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以色列农业物联网发展基本经验与启示

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以色列农业物联网发展基本经验与启示

p基金项目 2015年度江苏省高校哲学社会科学研究重点项目 “物联网与江苏农业现代化路径研究 ”(编号 2015ZDIXM038)。作者简介 燕贵成 (1965),男 ,江苏泰州人 ,学士 ,副教授 ,研究方向 工商管理 ,企业管理 ,E-mail445339694@qq.com;唐春根 (1971),江苏泰州人 ,硕士 ,教授 ,研究 方 向 农 业 经 济 ;胡永盛 (1983),男 ,江西赣州人 ,硕士 ,讲师 ,研究方向 农业经济 。以色列农业物联网发展基本经验与启示 燕贵成唐春根胡永盛(江苏农牧科技职业学院泰州225300)摘要 当前 ,随着物联网技术的不断发展 ,其应用领域也不断扩展 。农业物联网作为物联网技术的重要发展方向之一 ,对农业生产的革新起到了至关重要的作用 。以色列作为农业技术强国 ,通过发展物联网技术 ,不断增强本国农业科技竞争力 ,使农业现代化水平达到国际领先 。以色列在农业物联网技术的发展过程中 ,形成了一套行之有效的发展体系 ,具有较强的国家农业技术发展特色 。通过学习与分析以色列在政府规划指导 、制度创新 、多元市场主体参与以及科技人才等方面的先进经验 ,将有助于提升中国农业物联网水平和加快中国农业现代化发展步伐 。关键词 农业物联网 ;以色列 ;经验DOI10.13856/j.cn11-1097/s.2016.09.031物联网技术在发展中不断拓展着自身的内涵和外延 ,一般认为 ,物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器 、控制器 、机器 、人员和物等通过新的方式联在一起 ,形成人与物 、物与物相连 ,实现信息化 、远程管理控制和智能化的网络 。目前 ,各国均将发展物联网技术作为提升本国科技的重要手段 ,美欧 、日韩 、以色列包括中国等众多国家和地区都高度重视物联网技术的发展和应用 ,并通过政策支持或发展规划对物联网技术进行引导 。而物联网技术的应用领域也不断扩展 ,不再局限于物流领域 ,目前在农业 、工业制造 、交通 、医疗等各领域均取得了明显的应用成果 。从发达国家的实践看 ,物联网在农业领域有着诸多应用 ,主要表现在以下几个方面 首先 ,是生产经营过程的智能化控制和科学化管理 。从目前发展的状况上看 ,通过集成传感器 、无线通讯网络 、辅助决策支持等系统 ,物联网能够帮助农业生产部分实现自动控制 ,从而有效提高劳动生产率 、资源利用率和土地产出率 。其次 ,是物联网技术能够实现农业培育方面的智能控制 。农作物产品的质量系统化的监管 ,快速的信息传递 ,并使农业生产的精481 World Agriculture 2016郾09(总449)细化 、远程化 、虚拟化 、自动化成为可能 。第三 ,是物联网技术推动农业发展向集约型 、规模化转变 。提升农业现代化水平 ,包括实现以人力为中心的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式 ,从而不断提高农业资源利用率和劳动生产率 ,并不断改造传统农业 、提升农业现代化水平 ;此外 ,物联网技术利用传感器节点构成的监控网络实现自动化 、智能化 、远程控制 ,从而提高流通组织化程度的目的 ,促进农业电子商务和现代物流发展 ,促进了农业生产 、经营 、管理 、服务全产业链的深度融合 。以色列土地相对贫瘠 ,但农业发展水平却世界领先 。特别是随着农业物联网的不断普及 ,以色列农业发展呈现出信息化 、自动化以及精细化的发展特征 。而农业物联网也成为以色列农业发展的重要支柱 。对以色列农业物联网发展经验进行深入研究 ,能够更清晰地把握农业物联网发展的规律和特征 ,并为中国推进农业现代化提供重要的经验借鉴 。1 农业物联网技术在以色列的应用① 商务部 ,2014年对外投资合作国别 (地区 )指南 以色列 。农业物联网技术在发达国家的运用已有一定时间 ,许多发达国家还在不断提升农业物联网的技术水平 ,特别是在农业资源监测利用 、农业生态环境监测与评估 、农业生产的有效管理和全渠道进行农业产品安全管理等方面 ,使农业生产水平持续提升(唐珂 ,2013)。以色列农业的高速发展以及现代化的推进离不开物联网技术的快速发展 (郭 久 荣 ,2006),物联网技术在农业精细化管理 、农业生态环境监测以及农业可追溯系统建设等方面发挥了十分重要的作用 ,为提高以色列农业生产效率提供了巨大帮助 。1.1 利用计算机滴灌技术打造节水农业农业生产精细化是物联网发展的重点领域之一 ,以色列农业物联网重点发展了粮食作物的精准种植作业 、果园生产的信息采集 、精准灌溉的有效控制 、农业环境的有效监测和施肥的精细化作业 、畜禽水产养殖的全方位监测网络和系统化养殖等方面的应用 。农业物联网技术主要通过建立远程控制系统与精细化管理系统优化农机资源分配 ,实现自动供料 、自动管理 、自动数据传输和自动报警 ,指导施肥 、施药 、收获等农业生产过程 (陈晓栋等 ,2015)。以色列的滴灌系统是农业物联网技术应用于农业生产精细化的最直接体现 。以色列是严重缺水的国家 ,2/3的国土面积为沙漠 ,全年干旱少雨 ,根据相 关 统 计 ,以色列人均淡水资源占有量不足400m3,是世界上的严重缺水国①。为解决农业生产中水资源不足的问题 ,以色列运用物联网技术打造了一套滴灌节水系统 (王荣莲 ,2010)。该系统由计算机控制 ,依据传感器传回的土壤数据 ,决定何时浇水以及浇水量 ,并通过远程进行监测与判断 ,这一系统既为农业生产节省了稀缺的水资源 ,同时也节约了人力成本 。目前以色列全国80%的地区使用这种灌溉方式 。通过这一灌溉方式 ,以色列农业将节水和病虫害防治真正结合起来 ,大大提高了农业生产的自动化程度 。1.2 通过感应技术实施保护地栽培农业生态环境监测领域是农业物联网主要的应用领域之一 (赵元凤 ,2002),主要是通过利用先进的传感器以及建立在其基础之上的感知技术 、信息融合以及信息传输技术 、互联网监测技术等 ,实现农业信息化平台在农业生产中的全覆盖 。同时 ,通过综合运用高科技手段 ,发达国家普遍构建了先进农业生态环境监测网络 ,自动监测农业生态环境 ,促进了农业生态环境的可持续发展与生产效率的提升 。在以色列 ,农业生态环境监测主要在保护地栽培技术方面 。该项技术在以色列实施面积较大 ,主要 用 于 花 卉 培 养 以 及 蔬 菜 作 物 培 育 (沈 云 亭 ,2010)。这种栽培技术主要表现为自动化防护网棚技术 ,具体体现为农业生产中所应用防暴网 、遮阳网和防虫网等技术 。其中 ,通过电脑控制的防爆网能够有效地防止大风暴雨对农作物的侵害 ,并联动于互联网信息 ,根据所预测的环境变化将暴风雨等自然灾害带来的损失降到最低 。防虫网能够对农业土壤与作物信息进行全面监测 ,有效地防止农业害虫 ,并通过定向消灭技术 ,减少了在农产品生产过程中农药的使用 。遮阳网技术主要基于作物监测信息 ,根据植物不同阶段对光照和温度的要求不同进行调节 ,为了给农作物的生长提供一个优越的生长环境 ,充分满足植物的生长需要 。1.3 实施自动化技术实现农产品规范化储运581 World Agriculture2016郾09(总449)发达国家普遍利用物联网技术建立利用条码 、IC卡 、RFID(射频识别 )等技术进行农产品流通管理的食品可追溯系统 ,借此实现对农产品的个体识别和信息管理 (顿文涛等 ,2013),完整展现每个农产品的详尽信息 。同时 ,通过该技术 ,可以对食品的来源以及生产 、加工 、存储 、运输 、流通 、销售的各个环节进行监管 ,以实现在各个环节控制食品质量 。以色列主要通过物联网技术实现其农产品存放保鲜和农产品的包装的规范化和监管 ,形成了一套世界领先的农产品可追溯系统 (邓启明 ,2009)。以色列的农产品出口收益较高的是花卉 、水果 、蔬菜类 ,对采后保鲜和包装都有着极其严格的要求 ,同时 ,由于需要及时销售到国际市场上 ,需要对运输的各个环节进行准确控制 ,以保证储运时间能够适应农产品保质期的要求 。面对此种情况 ,以色列根据自身的条件 ,研制出了一套农产品 ,特别是花卉和水果的分级技术 ,系统自动对农产品的重量 、尺寸进行分级 ,然后再按照不同的等级进行称重和包装 。通过机器自动进行包装 ,并利用RFID技术为商品进行标识 ,大大提高升了产品储运效率 ,使易腐农产品在24小时内到达销售商手里 。通过这一技术 ,以色列有效提升了产品的质量和新鲜度 ,为本国农产品获取在国际市场上影响力提供了重要支持 。2 以色列建设与发展农业物联网的主要措施2.1 制订宏观发展政策规划和法律法规保障物联网发展由于地理环境与外部因素的巨大压力 ,以色列在建国初期就十分重视农业的发展 ,将 “大力兴农 ,实现自给自足 ”作为国家的一项基本国策 。以色列农业部每年对全国的农业做出总体部署 ,对国家农业进行宏观的指导 。在市场预测 、农业政策 、农业规划和对全国农业的区域部署进行宏观性指导 (潘光 ,2004)。同时 ,为支持和鼓励农业技术 、特别是农业物联网的发展与创新 ,以色列政府通过政策组合 ,包括经济政策和产业政策等 ,以及相应规划促进农业企业进行创新和发展 。以色列政府首先无偿或有偿支持企业的研发投入 ,在微观上对技术创新提供支持 ,同时 ,在政府财政方面 ,以色列研究与开发 (R&D)资金投入多年来持续增长 ,全国研究与发展投入占GDP的比重多年均超过4%,超过诸多技术发达国家 (杜海清 ,2011)。以色列还通过国家立法不断支持农业技术的发展 。早在1984年 ,以色列政府就制定并出台了 工业研究与发展促进法 ,其中特别强调能够应用于农业领域的技术开发 。之后以色列还陆续制定并通过了 投资鼓励法 专利法 工业研究与发展促进法 投资促进法 以色列科学院法 20002010年生物技术产业规划 纳米技术 以色列的国家战略 以色列国家研究与开发理事会法 等法律法规 ,有效地促进了科技的发展 ,为建立高效创新体系提供了有力的法律保障 (刘兴宇 ,2006)。2.2 通过制度创新驱动刺激物联网技术提升农业物联网发展也需要创新制度体系 ,以保障物联网技术能够有效研发并在农业生产广泛推广 。以色列的农业技术发展与其高度发达和集约化的农业科研 、教育和推广体系密不可分 。多年来 ,以色列通过制度创新 ,通过完善科技规划与产业计划 ,形成有效的政策导向机制 ,逐渐形成一套高效的技术产学研发展体系 ,从而提高整个社会的研发水平(曾佐伟 ,2008)。以色列农业科技制度创新的重要方向就是促进产学研密切合作 。其核心是1949年就已经建立的国家科学技术委员会 ,作为中央级的科技管理机构 ,国家科学技术委员会主要负责制定科技政策和宏观研究规划 ,从宏观角度发展与激励技术创新 。同时 ,以色列还通过政府部门间的合作 ,整合各方力量 ,组成国家科技决策和创新活动管理机构 ,全方位多维度推进科技创新活动 。同时 ,首席科学家办公室作为以色列技术重要的孵化器以及科研执行机构 ,在科技体系创新 、资助企业研发 、签署与认证对外科技合作协议 、审批研发项口等方面进行管理 ,并通过严格的管理程序实现技术创新的有效进行 。工业研发中心也是以色列科技创新中的重要一环 ,通过具体实施与推广科技创新和实施研发资助项目和计划 ,实现了产学研的有效结合 (张琼妮 ,2011)。通过各个机构的相互协调配合 ,以色列保障了技术研发与推广的顺利进行 ,为其科技腾飞注入巨大制度驱动力量 。2.3 多元主体共同推动农业物联网的社会发展农业物联网技术的推广不仅需要政府相关部门681 World Agriculture 2016郾09(总449)推动 ,更需要社会的广泛参与 。以色列在农业物联网技术推广过程中十分重视多元主体的共同推动 ,以色列目前已建立一整套紧密配合的农业研究和推广体系 ,通过政府部门 、科研机构和农业合作组织的共 同 推 动 ,实 现 技 术 的 推 广 与 运 用 (贾 丽 慧 ,2012)。需要特别说明的是 ,作为政府机构的以色列科技部本身不负责研发 ,技术推广则主要依靠市场机制进行推动 ,政府是制定引导政策者 ,是农业生产者在技术推广与应用中的有效支撑 ,而不是 “运动员 ”。广大电信运营商 、IT公司等农业物联网企业则是农业物联网建设的主要推广媒介 (江 沿 ,2007)。这极大地缩短了技术成果产业化的时间 ,很多科技创新往往能在第一时间转化为生产力 ,这也使以色列的农业科技能够一直走在世界前列 。同时 ,以色列在农业生产经营方面主要采取较为独特的集体农场 (基布兹 )和农业合作社 (莫沙夫 )形式 ,该组织主要由多家集体农场和农业合作社联合组建的区域合作组织形成 ,这些农业经营主体更加关心并追求农业生产经营的质量和效益 ,对应用农业物联网技术的愿望更加强烈 ,并且可以为应用农业物联网技术提供必要的资金和技术支撑(邓启明 ,2009)。这就为在农业技术推广过程提供了很强的动力支持 ,也为农业物联网技术普及提供了重要的主体参与力量 。此外 ,以色列农业技术企业还十分重视国际合作 。目前以色列同时参加欧盟研发框架计划 (FP)和尤里卡 (EUREKA)计划 ,并与各主要国家建立了密切的合作关系 ,不断利用国际资源与国际交流拓宽本国农业物联网技术的发展渠道 (张 琼 妮 ,2011)。2.4 利用风险投资促进农业技术发展由于农业物联网技术投入资金高 ,风险较大 ,增加了许多企业特别是中小企业的进入门槛 。为解决市场失灵问题 ,促进技术发展 ,1993年以色列政府投资1亿美元风险资金创设YOZMA基金 ,该基金主要用于引导民间资金 ,以使得更多的商业性创业投资基金参与其中 ,通过乘数效应对创业企业的资本支 持 。同 时 ,为更好地刺激市场主体参与 ,YOZMA基金 于1997年 实 现 了 私 有 化 (刘 兴 宇 ,2006)。当前YOZMA项目对刺激以色列风险投资产业的发展发挥了重要作用 ,一方面 ,该基金的建立有效地推进了国内风险投资产业的发展 ,为后续风险资金的注入提供了参考 。另一方面 ,科技风险资金也保证了科技成果在前期能够获得足够的资金 ,以实现加速科技研发向科技成果的转化 ,并使得产学研创新链连接更为紧密 。2.5 加大人才培养力度为物联网技术研发提供原动力作为技术创新中最根本的要素 ,科技人才的教育投入一直受到以色列政府的重视 ,为科技创新提供源源不断的人才保障 。多年来 ,以色列的教育经费投入维持占GDP比例的8%~12%,高居世界前列 (潘光 ,2004)。高占比的教育投入集聚了以色列的人才资源 ,科技人才占总人口比重持续上升 。在农业技术人才培养方面 ,以色列为了加大对农业科技的研发 ,特别设立了农业 、食品和环境学院 ,并以希伯来大学为主要的高科技农业人才培养中心 。以色列政府每年投入大量的资金给希伯来大学农学院 ,用以支撑以色列的农业科技的研究与开发 ,为农业技术的进步提供了源源不断的动力 。目前 ,以色列农学院的农业教育涵盖面积广泛 ,涉及农业的各个领域 ,对农作物的良种培育 、农业化学制剂 、食品生产工艺 、食品安全科学 、农畜的品种改良和饲养工艺 、农作物的栽培种植以及农业病虫害的防治等 。同时 ,农学院为迎合本国的农业发展 ,积极配合农产品市场进行研究 ,这使得农学院的大批毕业生有着很强的市场意识 (华春雨 ,2011)。有力的人才培养措施使得以色列农业科技人才储备雄厚 ,得以在农业科技的国家竞争中处于领先地位 。3 以色列农业物联网发展对中国农业现代化发展的经验借鉴以色列农业物联网发展经验对中国不断推进农业现代化水平 ,实施科技兴农战略有着重要的借鉴作用 。特别是在制度创新 、多元主体参与 、人才培养等方面 ,能够为中国发展农业物联网提供重要的国际发展经验 。3.1 中国农业物联网技术的发展与应用中国当前的农业物联网发展水平与世界先进水平在不断地接近 ,主要原因在于政府对物联网技术的高度重视 。2013年 ,国务院发布 关于推进物联网有序健康发展的指导意见 ,为物联网发展指明了781 World Agriculture2016郾09(总449)方向 。其中 ,农业物联网在作为物联网技术的重要发展方向之一被专家和科技工作者视为物联网技术的重 要 突 破 口 。而 陈 晓 栋 等 (2015)、汪 懋 华(2010)等的研究表明 ,农业物联网技术在中国主要应用于设施农业 、水产养殖 、畜禽养殖和大田作物4大领域 。从技术功能上看 ,主要应用在精准化农业生产管理 、农产品安全溯源 、农产品智能储运以及远程自动化农业生产管理4个方面 。但是 ,当前中国农业物联网在发展中也面临诸多问题 ,如张琛驰 (2012)指出 ,当前中国农业物联网发展模式不够清晰 ,存在产业化程度低 、农产品流通市场化程度低 、农业现代化水平低 、农村金融不 完 善 、农 业 科 技 普 及 不 完 善 等 问 题 。唐 珂(2013)也指出 ,目前中国面临农业精细化 、自动化程度较低的现状 ,物联网应用环境不完善的现状 。这些不足之处需要通过有效的政策安排与制度措施进行改善 。3.2 中国推进农业物联网发展的措施3.2.1 政府制定主导政策农业物联网技术的提升也离不开政策的支持与保障 。以色列的发展经验表明 ,在农业物联网的发展过程中 ,政府应重视制订农业物联网发展的战略规划 ,从宏观角度对技术发展进行要求 ,以实现加快农业物联网技术创新 、推动农业现代化进程的目标 。为此 ,中国政府应特别重视顶层设计在农业物联网发展中的重要意义 ,以实现农业物联网技术的有效提升 。一些学者从这一角度对中国未来的物联网发展提出建议 。其中 ,袁学国 (2014)认为 ,为保障农业物联网的发展与技术创新 ,应从政府角度建立适应物联网新技术的行政管理模式 ,统筹各部门的力量 ,形成信息传输通畅的现代行政管理体系 。而李奇峰等 (2014)认为在为农业物联网提供优惠政策的同时 ,也应探索成熟的商业应用模式 ,实现农业物联网全面发展 。李强等 (2012)则提出在农业物联网相关政策的制定中 ,应充分考虑到现代农业经营制度 、现代农业支持保护体系的发展方向 ,通过农业示范区 ,有计划 、有步骤地扎实推进农业物联网建设 。3.2.2 通过创新制度安排促进技术发展以色列推进农业物联网发展的经验中 ,有效的制度安排与规划是其发展的关键 。针对中国国情 ,许多研究从制度安排上提出了提升农业物联网技术的方法和手段 。其中 ,张琛驰 (2012)认为农业物联网的发展首先要得到技术上的支持 ,只有这样农业物联网才有可能实现 。许世卫 (2013)也认为农业物联网相关标准的研究与制 (修 )订工作是农业物联网发展的关键 ,需要有统筹地开展农业物联网核心 理 论 与 共 性 技 术 的 研 究 。而 张 凌 云 ,薛 飞(2011)等人则提出应建立传感器信息采集等国家标准来解决农业物联网技术支撑的应用难点 。3.2.3 多元市场主体参与从以色列推进农业物联网发展的历程上看 ,多元主体参与是发展的关键 。李强 (2012)认为 ,中国在农业产业化进程中 ,应特别重视包括龙头企业 、专业大户 、农业经济合作组织等新型农业组织在技术创新 、人力资源整合和资金利用等方面的具体情况与优势 ,通过多元化主体的分工与协作 ,有效提升农业技术的推广与利用水平 。目前 ,中国农业经营主体面临着重大机遇期与调整期 ,以专业大户 、家庭农场 、农业经济合作社和龙头企业等为代表的新型农业经营主体迅速发展 ,随着规模的扩大和对效益的关注 ,他们对农业新技术特别是农业物联网技术的推广与运用需求更加强烈 ,将为农业物联网技术的发展提供有力支持 。同时 ,市场参与也十分关键 。以色列风险投资的成功案例表明 ,建立多元化的投融资渠道 ,积极调动社会资本 ,能够为农业物联网发展注入巨大动力 。张琛驰 (2012)认为 ,中国需要改善农业投资环境 ,充分发挥孵化器的作用 ,建立大量专业的农业技术孵化器 ,并吸引投资支持农业企业技术革新 ,推动技术的转化和进步 。3.2.4 注重农业物联网人才培养以色列的农业人才培养经验值得中国学习 。袁学国 (2014)提出农业物联网人才队伍建设可以从培养 、引进 、使用等多方面努力 ,并特别指明在农业物联网科技创新体系建设中 ,应重视引进海外人才 ,并培 养 学 科 带 头 人 及 人 才 团 队 。而 葛 文 杰(2014)认为 ,中国应重视农业物联网人才的专业性与实践性培养 ,根据现实需要 ,统筹安排农业物联网人才的培养机制 ,加强如农业科技创新与研发平台 、农业物联网研究实验室等新型知识创新平台建881 World Agriculture 2016郾09(总449)设 ,推进农业物联网技术更好更快发展 。参考文献陈晓栋 ,原向阳 ,郭平毅 ,等 ,2015.农业物联网研究进展与前景展望 [J].中国农业科技导报 (17).邓启明 ,黄祖辉 ,胡剑锋 ,2009.以色列农业现代化的历程 、成效及启示 [J].社会科学战线 (7).杜海清 ,2011.以色列 创新 强 国 的 典 范 [J].科 技 智 囊(2).顿文涛 ,赵玉成 ,崔如芳 ,2013.利用物联网技术构建食品安全管理体系 [J].农业网络信息 (7).顿文涛 ,赵玉成 ,朱伟 ,等 ,2013.物联网在现代化农业中的应用 ,[J].农机化研究 (12).高建华 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