自温家宝总理于 2009 年 8 月提出“感知中国”以来，物联网被列入我国五大战略性新兴产业之一，物联网产业的发展为实现农业的信息化、现代化、智能化提供了前所未有的机遇。近年来，南通市委、市政府十分重视以物联网为代表的农业信息化建设，在农业产业政策的引导以及各项支农措施的拉动下，南通市的农业物联网得到了持续快速的发展，对加速南通市农村经济发展、农业产业结构升级和增加农民收入发挥了重要的作用。
1 南通市农业物联网发展现状
2001 年，江苏沿江地区农业科学研究所在南通市科技计划项目的资助下，开展了“南通市农业信息化发展现状与对策研究”；2002年起，又先后开展了“南通市优质双低油菜智能生产管理系统的研究与应用”、“基于 SQL和 Internet 南通市农业科技信息数据库设计”、“精细农业技术在水稻生产中的应用”。2009年，南通市农业局与如东众兴牧业研发的第一个物联网应用产品，鸡舍远程环境控制系统，在全省农业信息化展上展出，得到了时任省副长黄莉新的高度赞扬，2010 年该产品在北京参加了《2010 现代农业与信息化展》，受到了高度好评。现在，南通农业物联网应用已经全面展开，应用领域和应用企业不断增加，新的物联网应用成果不断涌现。
1.1 南通市农业物联网发展概况
目前，南通市物联网主要在五个领域开展应用。
1.1.1 大田环境监测与作物生长诊断
截止 2014 年，南通大田作物物联网覆盖面积达 5000 余亩，主要实现大田作物的智能灌溉，部分示范基地已能实现大气温、湿度、CO2 浓度、土壤温湿度的监控，并根据作物不同生育时期生长指标进行监控，诊断作物生长状况，进行作物精细管理与调控。
1.1.2 大田作物智能决策管理系统
早在世纪之交，江苏沿江地区农业科学研究所就对水稻、小麦、油菜等大田作物的智能决策管理系统进行了二次研发。如，在南京农业大学农业信息工程技术中心“水稻管理智能决第支持系统”的基础上，根据南通的特点进行二次研发并投入实用，取得了良好的效果。该系统既可以进行有关品种选择、播期确定、秧田播种量计算、本田基本苗运算和肥料运筹等单项方案设计；又可以根据当地情况，为用户生成一套播前方案及相应的阶段生长发育指标等综合方案设计；还可以进行有关种子、肥料、水分管理和相应栽培方式下的育秧技术、移栽技术等知识咨询。2002 年，该系统在江苏省通州市四安等乡镇应用后，一般可增产稻谷 700.00kg/ hm2，综合成本平均降低 200.00 元hm2以上，增加效益 255.00 元 /hm2以上。
1.1.3 设施园艺温室自动控制
截止 2014 年，南通设施园艺物联网大棚面积达 8000 余亩，主要实现大棚内的气候环境如温度、湿度、光照的控制，并实现智能灌溉、控温与遮阳，以达到栽培果蔬与花卉生长发育的需要。
1.1.4 畜禽水产养殖环境监控与智能喂养
截止 2015 年南通市共建有畜禽养殖物联网技术应用点 132 个，水产养殖物联网技术应用点 21 个，畜禽物联网主要实现了畜禽舍的温度、湿度、通风等智能化调控，自动喂料，自动捡蛋，自动除粪等，有的能通过电脑或手机远程控制。水产养殖物联网主要实现水质监控，用户可以利用手机、电脑查看和设定参数，系统可以根据参数自动增氧、换水等工作。
1.1.5 温室大棚智能监控与农产品安全溯源
截止至 2015 年南通市共建有 55 个温室大棚物联网应用点，占地面积 13000 余亩，可实现地面光谱、土壤参数值的测定，并达到温控、智能灌溉、遮阳等智能控制效果。部分示范园区已建立农产品安全溯源系统，通过对农产品土地、育苗、田间、配送等一系列信息进行监测、记录，汇总构成一个农产品溯源数据库，再通过网页查询、二维码扫描等方式对农产品生长、传输过程进行查询，确保农产品的质量安全。
1.2 南通市农业物联网运用典型案例
1.2.1 大田作物
南通大田作物物联网应用的典型是国家信息农业工程技术中心如皋试验示范基地，该基地位于白蒲镇朱家桥村，占地 100 余亩，包括科研试验区、技术展示区、大田生产区以及办公区等多个功能区。
基地建有基于 WebGIS 的农作物智能管理平台以及基于物联网技术的农情信息监测中心。基于 WebGIS 的农作物智能管理平台通过耕地质量调查建立应用区域土壤空间数据库和土壤理化性状属性数据库，应用栽培管理技术研究成果建立专家决策规则库和技术决策支持库，为智能决策管理提供基础支持。基于物联网技术的农情信息监测中心运用物联网技术，建有小型自动气象站、视频监控、土壤监测、大气监测和光谱监测以及智能传感系统，可实时监测、获取农田大气温度、农田大气湿度、农田大气二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度、叶层氮含量、叶层氮积累量、叶面积指数、生物量、反射率 Y810、反射率 Y720、差值植被指数DVI、归一化植被指数NDVI等技术参数，基于作物不同生育时期生长指标及实时诊断模型，快速准确地监测作物生长指标，实时诊断作物生长状况，指导作物中后期的精确管理与调控。
国家信息农业工程技术中心如皋试验示范基地不仅注重科研研究，更注重技术的集成与推广。至 2014 年基地在如皋建立核心试验示范区的基础上，分别在苏州市、南通市和徐州市建立了辐射示范区，并取得了显著的增产效果。据统计，应用该技术精确指导的地块，其增产幅度达 10% 以上，示范推广区增产幅度达 5~10%，增产效果显著。
1.2.2 设施园艺
南通设施园艺物联网应用的典型是南市如东县绿源高效设施果蔬园艺基地，基地建有 10000 平方米智能温室，主要分为果蔬育苗中心、花卉展示区和无土栽培示范区。智能温室实施了标准化智能监控管理系统，该系统根据花卉栽培全过程各个环节的具体要求，在智能温室部署全自动水肥灌溉子系统、全自动环境监控子系统、智能报警远程控制子系统，系统结构如图 1 所示，该系统妥善地解决了花卉种植的各类问题。
系统可以实现 Web 访问和手机访问，可以通过网页或手机实时监测 6 个温室的环境参数，并随时随地查看作物生长情况，对风机、湿帘、内遮阳、外遮阳等设备进行实时控制，同时还可以观看到温室内的实时视频。只要任何有网络的地方就能实现该系统的远程智能化监控，做到了“随时、随地”，并对来访人员设置了相应的权限，只有管理员才能对执行设备进行控制。
基地通过该系统实现了果蔬生产的智能化，并取得了显著成效。首先，项目实施后比项目实施前人工下降35%，有效地降低了成本；其次，项目实施后，减少果蔬环境应急反应达95% 以上，减少意外环境变化对智能温室造成损失的可能；再次，系统采用水肥精确定量自动灌溉，有效地防止水分和肥料的浪费；最后，系统的分析决策功能提供了详细有效的环境监测参数，为智能温室的科学管理提供了依据。
1.2.3 畜禽、水产养殖
畜禽养殖物联网应用的典型是南通裕康牧业有限公司，公司年出栏肉鸡 45 万羽，为了进一步降本增效，提高肉鸡养殖的智能化管理水平，近年来公司实施了肉鸡标准化示范场智能监控管理系统建设项目。系统的主要功能包括：
（1）数据采集。通过基于 Wi-Fi 网络的温度、湿度传感器，将采集到的鸡舍内的环境数据通过 Wi-Fi 网络上传至服务器进行处理和存贮；
（2）环境控制。通过基于 Wi-Fi 的网络无线电器控制器，通过 Wi-Fi 网络传送电器控制指令，从而远程控制鸡舍内的灯光、风扇、加热器等设备；
（3）视频监控。在每栋杨舍安装网络视频摄像头，将鸡舍的视频和声音存贮在服务器上，可通过网络和手机远程监控鸡舍内的情况；
（4）预警功能。鸡舍远程环境监控系统与服务器相连，当环境指标异常时发出手机短信和电话报警，同时支持短信查询和控制指令。
水产养殖物联网的典型在海门市沿江渔场，渔场内养殖青鱼、草鱼、鲢鱼，采用智能水质传感器实施监测溶氧、温度、PH 值，并通过无线监控系统对渔场进行实时监控。目前该渔场已集水产养殖与休闲垂钓于一体，推进三产融合。
1.2.4 温室大棚及农产品质量安全溯源系统
温室大棚物联网较具代表性的为位于港闸区幸福街道的现代农业产业园，目前产业园区已建成连栋智能温室大棚 38 万平方米，单体钢架大棚 4500 亩，形成水稻、蔬菜、苗木三大片区，该基地列入省“菜篮子”工程，全域被认定为省无公害农产品基地。
产业园区已建成可实现全程自动化操作的育苗中心，育苗能力可达 6.3 万株 / 小时；建成覆盖 690 亩智能温室区域的水肥一体化系统，可实现节水灌溉，精准施肥，节省人工，提高施肥效率和蔬果品质；建成覆盖 690 亩智能温室区域的物联网系统，对温室内的空气温湿度、土壤湿度、土壤温度、光照强度、CO2浓度、土壤 PH 值、土壤 EC 值等环境参数进行实时采集，并通过无线网络将数据传输到数据中心，数据采集控制系统对数据进行分析，并给出相应的指令，自动开启或者关闭制定设备，包括：水肥一体化设备、温室风机、水帘等，同时在温室现场布置摄像头等监控设备，实施采集视频信号，该系统为农业生产管理提供依据，促进农产品品质和效益的提升；同时，物联网平台中融入农产品质量安全追溯系统，利用数据库技术、网络技术，构建统一追溯平台，实现对农产品质量的安全管理和对经销商、消费者提供追溯查询，实现网页、二维码扫描等方式的追溯。
2 南通市农业物联网发展主要障碍
南通市农业物联网虽然发展较快，但与我国先进地区相比还有较大的差距，主要表现在以下四个方面。
2.1 顶层设计滞后，长远规划有待制定
自 2014 年中央一号文件中明确提出“建设以农业物联网和精准装备为重点的农业全程信息化和机械化技术体系，推进以设施农业和农产品精深加工为重点的新兴产业技术研发，组织重大农业科技攻关”以来，南通先后出台了“南通市现代农业发展规划”等政策，推动农业物联网的发展，“中共南通市委南通市人民政府关于建设国家现代农业示范区推动现代农业建设迈上新台阶的实施意见”中明确提出“加强农业信息化基础设施建设，推广农业物联网等信息技术，促进‘智慧农业’的发展”。市委市政府也于 2015 年、2016 年连续两年发文，对南通市各县、市进行考核，要求每县市每年新增 3 个以上物联网应用。但目前南通市没有制定农业物联网发展中长期应用规划，农业物联网的发展均靠示范园区的建设，虽然发展较快，但是不平衡，表现在智能农业建设点较为零散，缺乏统筹性，且智能化水平也不均衡。
2.2 标准体系落后，应用规模有待提高
农业物联网的建设依赖大量的传感器进行环境参数的监测与数据的传输，但是农业应用对象复杂、信息渠道广泛，且目前传感器的使用以进口为主，我国自主研发的传感设备成本较高，导致目前使用中标准缺乏统一性，这就致使物联网市场分割，难以融合，且造成一定的重复开发，提高了企业应用成本。且南通市目前农村科普模式不完善，推广力度小，专业人才匮乏，所以农业物联网规模化程度较低。
2.3 资金投入不足，政策体系尚待完善
南通物联网资金投入主要通过四类渠道，包括：
（1）省级农业信息化、园区建设等项目资金；
（2）市级财政对农业物联网建设的奖励资金；
（3）各县市制定的对农业物联网应用的补助资金；
（4）农业企业自筹自主建设的资金。
近几年各类资金投入约有 300 万元 / 年，并在不断的增加。但目前政府尚未设立财政出资的支持重点技术研发、重点产业发展、重点项目推广的农业物联网发展基金。急需加快制订包括财税、采购、金融、投资、信贷、重大项目建设等一系列政策支撑体系，逐步形成成熟的农业物联网市场盈利模式。
2.4 智能化程度低，自主研发有待加强
目前南通市农业物联网建设中大部分应用的智能化程度较低，如大田作物还未能达到病虫害智能诊断、杂草智能识别及施药；水产养殖物联网应用中仅局限于水温、PH 值、溶氧量等水质基本参数进行监控，未能形成精细喂养及疫病智能诊断。且目前农业物联网中自主研发程度较低，信息感知技术、信息传输技术、信息处理技术均不够成熟。如由于农业环境的复杂性、严酷性等特征，我国农用传感器与 RFID 均面临着数据采集精度问题；由于农产品从田间道餐桌需要时时记录各种状态的信息，产生大量的数据，目前的存储算法保存这些海量数据需要很大的存储空间，所以需改进目前的存储算法，降低存储成本；由于农业智能监控及管理是以农业生物为主体，故需研究更为精确的人工智能算法，以适应农作物畜牧多变的环境。这些问题均制约着农业物联网的产业化发展。
3 南通市农业物联网发展对策
南通市地处长江三角洲，位于我国沿海、沿江 2 条经济带的“T”形交汇点，素有“黄金水道”和“黄金海岸线”之称。独特的区域位置决定了建设具有南通特色的外向型高效农业的优势明显，特别是苏通大桥建成以后，标志着南通市农副产品与上海等大城市全面接轨的优势将更为明显。因此，可以从以下四个方面入手，结合南通地域优势，快速发展农业物联网。
3.1 加强顶层设计，制定发展规划
农业物联网的发展涉及农业现代化、科技创新、信息化技术、质量标准、市场渠道等多方面，触及的部门较多，资源整合与共享问题较为突出，为了减少重复投资，需强化顶层设计，成立专门的南通市物联网发展委员会协调各方面工作，建立部门联动制，按照政府主导、政企联动的模式，组织科研单位、相关信息技术企业、农业生产单位共同参与，为农业物联网的发展创造良好的环境。
3.2 建立运行机制，明确应用模式
鼓励科研院校、高等院校、电信运营商、信息企业等社会力量参与农业物联网项目建设，创建政府主导、政企联动、市场运作、合作共赢的农业物联网应用发展模式，按照需求牵引、技术驱动、因地制宜、突出实效的原则，在大田生产、园林园艺、畜禽水产养殖、温室大棚等领域开展规模化应用，完善农业物联网应用产业技术链，实现农业物联网全面发展。同时，将农业物联网技术培训纳入到农民技能培训规划中，开展直观、实用、通俗易懂的科技培训，推广农业物联网的同时，培养造就一批有文化、懂技术、会经营的新型农民，为物联网产业化发展提供人才保障。
3.3 加大投入力度，实现可持续发展
农业物联网作为农业高新技术具有基础薄弱、一次性投入大、受益面广、公益性强的特点，在当前农业产出效益不高、农民收入水平低、农业信息化市场运作不完善的情况下，迫切需要政府加大投入力度，统筹规划、优先考虑、重点支持农业物联网发展，鼓励、支持社会力量参与物联网的发展和建设工作。
3.4 加快人才培养，提高创新能力
一方面，加强对现有农业物联网科技人员进行知识强化与知识更新，不断提高其技能和为农民服务的能力；同时，联合高等院校，加快对农业物联网专业人才的培养，提高农业物联网的创新能力；另一方面，联合农业物联网应用企业，加强对农业生产经营人员的培训，提高农业物联网技术应用能力；建立人才激励机制，稳定和扩大人员队伍，满足农业物联网发展的人才需求。
