智慧农业是一项集合多门跨领域技术的复杂系统，利用物联网技术、传感技术、标识技术、大数据技术等现代技术，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。

　　2016年，智慧农业被写入“中央一号”文件，标志智慧农业发展已经被纳入到国家顶层设计之中，上升到国家经济战略发展高度。而在2017年，政府更是推出若干政策以支持智慧农业发展，并且政策支持所涵盖的智慧农业领域更广，更加利于智慧农业的发展。

　　然而，智慧农业的发展，尤其是农业养殖/种植环节居高不下的部署成本，给智慧农业的普及带来了严峻的挑战。农产品追溯体系建设的国家政策，给智慧农业的推广落地带来了新的希望。

　　本文首先通过智慧农业典型案例入手，介绍智慧农业发展现状和问题。然后从农产品追溯体系建设政策，到建设技术路线，详细介绍如何基于农产品追溯体系建设推动智慧农业的发展思路。

　　智慧农业典型案例和存在问题

　　中国科学院计算机网络信息中心与中国科学院亚热带农业生态所长期合作将物联网标识应用于畜禽养殖全流程溯源监控。利用不依赖外部运行条件可长期低功耗持续运行、直接佩戴于家禽身上、能自我独立运行集成一体化小型终端系统监测家禽养殖生产环境等。借助物联网标识技术，规范化家禽养殖全流程溯源各参与模块与流程，设计家禽养殖过程中的物联网标识管理体系，构建起一个良性的共享机制信用生态。建设畜禽智能养殖服务平台，面向企业提供远程监测数据采集、数据处理等服务和数据综合分析等增值服务。如图1所示。

　　首先，通过一体化“采集存传”低功耗智能感知终端设备，能在长期无人值守条件下低功耗持续执行监测任务；然后，使用物联网标识技术实现对感知终端和感知数据的统一管理，保障畜禽养殖过程中的感知数据长期持续稳定获取；最后，建立从养殖到消费的供应链全流程溯源监控体系，实现数据资源的统一规范化管理，实现跨领域跨行业数据资源的互联和关联，实现畜禽养殖过程中的溯源数据的不可伪造、不可篡改，构建一个完整的家禽产品溯源信息展示。

　　上面介绍了一个典型的智慧农业的建设方案，利用物联网感知技术，实现对农业生产环节的自动化监测、精准化管理，从而达到农业生产过程的智慧化。然而，这样的智慧农业解决方案，在实际部署实施过程中，面临很多问题和困惑，具体包括如下几个方面。

　　智慧农业基础设施成本高

　　智慧农业基础设施成本高体现在机械设备成本高和信息化成本高两方面。以一个蔬菜大棚为例，部署一套完整的传感采集、图像采集监测系统，成本就要超过1万元。如果加上自动化喷淋灌溉系统，成本要超过10万元。从农村实际发展状况来看，智慧农业的使用主体（农业经营主体）如果不能有效分担成本压力，是很难接受智慧农业的部署推广的。而事实的确如此，目前大多数智慧农业示范都是以政府补贴的形式推动实施的。一旦政府不再为智慧农业的建设和运维买单，智慧农业就很难推广下去。

　　信息数据整合、共享程度低

　　无论是生产阶段、管理阶段、运输阶段还是销售阶段，智慧农业都离不开信息与数据，从智慧农业实际发展现状来看，智慧农业信息数据标准化程度低，数据采集覆盖面不足，农业数据缺乏准确性与权威性。农业信息数据整合程度低，缺乏信息数据共享。智慧农业的正常运转需要自然信息与社会经济信息，如：气候条件、土壤条件、市场信息、生产资料信息、科技信息等。而这些信息的掌控者往往归属于不同部门，又因为制度体制问题导致部门之间的运作相互独立，不能将信息数据进行充分共享，造成信息数据资源的大量浪费与闲置。

　　数据管理和应用水平低

　　当前，智慧农业信息数据过于注重采集，而忽视了信息数据的内在联系与含义。数据分析程度较浅，利用率不足，用于智慧农业生产、管理、运输与销售阶段的信息数据大多为简单的堆砌，而专业性分析的特色数据较少，可用于指导智慧农业发展、协助智慧农业管理与销售的信息不足。

　　农产品追溯体系建设相关政策

　　近几年我国政府十分重视产品质量安全问题，相继出台了多项政策法规文件保障产品质量安全，其中重要产品追溯体系建设就是主要手段之一。

　　2015年12月30日国务院办公厅印发了《关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》（国办发〔2015〕95号），加快应用物联网、云计算等现代信息技术建设重要产品追溯体系，包括食用农产品、食品、药品、主要农业生产资料、特种设备、危险品、稀土7类重点产品。这是党中央、国务院高度重视重要产品追溯体系建设的重要指导性文件，也是重要产品追溯体系建设的纲领性文件。

　　2016年2月16日商务部等七部门联合发布的《关于推进重要产品信息化追溯体系建设的指导意见》（商秩发[2017]53号）中明确了推荐重要产品追溯体系建设的指导思想、基本原则、建设目标和具体保障措施，对推进我国重要产品追溯体系建设有着重大的指导意义。该指导意见表明：将以信息化追溯和互通共享为方向，建设覆盖全国、统一开放、先进适用的重要产品追溯体系。在基本任务中提出要完善追溯标准体系，研制一批追溯数据采集指标、编码规则、传输格式、接口规范等共性基础标准，实现产品追溯全过程的互联互通与通查通识。

　　2016年3月农业部启动了国家农产品质量安全追溯管理信息平台建设工作，拟从纵向打通生产、收购、储藏、运输各环节信息，横向共享责任主体、过程记录、产品检测、执法监管及公众投诉等信息，支撑农产品质量安全监管能力整体提升。

　　2017年10月20日质检总局、商务部等10部门联合印发了《关于开展重要产品追溯标准化工作的指导意见》（国质检标联[2017]419号），明确了重要产品追溯标准化工作的指导思想、基本原则、主要目标和任务、工作对象和保障措施，为全面开展重要产品追溯标准化工作提供了全面科学的政策支持。

　　基于物联网标识技术的农产品追溯体系建设

　　利用国家大力发展农产品追溯的契机，通过对农产品生产、流通、销售过程的全程信息感知、传输、融合和处理，实现农产品“从农田到餐桌”的全程追溯，提升农产品附加值，构建优质优价的良性市场氛围，就能有效地将智慧农业的部署实施成本压力分解下去，促进智慧农业发展形成良性的生态环境。

　　物联网标识技术则是农产品追溯体系建设过程中的核心技术之一。利用标识技术的支撑跨平台互联互通特性，能有效促进农产品生产全生命周期过程中不同环节数据的整合和再利用，进而提升农产品附加值，提高农产品价格，增加农产品收益，从而降低成本压力。

　　物联网标识管理公共服务平台

　　国家发改委在2012年的物联网技术研发及产业化专项中部署了“物联网标识管理公共服务平台”（以下简称标识平台）项目，通过建立全国统一的标识公共平台，打破信息孤岛，支撑物联网跨行业、跨领域、跨平台互联互通，促进物联网有序健康发展。

　　2017年3月，该平台正式通过验收。截至目前，该平台已接入的物联网标识注册量超过670亿条，累计标识解析总量超过49亿次。标识平台可为各种物联网应用提供基础性支撑服务，已在产品追溯、智慧农业、智慧物流、智能制造等领域开展了应用示范，尤其是在智慧农业和农产品追溯领域，该平台能发挥重要的基础支撑作用。

　　农产品全生命周期数据管理

　　在智慧农业的应用中，存在着多种物联网感知设备、多种标识形态，是一个非常典型的基于标识服务实现跨领域互联互通的案例。在这个应用场景中，需要对种植环节中的传感器、摄像头进行标识化管理，需要对农产品进行单品级溯源管理。通过国家标识平台，能准确将其中的标识进行统一管理和服务。消费者只需要扫码查询农产品的溯源码，就能找到该农产品全生命周期中的所有溯源信息，既包括人工录入的生产、流通或销售信息，又包括感知设备自动采集的感知数据信息。

　　在农产品全生命周期追溯过程中，各个应用环节都需要使用到物联网标识技术，如图2所示。在农产品的生产过程，需要为大棚地块、种植农产品、传感器等实体设计相应的物联网标识编码，通过农产品标识编码实现对该产品生长状态（生长过程中温度、湿度、二氧化碳等感知数据）、种植操作（播种、施肥、灌溉）、批次、生产厂商等数据进行追溯，将其农产品标识编码与生产数据信息的地址标识之间的映射关系通过接口向国家标识平台进行相应的注册，标识平台对这些标识进行统一的管理。最后当消费者在通过统一的接口进行农产品标识编码的查询时，基于物联网标识服务找到该农产品在流通过程中的所有追溯信息的地址标识集合，进而访问农产品全生命周期的数据。

　　物联网标识技术打通了农产品全生命周期追溯各个环节，让每一个农产品都有唯一的身份证，并以此为追溯关键字，通过有效的整合和再利用追溯数据，为农产品制定精准营销方案，打造具有高附加值的特色农产品。

　　促进智慧农业的发展

　　基于标识平台支撑农产品全生命周期追溯体系建设将会极大地促进智慧农业的发展。近几年不少农业经营主体生产的绿色农产品遭遇了“优质不优价”的尴尬，而一些消费者愿意花高价买有机农产品却对买到的产品不放心，最重要的原因在于信息不对称。农产品一旦离开产地，就会失去其优质性的判别依据，给假冒产品以可乘之机。而农产品全生命周期追溯通过标识平台汇聚农产品各环节数据，让农产品生产、流通、销售过程透明化，以此重建消费者对农产品的信任。另一方面要健全农产品产地环境、生产过程、收储运销全过程的质量标准体系，用标准、规划来引领农产品优质化。同时着力培育和保护农产品品牌，让品牌成为农产品的担保，以减轻农业经营主体在投入和实施智慧农业建设过程中的压力，提升智慧农业盈利水平，最终促进智慧农业快速发展。

　　通过农产品追溯体系建设促进智慧农业的发展，使用物联网标识技术确保农产品全生命周期数据的互联互通。第一，从顶层设计抓起，搭建发展智慧农业所需的农业物联网标识服务平台，为来之农产品生产、物流、销售等环节的数据提供物联网标识服务，打通各个环节的数据孤岛。第二，利用互联网技术，如大数据、云计算等技术深入挖掘农业数据的潜在价值，并转化为具有价值的商业模式，提升智慧农业盈利水平。最后，充分利用国家大力发展农产品追溯的契机，发挥农产品追溯在智慧农业中的作用，降低智慧农业农产品的成本，促进智慧农业快速发展。

　　作者单位：

　　田野  叶仑  王姝  董丽美  中国科学院计算机网络信息中心

　　冯泽猛   印遇龙    中国科学院亚热带农业生态研究所