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1、 物联网在种子行业的应用前景冯恩东1,2,钱卫红1,张红生2（1.南京市种子站,江苏南京 210036；2.南京农业大学,江苏南京 210095）摘要：物联网技术是发展现代农业的重要支撑。本文在介绍物联网技术发展的基础上，探讨建立种业物联网的可行性，提出了种业物联网的体系建设初步构想，从生产经营管理和质量可追溯两个方面对种业物联网的应用作了初步研究。关键词：种业；物联网；RFID；种子；生产；经营；管理；可追溯系统引言随着信息技术的飞速发展，物联网技术将成为推动信息化与农业现代化融合的重要切人点。农业部在农业领域物联网应用总体设想中明确指出，物联网技术是发展现代农业的重要支撑，强调用现代信息技
2、术改造传统农业、装备农业是实现农业现代化的重要途径。2011年4月国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见出台，给物联网在种子行业的发展带来了契机。各省也加紧了推进物联网在种子行业应用的步伐，如江苏省提出实施种业质量安全保障工程，创新种子质量监管手段，推进物联网技术应用，建立覆盖生产、加工、流通的质量可追溯系统，从源头上保障生产用种安全，这表明政府对于推进物联网在种子行业的应用十分重视 1,2 。本文介绍了物联网基本概念，分析种业物联网实施的可行性，研究种业物联网的结构层次和体系建设。1 种业物联网概述1.1 物联网的发展物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Inter
3、net of things”。 物联网就是物物相连的互联网，这有包括两层涵义：首先，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其次，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其实物联网并不是一个全新的技术，它是在计算机技术、通讯技术、传感技术、网络技术以及信息处理技术发展到今天而产生的一种集成性创新技术，其目标是任何人任何对象、任何时
4、间、任何地点可以进行信息的交换。从1999年美国麻省理工学院AutoID中心提出物联网的概念到现在，物联网已经有了长足的发展，其主要标准和关键技术都已比较成熟，在很多领域都有了实际应用 3,4 。2003年美国技术评论提出物联网技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。1.2 种业物联网构想目前种子行业物联网（简称种业物联网）的建设还处在探索阶段，尚未形成统一的认识和概念。对于构建种业物联网可以初步理解为应用RFID、传感器、全球定位系统等现代物联网技术，将种子产地、种子企业、种子销售商、种植农户、管理部门、包装种子、种子库等相关元素通过互联网络连接起来，在种子生产供应链上的各个环节对种子信息进
5、行标识、采集和传递，建立智能化的管理应用平台，实现覆盖生产、加工、流通的全过程精确管理和质量追溯，保障生产用种安全。1.3 种业物联网的结构层次物联网技术是一项综合性的技术，它的开展具有规模性、广泛性、管理性、技术性、物的属性等特征，一般来说，其实现步骤可分为感知层、传输层、应用层三个层次 5,6 。对于种业物联网而言，感知层是种业物联网的物理实体基础，是构建“种业物联”概念的硬件细胞。主要包括二维码标签和识渎器、RF1D和读写器、摄像头、GPS、传感器网络和传感器网关等，功能是实现对种子的感知、识别以及采集、捕获相关信息。传输层是种业物联网为种子企业和管理部门服务的网络平台，包括各种通信网络
6、与互联网形成的融合网络。网络层作为中间纽带向下连接感知层和向上连接应用层，技术已比较成熟，现有可用的网络包括Internet网络、无线通信网络、电讯网络等。应用层是将物联网技术与种子行业专业领域技术相结合，提供种子生产销售信息的智能化应用解决方案，利用现有的计算机、手机、PDA等终端实现具体应用。种业物联网通过应用层最终实现信息技术与种子行业专业技术的深度融合，对种业的信息化发展具有重大意义。2 种业物联网实施的可行性2.1 法律规章依据构建种业物联网必须依据相关种子法律规章。2004年修订的中华人民共和国种子法明确规定销售的种子应当加工、分级、包装；销售的种子应当附有标签。2011年颁布的农
7、作物种子生产经营许可管理办法规定种子生产者应当建立种子生产档案，并将生产地点、品种名称、生产面积等信息向种子主管部门报告；种子经营者应当建立种子经营档案，载明种子来源、加工、贮藏、销售去向等内容 7 。上述条文规定的核心意图是规范种子企业的生产经营活动，这些都为种业物联网的构建提供了相应的实施环境。2.2 技术相对成熟种业物联网的建设，需要多项关键技术支撑，包括产品电子代码（EPC）的载体RFID、农业专业传感器控制技术、远程网络信息采集传输技术、计算机智能处理技术等，其中RFID是构建种业物联网的基础核心。RFID即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式自动识别技术，特点和优势在于存储信息
8、量大、速度快效率高、体积小而多样化、抗污染能力和耐久性好、可重复利用，应用领域广泛，技术上较为成熟，被认为是条形码标签的未来替代品。近年来，我国的专家学者对RFID在农业物联网上的应用上开展了相关研究。江苏省农业科学院的陆昌华研究员和中国农业大学的谢菊芳教授应用RFID对工厂化猪肉安全生产全程信息跟踪进行了探索研究；清华同方集团开发了一套基于RFID的食品追溯管理系统，实现信息融合、查询、监控，为每件货品提供安全性保障。这些探索都为应用物联网技术改造传统种业积累了宝贵经验。2.3 技术人才保障农业物联网技术作为一项新兴技术，技术含量较高，是一门多学科交叉融合的技术，从事这方面的技术人员需要对计
9、算机、网络、嵌入式系统和传感器技术等知识有比较熟练的掌握和应用8。虽然农业物联网近几年才开始发展，但开设物联网专业的高等院校越来越多。据有关数据统计，2012年教育部审批同意设置物联网专业的高校为80所，如南京农业大学、安徽农业大学、南京邮电大学等都成立了专门的农业物联网机构，尽管所占比例还不算多，但人才培养总体数量正在逐年增加。这些都为农业物联网的技术研发、标准制订、示范应用提供了人才保障，而种业物联网作为农业物联网的一个应用分支也将从中受益，获得更多人才来源。2.4 种业发展需要种子是农业生产的根本，种子质量优劣直接影响到农业产量和农民收人。种子法的颁布在一定程度上为农民维护自己的合法权益
10、提供了法律保障，但面对层出不穷的假冒伪劣种子案件，各级种子管理部门在监管手段上仍缺乏技术创新，这也在一定程度上制约了我国种业的发展。物联网功能强大，虽然在畜牧业等多个农业相关领域得到了应用，但在种子行业的应用还几乎是一片空白。建立种业物联网对于加强种子企业的科学管理，增强种子企业的市场竞争力，促进我国种子产业发展，提高种子管理部门的监管技术水平，更好的保证农业增产、农民增收，维护农民的合法权益，都具有重要的现实意义。3 种业物联网体系建设构想种业物联网主要由生产经营管理系统和质量安全追溯系统构成。3.1 生产经营管理系统种业物联网的主要应用之一是对种子行业的传统生产经营方式进行科学改进，在生产
11、经营各个环节引入物联网技术提高管理的信息化程度。物联网技术在生产经营管理系统中主要实现三类功能应用，第一是智能识别，利用RFID对种子实体进行智能身份识别；第二是智能监测，通过各类传感器采集、汇总信息数据对种子生产环境、存储状态、物流情况进行动态监控；第三是智能定位，运用计算机和全球定位系统对种子所处位置实现跟踪。依据农作物种子生产经营许可管理办法中关于种子生产和种子经营的定义，结合种子行业生产经营链的具体实际情况，生产经营管理系统的应用可分为以下几个环节。一是行政许可环节。种子的生产经营实行行政许可制度，在颁发生产经营许可证时，管理部门可以考虑同时发放企业电子身份证企业RFID卡，卡内存贮企
12、业的企业电子代码、单位名称、住址、法人代表、注册资金、经营范围、有效期、技术人员等基本情况信息。管理部门建立统一的种业物联网管理信息中心（以下简称信息中心），企业凭RFID卡办理各项业务，获得技术服务。二是生产环节。生产环节是指种子的种植、采收和晾晒（或烘干）。企业通过GIS系统取得种子繁育基地的位置、面积、地理环境等信息，并结合品种及产地综合情况通过专家系统取得预计产量信息，这些信息经互联网传输至信息中心，与企业RFID卡关联并存入网络数据库。每批次收获的种子将进行自动编号，企业的RFID卡中也一并存贮此编码信息。三是库存加工包装环节。企业库存管理系统通过网络与信息中心相联通，数据信息互相沟
13、通。种子晒干入库后，在库存管理系统进行登记，相应检验信息以及贮藏阶段的温度、湿度等传感器信息都记录在册。感知系统可以对种子的温度、湿度、通风等储存条件进行自动调节。精选加工阶段后，信息中心将为该批次种子分配批次编码。在包装时企业应用手持RFID读写设备将种子相关信息批量写入单个产品RFID芯片，包括产品批次编码、品种名称、经营许可证号、生产许可证号、产地、生产日期、质量情况、生产商等信息，这些信息同时也在信息中心数据库注册。每个产品RFID芯片都有全球唯一的内在编号，所以每袋附有RFID芯片的包装种子也都是唯一的产品。种子产品电子标签可按企业要求制成小型卡片，采取挂件标签、贴片标签、内置标签等
14、放置形式。四是出库销售环节。对于需要进行销售区域管理及防串货管理的企业，出库时可以手持RFID读写设备对准备发货种子的RFID芯片批量写入销售区域标识数据。以后查证时，只要读取相关信息就可以明确了。种子运输过程中，通过GPS定位设备可感知车辆位置，从而为企业准确调度，掌握种子的在途状况提供帮助。各企业种子销售终端通过互联网与信息中心相连接，带有电子标签的包装种子进入市场销售终端系统，其销售记录、农户姓名及位置等信息将同时传输至信息中心存储，用于统计和备案。物联网技术在种子企业的应用，将建立起智能化、可视化的集成信息管理平台，跟踪记录种子的生产经营整个流程，使整个种子供应链实现全程质量控制，提高
15、运作效率，将为种子企业带来较好的效益。3.2 种子质量安全可追溯系统在种业物联网体系中，种子质量可追溯包括跟踪(Tracking)和追溯(Tracing)两个方面。跟踪是指从种子生产经营链的上游至下游，是种子企业采取的正向质量控制流程。追溯是指从种子生产经营链下游至上游，通过RFID记录标识的方法回溯某个种子产品的来历、位置和质量的能力，是逆向溯源。种业物联网质量安全追溯体系的目标就是种子产品在整个生产和流通过程都可以找到踪迹，实现正向可查询、逆向可追溯、责任可追究。种子企业建立的基于RFID技术的物联网管理平台，均采用同样的加密机制通过互联网与种子管理部门的信息中心对接，为管理部门全面高效监
16、管种子质量提供了便捷的途径。一旦有种子质量问题，农民只要拿着附有电子标签的种子包装袋到种子管理部门，通过信息中心服务平台就可以搜索出该种子从生产到流通各个环节的相关信息。管理部门运用专家系统快速定位质量事故发生的环节，确定该批次种子的销售范围，对企业进行查处和问责，并及时召回不合格种子或赔偿相应损失，维护农民的权益。3.3 建设中需注意的问题种业物联网在建设和发展过程中还需注意以下问题：一是技术标准需要统一。物联网是把物理实体的相关信息通过一些特殊的采集方式，转变成可供现有网络传输共享的数据，最后利用计算机网络实现对其进行管理与控制。由于在感知、传输、应用各个层面涉及的技术很多，目前还缺乏完整
17、统一的技术标准体系，比如电子标签的生产和应用还存在着区域性的行业标准，相互难以兼容。制订统一技术标准不仅是实现种业物联网的核心技术关键，也是种业物联网发展战略目标的能否实现的关键。二是物联网安全性应高度重视。种业物联网可以给种子企业生产经营带来诸多便利，给种子管理部门实施行业监管提供强大的技术支撑，同时也应考虑到可能出现的安全性问题，如信息泄露、信息干扰、数据传输安全及伪造复制等。作为物联网感知层的射频识别系统是一个开放式的系统，很多专业人员都很容易掌握它的核心技术，这就给种业物联网的发展带来了风险，因此设计严密的系统安全机制是种业物联网运行的重要前提。三是运行成本亟需降低。种业物联网的建设是
18、一个庞大的系统工程，需要大量的资金、技术、设备，光靠政府部门、种子企业的投入是不够的。可以考虑建立类似于物流企业的第三方种业物联网专业运营公司，全局或地方性集中托管物联网的运行，以市场化手段解决电子标签成本过高、种子企业管理成本上升、销售连锁终端费用过大等问题。4 结论 物联网技术应用将使得种子产业发生重大变化，在种子行业有着良好的应用前景。在现有的种子产业链中采用RFID等物联网技术，实现种子身份识别及质量安全管理，能够最大限度地保证用种安全。种业物联网的发展尚有诸多的技术门槛和应用难题有待解决，对此还需进行更加深入的研究，使其得以更广泛应用，促进中国种业的发展壮大。参考文献：1赵域,梁潘霞
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