基于SWOT 分析的我国农业物联网标准化发展研究

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　　摘要：本文深入研究了我国农业物联网标准化现状，并运用SWOT分析方法分析了农业物联网标准化发展中存在的优势、劣势、机遇和挑战。在此基础上，结合当前农业物联网标准化发展面临的问题提出了相应的对策和建议，旨在提高我国农业物联网标准化水平，从而推进我国农业现代化进程。
　　关键词：农业物联网 SWOT 标准化 标准体系
　　1 引言
　　如今，物联网、大数据、人工智能技术的迅速发展，在我国传统农业向现代农业的转变过程中发挥了巨大作用，使传统农业与信息化实现了深度融合。农业物联网以精准的方式动态管理农业生产过程的要素、过程和系统，以无形的方式控制着农业领域及与农业相关服务领域，不断提升人们对复杂农业系统的调控能力，从而提升了农业生产效率， 并且形成了一整套完整的产业链条[1]，可以说，农业物联网对推动现代农业的发展发挥了至关重要的作用。那么，对于快速发展的农业物联网产业而言，需要有相应的标准支撑产业发展，标准的研制、立项、应用以及标准体系的建立，将会提高农业物联网从业人员规范化程度，并对农业物联网行业发展起到引领和指导作用。然而，我国农业物联网技术不成熟，农业物联网标准化工作起步也较晚，在此背景下，本文运用SWOT分析方法分析了我国农业物联网标准化发展的优势、劣势、机遇和挑战。
　　2 我国农业物联网标准化现状
　　2.1 农业物联网
　　根据国家电信联盟（ITU）发布的报告《ITU互联网报告2005：物联网》，物联网是让智能设备（如智能传感器、射频识别设备、卫星定位系统等）感知和控制物体信息，进行数据实时采集，并利用GPRS、4G等互联网通信方式，将数据发送到服务端进行处理，然后反馈给用户客户端可读数据，最后用户在客户端查询感知数据结果后，远程发送控制命令来执行措施的一种技术。可见物联网实现的是物与物之间的互联，因此称为“物联网”。将物联网技术应用在农业、养殖业、渔业、林业等领域称为农业物联网，即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。如在农业生产基地组建物联传感网络，为农产品种植基地提供标准化农业生产技术指导服务，包括植保计划、水肥方案提供、病虫害防治、农事任务监督等专业服务，从而实现对技术指导、生产管理、农资供应、产品销售等产业资源的信息化调控。
　　2.2 我国农业物联网现状
　　一直以来，我国传统农业的现实情况是生产效率相对低下，自然资源特别是水资源缺乏，农业劳动力需求量大，导致我国农业自动化水平偏低。近年来，我国农业现代化进程逐步加快，但也面临着资源、环境与市场的多重约束。随着物联网向农业领域的不断拓展，我国传统农业有了很大突破，然而，我国农业物联网仍处于初级阶段。因此，探索农业物联网理论研究、系统集成、重點领域、发展模式及推进路径，提高农业物联网理论及应用水平显得非常迫切。多年来，发达国家的农业物联网已具备雏形，如欧美国家，2人可以喂养和管理约200头奶牛，6人可以种植8万平方米农田。与国外先进水平相比，我国的农业物联网技术还处于起步阶段，在核心技术积累、传感器测量精度、产品可靠性等方面都存在较大差距，尚未真正实现产业化。因此，我国亟须通过提升农业物联网技术来提高农业生产效率和节约自然资源、人力资源，将现代化科技运用到农业领域，使得农业生产更加规范化、系统化。
　　2.3 我国农业物联网标准化现状
　　物联网要发展，标准需先行。随着物联网逐步向各个行业渗透，尤其需要加快标准化建设。农业物联网发展，同样需要该领域标准先行，由于农业领域的特殊性，已有的物联网标准并不能直接用于农业物联网领域，并且由于我国对于农业物联网本身的认识尚不统一，导致我国农业物联网标准化进展相对缓慢。目前，我国农业物联网领域标准化工作薄弱，标准制定进程缓慢，另外，标准的制定与农业物联网实际应用结合不够，导致物联网市场分割，增加了制造和服务成本。可以说，农业物联网标准化建设已经成为农业物联网规模化应用亟待解决的问题。
　　笔者借助“国家标准文献共享服务平台（http：//www.nssi.org.cn/）”，根据“物联网”“农业物联网”关键词进行标准数据检索，对农业物联网相关国家标准、行业标准和地方标准进行了统计分析。
　　（1）目前，我国现行的物联网相关的国家标准共有62项，其中大部分是物联网通用基础以及技术标准，与农业物联网相关的只有“林业物联网”子领域的国标，如国家林业局于2017年发布的GB/T 33776.4—2017 《林业物联网 第4部分：手持式智能终端通用规范》等林业物联网技术标准，尚无种植业、渔业、畜牧业等其他农业领域的物联网相关国家标准。
　　（2）目前，我国现行的物联网相关的行业标准共有24项，主要涵盖电力、林业、公安和通信行业，如DL/T 1732—2017 《电力物联网传感器信息模型规范》、LY/T 2413.1—2015 《林业物联网 第1部分：体系结构》、GA/T 1267—2015 《公安物联网感知层信息安全技术导则》、YD/T 2437—2012 《物联网总体框架与技术要求》等。除了“林业物联网”相关行标，尚无针对农业其他领域的行标。
　　（3）目前，我国现行的物联网相关的地方标准共有30项，2015年开始，安徽、山东、天津、福建、广东等地方发布了农业物联网相关的标准。如天津发布的DB12/T 740.1—2017 《农业物联网平台技术规范》，山东发布的DB37/T 2872—2016《农业物联网平台基础代码集》、DB37/T 2874—2016 《农业物联网平台基础数据采集规范》和DB37/T 2873—2016 《农业物联网平台基础数据元》等。
　　此外，由于农业物联网标准的缺失，目前还没有出台完整的农业物联网标准体系，笔者通过文献检索发现，福建省标准化研究院的杨林在《农业物联网标准体系框架研究》[2]中初步构建了我国农业物联网标准体系结构框架，文中将我国农业物联网标准体系分为三个部分：基础通用标准、关键技术标准、农业生产物联网标准，并对该体系进行了详细阐述。 　　通过标准检索以及文献分析可知，我国农业物联网标准化发展仍处于发展初期，并且发展速度相对缓慢，存在标准数量少、标准体系不完善等问题。
　　3 基于SWOT分析我国农业物联网标准化发展
　　3.1 优势分析（Strengths）
　　3.1.1 通用物联网标准体系较为完善
　　物联网标准化工作在国际上起步较早，目前已成为国际标准化工作的热点领域，受到各国极大的重视，各国纷纷开始投入到物联网标准化工作的研究中。我国物联网标准化工作虽然起步较晚，但自物联网起步之日起，物联网标准化发展便得到了广泛关注。首先，物联网标准化工作引起了国家相关部门的重视。国家发改委联合国家标准化管理委员会先后成立了国家物联网标准化专家咨询委员会和国家物联网基础标准工作组，其中，国家物联网基础标准工作组成立了总体、标识和信息安全三个项目组。政府部门还在RFID、传感网、移动支付、物联网基础标准的制定方面给予了经费资助。可以说，在各方面的支持下，物联网总体层面标准体系的建设得到了组织和资金上的保障。另外，伴随着物联网的发展，各种物联网标准组织纷纷建立，自2005年以来，我国相继成立电子标签标准工作组、移动支付标准工作组、传感器网络标准工作组、物联网标准联合工作组以及中国通信标准化协会（CCSA）（其中，TC10物联网）等[3]。这些标准工作组起步较早，取得了一定的进展。同时，相关的物联网研究机构和企业积极参与物联网国际标准化工作，我国无线传感网络及其应用标准研究居于世界前列，所提交的相关标准先于国际标准。目前，形成了较为完善的通用物联网标准体系，这对农业物联网标准以及标准体系的建立起到了基础支撑作用。
　　3.1.2 国家重视农业物联网标准化战略规划
　　在物联网标准化建设取得了一定进展后，政府充分认识到农业物联网标准化工作的重要性，并开始对农业物联网标准化工作启动统一规划和部署。在行业标准体系构建方面，农业部自2011年以来成立了国家农业物联网行业应用标准工作组和农业应用研究项目组，进一步推进物联网标准体系建设工作，做好物联网产业标准化工作的顶层设计和统筹规划。这些工作组按照物联网在农业领域的应用需求和产业发展需求，对物联网标准体系完善补充，与物联网基础标准工作组沟通衔接，反映物联网应用的标准化需求[4]，并且启动了相应的战略性规划课题研究和农业物联网应用示范工程。2013年，农业部发布《农业物联网区域试验工程工作方案》，要求开展农业物联网技术研发与系统集成，构建农业物联网应用技术、标准、政策体系。重点任务之一：研究和制定一批农业物联网应用行业标准。联合产学研用单位，研究和编制农业领域条形码（一维码、二维码）、RFID等的使用规范，制修订一批农业物联网传感器及传感节点、数据采集、应用軟件接口、服务对象注册以及面向大田、设施农业、农产品质量安全监管应用等方面标准。另外，地方政府也在积极制定地方标准。
　　3.2 劣势分析（Weaknesses）
　　3.2.1 农业物联网应用复杂多元限制农业互联网标准发展
　　一方面，我国地域广阔，地貌复杂，不同的地方对物联网的要求不同，并且农作物种类多，感知对象多样，感知手段复杂，这些都导致农业物联网应用需求多元。另外，农业物联网的应用领域也相对复杂：农产品溯源、农产品流通管理、水产养殖、家畜养殖、智慧种植和粮食存储等。农业物联网技术涉及传感器技术、数据采集、监测系统等多方面，这对技术标准的制定带来了很大的复杂性和不确定性;另一方面，现阶段我国农业物联网技术与发达国家相比，还处在刚起步阶段，存在产业链构成不完整、商业模式不成熟、发展环境有待进一步优化等问题，农业物联网技术发展的滞后也将极大地限制农业物联网标准化发展。
　　3.2.2 缺乏农业物联网标准化理论研究
　　目前，物联网标准组织众多，涉及感知层、网络层、应用层和共性需求等各个层面，每个组织都按照自己的理解去制定物联网标准，缺乏对具体行业领域的研究，并且不同标准组织之间的研究存在重叠，也存在遗漏。另外，虽然有很多传感器、传感网、RFID研究中心以及基地都在积极参与制定物联网标准，但由于对物联网本身的认识不够深入，大多数标准只停留在战略性粗线条层面[5]。在农业物联网发展的技术基础层面：数据标准、接口标准、应用标准、测试标准以及维护标准等方面同样缺乏理论研究与统一指导，导致我国农业物联网标准化发展缓慢。如上文提到的标准数据检索可知，目前现行的与农业物联网直接相关的标准以地方标准为主，国家标准和行业标准除了物联网通用基础标准之外，仅有“林业物联网”相关国家标准和行业标准。尚无种植业、渔业、畜牧业等其他农业领域物联网国家标准和行业标准。
　　3.3 机遇分析（Opportunities）
　　3.3.1 我国农业物联网不断发展
　　近年来，在政府和科研机构的共同推动下，我国部分省市在农业物联网应用方面进行了积极探索并取得了一定进展。在应用示范和试点方面，农业部于2013年正式启动了农业物联网区域试验工程，并选择天津、上海、安徽三省市率先开展试点试验工作。2016年，又发布《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》，实施农业物联网区域试验工程，开展农业物联网技术集成应用示范，构建理论体系、技术体系、应用体系、标准体系。规划要求：“十三五”期间，选取农产品主产区、垦区、国家现代农业示范区等大型基地，建成10个试验示范省，100个农业物联网试验示范区，建设1000个试验示范基地。目前，全国已有9个省份开展农业物联网区域试验，发布了426项节本增效农业物联网产品技术和应用模式。在关键技术突破方面，形成了一系列农业物联网相关的科研成果：国内相关研究人员开发了植物生命信息获取设备、环境信息传感器、作物长势分析仪、作物成像光谱仪等一批作物信息监测和诊断仪器，初步具备实时获取动植物生长发育信息的技术手段和能力。农业物联网的不断发展为该领域标准化建设提供了技术保障。 　　3.3.2 标准联通“一带一路”助力农业物联网标准化发展
　　国家“一带一路”战略规划以及《标准联通共建“一带一路”行动计划 （2018—2020年）》等政策文件的发布，为标准化国际合作、示范项目合作等提供了有力的制度保障，也为农业物联网领域的国际标准化合作、对接国外先进农业物联网标准等搭建了平台。一方面，在农业物联网的感知层、传输层、处理层和应用层等方面，与最早将物联网技术应用在农业领域的美欧、日本等国开展标准化国际合作;另一方面，在农业物联网技术理论研究方面开展合作：在农产品产地信息的实时采集与传输技术、农产品产地安全数字化预警模型、农产品跟踪与溯源等。通过国际标准化合作，助推农业物联网标准化发展，不断推动我国农業物联网标准与国际接轨。
　　3.4 威胁分析（Threats）
　　3.4.1 国际国内农业物联网标准领域竞争激烈
　　国际上，农业物联网标准化工作已经成为国际标准化工作的热点，ISO/IEC、ITU 、ETSI、IEEE、ZigBee等国际、区域和联盟标准化组织正在开展农业物联网相关整体架构研究、农业物联网技术标准研制等[6]，发布了在国际农业物联网标准领域有较大影响的国际标准、区域和联盟标准，各标准化组织必然都希望可以站在全球农业物联网标准制定的制高点。由此可见，国际农业物联网领域已经显现出日趋激烈的竞争。在国内，随着农业物联网的深入发展，农业物联网市场竞争将会激烈。如，通信运营商作为农业物联网技术链的重要组成部分，尽管对农业物联网有支撑作用，但在没有相对核心技术和产品时，仍会面临同业者的同质化竞争、行业上下游合作者的牵制、物联网终端客户的应用等问题，想要在行业领域占据有利位置，就必然要参与或主导制定相关标准，因此，可以说农业互联网的市场竞争最终会带来标准领域的潜在竞争威胁。
　　3.4.2 标准的缺失使得农业物联网规模化应用受到制约
　　目前，已有的农业物联网标准零散、不统一，核心标准缺失，并且尚未出台适应我国农业物联网产业发展的完善标准体系，这都会造成一系列内部威胁。一方面，会造成设备不能互相兼容，互换性和互操作性差，设备之间容易相互冲突和干扰，影响农业生产效率。并且，农业物联网产品缺少统一参数指标，无法保证农产品的质量;另一方面，影响基础通信设施的资源共享，导致设施冗余和浪费，同时，农业物联网应用系统无法共享数据信息，造成重复建设、重复开发。因此，农业物联网标准化缓慢发展已经成为制约农业物联网实现规模化应用的潜在威胁。
　　4 我国农业物联网标准化可持续发展对策
　　4.1 加大农业物联网标准化政策支持
　　政府应加大对农业物联网标准化工作的引导与支持。按照“保障重点，急用先行”的原则[7]，对内积极推进农业物联网标准的研制，以政府引导推进农业物联网基础标准、技术标准、应用标准等国家标准的制修订工作，以引导和规范农业物联网行业发展;对外积极参与农业物联网国际标准的制定，增强我国在规范农业物联网标准化产业方面的话语权。通过政府政策引导和支持，内外结合制修订农业物联网标准，推动我国农业物联网产业化和标准化发展。
　　4.2 加快农业物联网标准体系建设
　　加快建立我国农业物联网标准体系。完善标准化顶层设计，进一步促进农业物联网国家标准、行业标准、团体标准的协调发展，以企业为主体开展标准制定，积极将创新成果纳入标准，加快建设技术标准试验验证环境，完善标准化信息服务。加强组织协调，建立标准制定、实验验证和应用推广联合工作机制，加强信息交流和共享，推动农业物联网领域内龙头企业、科研院所以及学会、协会、商会等社会团体共同制定满足市场需要的农业物联网团体标准。根据农业物联网标准体系框架有效梳理现有的农业物联网标准，查找缺失标准，找准研究方向，填补我国农业物联网领域相关标准的空缺，完善标准制修订，促进新制定的标准更加符合我国农业发展和现代农业科学技术。使农业物联网领域的各个层面、各个环节、各个阶段都有标可依，推动农业物联网技术的广泛应用和良性发展。
　　4.3 加强关键共性技术标准研制
　　共性技术的系统研究是标准制定的基础，建议加快制定农业物联网领域共性技术标准研制：传感器、仪器仪表、射频识别、多媒体采集、地理坐标定位等感知技术和设备标准。组织制定无线传感器网络、低功耗广域网、网络虚拟化和异构网络融合等网络技术标准;制定操作系统、中间件、数据管理与交换、数据分析与挖掘、服务支撑等信息处理标准;制定物联网标识与解析、网络与信息安全、参考模型与评估测试等基础共性标准。通过这些关键共性技术标准的研制，打破目前农业物联网标准仅在战略层面的粗线条体系，让农业物联网标准体系向精细化方向发展。
　　4.4 加深农业物联网标准化国际合作
　　充分利用国际标准化资源，对标国际，积极与国际接轨，加深农业物联网标准化领域的国际交流与合作。在农业物联网标准制定过程中，通过联合制定或标准转化等形式，逐步将我国农业物联网标准上升为国际标准，使农业物联网领域的技术、产品等获得更大的国际市场。另外，可以利用国际合作契机，建立农业物联网标准化示范项目，发挥示范项目对于产业发展、技术创新和标准研制的引导功能，根据农业物联网示范项目需求研制标准，再将研制的标准应用于示范项目中，形成标准制定与应用的良性循环。通过国际合作的示范项目推动农业物联网标准国际化。
　　5 结语
　　本文基于SWOT分析方法分析了农业物联网标准化发展中存在的优势、劣势、机遇和挑战，并据此提出了我国农业物联网标准化可持续发展的对策。希望通过注重农业物联网政策支持，重视农业物联网标准体系建设，推进农业物联网关键技术标准制定应用，推动农业物联网技术标准国际化，让农业物联网标准助力农业物联网发展，不断推动农业发展向集约型、规模化转变，提升我国农业现代化水平。
　　参考文献
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　　[5] 林伟俊.物联网标准发展现状概述[J].福建电脑， 2010， 26
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　　[7] 物联网+中国制造2025高峰论坛举行 发布《物联网标准
　　化白皮书》[J].信息技术与标准化，2016（11）：8.
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