質量安全可追溯系統在種業物聯網體系中，種子質量可追溯包括跟蹤(tracking)和追溯(tracing)兩個方面。跟蹤是指從種子生產經營鏈的上游至下游，是種子企業采取的正向質量控制流程。追溯是指從種子生產經營鏈下游至上游，通過rfid記錄標識的方法回溯某個種子產品的來歷、位置和質量的能力，是逆向溯源。種業物聯網質量安全追溯體系的目標就是種子產品在整個生產和流通過程都可以找到蹤跡，實現正向可查詢、逆向可追溯、責任可追究。種子企業建立的基于rfid技術的物聯網管理平臺，均采用同樣的加密機制通過互聯網與種子管理部門的信息中心對接，為管理部門全面高效監

16、管種子質量提供了便捷的途徑。一旦有種子質量問題，農民只要拿著附有電子標簽的種子包裝袋到種子管理部門，通過信息中心服務平臺就可以搜索出該種子從生產到流通各個環節的相關信息。管理部門運用專家系統快速定位質量事故發生的環節，確定該批次種子的銷售范圍，對企業進行查處和問責，并及時召回不合格種子或賠償相應損失，維護農民的權益。3.3 建設中需注意的問題種業物聯網在建設和發展過程中還需注意以下問題：一是技術標準需要統一。物聯網是把物理實體的相關信息通過一些特殊的采集方式，轉變成可供現有網絡傳輸共享的數據，最后利用計算機網絡實現對其進行管理與控制。由于在感知、傳輸、應用各個層面涉及的技術很多，目前還缺乏完整

17、統一的技術標準體系，比如電子標簽的生產和應用還存在著區域性的行業標準，相互難以兼容。制訂統一技術標準不僅是實現種業物聯網的核心技術關鍵，也是種業物聯網發展戰略目標的能否實現的關鍵。二是物聯網安全性應高度重視。種業物聯網可以給種子企業生產經營帶來諸多便利，給種子管理部門實施行業監管提供強大的技術支撐，同時也應考慮到可能出現的安全性問題，如信息泄露、信息干擾、數據傳輸安全及偽造復制等。作為物聯網感知層的射頻識別系統是一個開放式的系統，很多專業人員都很容易掌握它的核心技術，這就給種業物聯網的發展帶來了風險，因此設計嚴密的系統安全機制是種業物聯網運行的重要前提。三是運行成本亟需降低。種業物聯網的建設是

18、一個龐大的系統工程，需要大量的資金、技術、設備，光靠政府部門、種子企業的投入是不夠的。可以考慮建立類似于物流企業的第三方種業物聯網專業運營公司，全局或地方性集中托管物聯網的運行，以市場化手段解決電子標簽成本過高、種子企業管理成本上升、銷售連鎖終端費用過大等問題。4 結論 物聯網技術應用將使得種子產業發生重大變化，在種子行業有著良好的應用前景。在現有的種子產業鏈中采用rfid等物聯網技術，實現種子身份識別及質量安全管理，能夠最大限度地保證用種安全。種業物聯網的發展尚有諸多的技術門檻和應用難題有待解決，對此還需進行更加深入的研究，使其得以更廣泛應用，促進中國種業的發展壯大。參考文獻：1趙域,梁潘霞,伍華健.物聯網在廣西農業生產中的應用現狀、前景分析及發展對策.南方農業學報,2012,5:714-7172