BigBang Core区块链+智慧农业发展的前瞻

 行业动态     |      2020-07-29 23:03

中国是传统的农业大国,农业也是中国传统文化的根基。在2000多年前的春秋战国时期,随着铁器、牛耕的出现,中国农业进入快速发展阶段,先秦农家力主的“农本商末”思想逐渐成为古代中国的基本国策和普遍价值观,汉承秦制,朝代的变更也并未让农业发展停滞,农家也提出农业生产必须根据天时、地利的变化以及农作物的生长规律,采取相应的措施。

明代马一龙曾总结为:“合天时、地脉、物性之宜,而无所差失,则事办而功倍。”以地养地,集约经营的概念奠定了中国数千年的农业文化基础——小农经济下的精细化劳作。

这种相对高水平的耕地利用是由当时的社会体系所决定的。而在农业社会中,因为耕地面积有限,农民也很难扩大生产规模,土地私有制导致的土地兼并又容易引发社会矛盾。在王朝的更替下,土地一次次被重新分配,却始终无法向产业化和规模化发展。17世纪后,中国的农业科学也已经逐渐跟不上西方农业科学的发展(西方地广人稀的特点也成为农业现代化和产业化发展的合适土壤)。

在新中国建国初期,中国的集体化政策对实现社会稳定和短期经济恢复有显著效果。改革开放开始后,集体化经济转型,农民集体成为土地所有权的主体并拥有了更多的自主权。随着新的农用机械、农药化肥等生产要素进入农业领域,生产水平逐年提升。时至今日,虽然中国的现代农业已经有了长足发展,但是“小农经济”的农业思想依然占据主导地位。虽然我们看到了部分科技化、现代化农业项目的迅猛发展,但是也必须承认,中国目前大多数农业生产还停留在低效粗放且小范围的“精细化耕作”阶段。

在生产环节,农业发展规模化不足、资源分配不合理、自动化程度低且过于依赖人工,灾害抵御能力低等都是亟待解决的问题。在农产品的流通环节,供需匹配失衡,环节多、成本高等问题制约了农业产业的整体发展。

但是在BigBang Core对农业的长期调研中发现,中国现阶段农业发展的主要矛盾其实并非表面所看到的这些,更多的是:现代化农业进程与农业治理水平不足的矛盾,以及小农经济与规模化农业协调发展的矛盾。

换句话来说,农业的高速发展更关乎协作方式的改变,中国几千年来演化的农业经济体系以及协作方式,已经不能满足现代农业发展的需要。

农业发展将如何建立新的协作方式;如何实现“小农经济”下的农业产业化;如何将规模化和精细化管理结合才是现阶段农业转型的主要问题。

相较于改革开放四十年来的诸多辉煌成果,中国现代农业的演进过程也同样可圈可点。众所周知,改革开放的大潮起源于以“包产到户”为标志的农村市场化改革,市场化的成果首先便是解决了亿万人民的吃饭问题。70年代,友谊农场引进62台农用机械开启了农业现代化之路。今天,随着越来越多具有自主产权和核心技术的农业机械开发应用,生产力得到解放,农村基础设施、公众服务、农民生活水平方面已经有了明显的改善。

农业机械化在中国现代农业发展过程中的支撑性作用毋庸置疑,甚至现阶段农业现代化的方向也是关于农业机械的社会服务体系搭建和完善。但是,发展近40年的农业机械化的道路却并非未来农业增长的唯一出路。

我们的农业机械化借鉴模仿了发达农业国家的经验。发达国家的农业生产很多已经实现了多种农作物耕、种、收全程机械化,而中国的机械化水平现在依然相对较低。这其实和中国耕地资源紧缺以及土地分布有着很大关系:东部田地多,西南丘陵山地多,北部土地较平坦而南部土地较零碎。总得来说,地形多变,类型多样的土地现状让中国农业发展必然会走上多样化的道路,而不是直接套用发达国家的农业机械化理论。

就如我们前文中所说,实现小农经济下的产业化发展,同时兼顾精细化管理才是当前农业转型的必须,而农业机械化只是其中的一个模块。随着近年来国内物联网、传感器和通信技术的进步与发展,精准农业的概念开始在此基础上孕育。精准农业在丰富农业机械化内涵的同时,也是中国千年来“精细化耕种”文化的体现。精准农业旨在实现对耕种过程的精准控制,对作物长势等各方面情况的监测,以及相对应的灌溉、施肥控制,实现同等投入下的更高收入。

精准农业已经开始逐渐应用物联网、传感器、无人机等技术,实现了一定程度的农业信息化。但精准农业的前期投入较高,对于很多“成本敏感型”型的作物或行业其实也并不友好。农业生产者的部署意愿并不强,而高附加值的农作物也会被相应苛刻的种植环境限制产量。精准农业对改善农业发展或者农业转型更多是种实验性的探索。

所以,农业发展同样也不能单纯的追求精准农业,而是应该在更高层面结合农业机械化和精准农业以及其他现代科技技术发展智慧农业道路。而基于区块链和物联网的智慧农业形态将成为智慧农业转型的基础和契机:

物联网可以改变粗放的农业经营管理方式,提升农业参与者的决策水平,实现产业化的精细管理。而区块链则是提升现代农业协作效率,丰富农业产业链参与者和产业价值的重要手段。

智慧农业是信息技术、物联网硬件设备发展到一定阶段的产物,也是在当前中国农业现状及土地利用情况下的最佳出路。通过对农业生产的智能控制和精细化管理提高农业生产效率,通过对可信数据的精确感知,实现农业的产业化发展,系统提升农业的整体发展。与传统农业、农业机械化或者单纯的精准农业相比,智慧农业属于农业信息化的高级阶段,是物联网等信息化技术在农业发展上的深化应用,也是一次对“可信数据”的价值重塑和全方位利用。

我们通过数据对生产环境进行监测、控制,为农业生产者及各方参与者提供信息化服务,实现高效的标准化、集约化生产。同时,在智慧农业形成的信任体系下,将有更多的生产要素加入其中,并催生出全新的协作方式,甚至前文提到精准农业面临的成本问题,也将在这种协作方式下得以解决。

在多年的探索中,智慧农业的概念其实已近完善。与此对应的“新基建”等网络基础设施以及物联网、区块链等对应技术的高速发展也在补全智慧农业的基础。而2019年以来,农业等各部委出台发布的各种政策,更成为智慧农业最有力的背书。可以这样说,在2020年以前,智慧农业停留在探索实验阶段,而在2020年后,智慧农业已经在科技进步的助力下成为未来中国农业发展的确切蓝图。

2020年,中国农业农村部多次发布农业发展意见,鼓励智慧农业发展。2020年7月,农业农村部发布《关于扩大农业农村有效投资,加快补上“三农”领域突出短板的意见》,意见表示“加快农业农村大数据工程建设,开展农业物联网、大数据、区块链、人工智能、5G等新型基础设施建设和现代信息技术应用,全面提升农业农村数字化、智能化水平。”

同时,意见也鼓励引导社会资本投资农业农村,并加大农业的金融服务力度,包括扩大信用类债券支持乡村振兴的规模;出台普惠金融支持新型农业经营主体发展、创新金融产品和服务;拓宽抵质押物范围,全面推行温室大棚、养殖圈舍、大型农机、土地经营权依法合规抵押融资;鼓励金融机构按照市场化原则,与政府性融资担保机构合作,加大贷款投放力度,农业农村部门要协助提供项目推介等等……我们看到,政府鼓励的农业发展方向与我们前面提及的很多概念都不谋而合,新协作体系的诞生以及多方参与已经有了明确的政策支持。

2020年4月的《社会资本投资农业农村指引》也在鼓励社会资本参与数字农业、数字乡村建设,推进农业遥感、物联网、5G、人工智能、区块链等应用,提高农业生产、乡村治理、社会服务等信息化水平。并支持有实力的社会资本因地制宜探索区域整体开发模式,统筹农业农村基础设施建设与公共服务、高标准农田建设、集中连片水产健康养殖示范建设、产业融合发展等进行整体化投资,建立完善合理的利益分配机制。

同时,《指引》还表示将在政府层面推进数据信息共享:“汇集农业领域基建项目、财政项目,以及各行各业重大项目,形成重点项目数据库,通过统一的信息共享平台集中向社会资本公开发布,发挥信息汇集、交流、对接等服务作用,引导各环节市场主体自主调节生产经营决策。”

物联网、区块链等概念更是多次出现在今年的农业农村部的各类指导意见中:《2020年农产品质量安全工作要点》:建设智慧农安平台,运用大数据、物联网、区块链等现代信息技术推动监管方式创新。《2020年农药管理工作要点》:利用区块链等现代信息技术,加快构建全国统一的质量追溯系统,逐步实现全国农药质量追溯“一张网”,逐步实现农药生产、经营、使用全链条可追溯。

而在土地确权方面,集体资产确权已经开始快速推进。2021年底前,集体资产股份合作制改革将全面完成,农民将集体变为“股民”,小农经济与规模化,产业化的政策性矛盾也将被打破。民间资产、社会资本将能更容易更放心的参与农业的产业化发展。

除了政策的引导和完善,物联网等新基建设施的完善也正在成为智慧农业发展的基础。以蜂窝移动通信技术为主的新一代物联网标准将更好的服务IoT设备,其他各类新技术在各行各业的集中爆发也为农业的转型与发展提供了素材和基础,移动互联网的发展已经可以实现从田间到餐桌的营销转变;大数据技术与云计算,通过与区块链技术的结合,可以建立统一的农业可信数据平台,进而实现海量数据额的智能化供应、管理、存储、分析;卫星遥感技术及视频监控技术则为灾害、趋势分析提供了数据基础,而更多的感知设备及物联网硬件也正向着产业应用的方向发展。以NB-IoT为代表的窄带物联网则能直接改变物联网设备部署的成本难题,基于以上这些,我们有理由相信,智慧农业的时代已经开启。

从2016年开始,BigBang Core就一直在关注智慧农业的发展,期间也参与过不少关于农业物联网项目的搭建和技术服务,所以我们也更清楚智慧农业背后的社会期望和生态变化,我们确定物联网会爆发在离数据最近、最密集的产业。毫无疑问,随着2020年农业部各项政策的发布,曾经桎梏在智慧农业上的诸多限制已经被打开,农业一定会是最适合物联网+区块链落地的领域,新技术背景下的智慧农业将引领一条全新的农业价值链。在这条链上,数据将成为新时代的战略资产,为产业化的智慧农业打造基础。

BigBang Core期望成为智慧农业价值链的打造者和参与者,利用区块链构建农业可信数据平台,并在数据采集,数据存储以及数据应用三个方面不断扩展区块链+物联网智慧农业框架。在BigBang Core的物联网体系中,我们通过LWC硬件产品(包括通用模块和NB-IoT区块链芯片其中芯片)和LWS服务构建了从感知层到传输层的数据结构,之后再针对不同场景开发其应用层,分别对应数据的采集、储存和应用。

BigBang Core感知层主要进行农业生产场景中各种农业生产信息的采集,接收。包括农作物的生长情况、土壤、环境湿度、pH、自然灾害预警等环境信息,以及养殖业中牲畜的健康等数据。通过全面的数据采集,将形成科学的农业数据库,为农业生产提供依据,降低风险,提高农业生产效率。

在传输层,我们将感知层采集的各类信息,通过区块链网络签名、加密、效验封装上链,并提供相应接口。而应用层则能通过公私钥体系对数据实现精细化管理,以去信任的链上数据最大限度地消除信息的不对称,并在链上形成一个完整且流畅的信息流,提高整个产业链的信息透明度和反应能力,进而降低各个参与方及利益相关者的信息门槛,实现整个产业的增值。也只有在此基础之上,各个不同利益方才能真正实现协作。

相较于传统的数据传输和封装方案,基于区块链的数据采集和存储将更加安全。一方面实现了数据主体对数据的主权,另一方面也保证了数据的真实性,为基于数据的应用服务和大数据发掘提供及时有效的数据支撑,进而实现农业领域的各类应用,而这类应用除了能优化农业生产外,还能成为农业金融、借贷以及社会资本参与的基础。

BigBang Core不仅专注于对可信数据的感知采集和可靠传输(这就包括对IoT智能硬件设备的开发以及对已有公链的持续开发),在智慧农业的不同场景我们也在不断实践相应解决方案。

农产品溯源应该是区块链最容易落地的领域,但是在区块链溯源领域,很多方案及场景其实都不能解决“上链行为真实性”问题,也就是说只要存在人为操作空间,链上数据的真实性就会打折扣。而区块链所营造的去信任、可靠防篡改等概念也就没有了依据,所以由区块链+物联网构成的机器信任体系才是更加真实可信的溯源场景。

我们可以通过NB-IoT物联网设备实时土壤结构、天气变化、温度湿度、农药残留等各项环境指标并直接由该设备加密储存于区块链平台,同时建设集下游的农产品加工、物流、销售全流程。每个被授权者都能通过平台清晰了解农产品从生长到交付的所有状态。从生产端到消费者,每一个节点都有详实的数据,真正提升农产品安全性以及食品的安全性。

所谓先进的农业产业管理,并不是考量传感器或者IoT设备的多寡,而是看这种基于数据的管理方式是否减低了农业生产者的决策成本,是否有助于生产者的决策。

从传统农业到智慧农业最大的改变其实是决策环境的改变。曾经农业生产者看天吃饭,其决策能力来源于祖辈的经验传授,而现在的农业生产者所接受的信息量已经远远高于“经验主义”的范畴,反而造成决策难度的增加,所以在数据的采集端就需要进行分类及规划。

首先是通过传感器和IoT设备实现是对区域农用地类型、等级质量指标以及农业水资源水文与水质等指标的进行自动监测和管理,可持续测量,形成连续的数据便于大环境的模型分析。之后才是是通过田间地头的IoT设备实现农业的精细化管理。

比如在农业种植方面通过物联网实现远程病虫害诊断、精准施肥、灌溉、施药等精确控制,进而实现智能测产、农资物流智能配送等功能;在畜禽水产养殖方面,以传感器设备监控水质的溶氧、金属离子含量、总氮、总磷、硬度、PH等一系列指标以及室内温湿度,畜禽的活跃度等指标,同时将此类数据上链形成连续可信数据并设置相应预警,真正减低决策成本,提高弄产品质量安全水平以及疾病防治能力。

总体而言,借助物联网设备和区块链的结合,我们可以通过捕获传感器中的数据来了解农业生产的实时状态。通过预测分析更好的做出与收获有关的更好决策。趋势分析可帮助农业生产者有能力预估农作物收成,物联网设备的监控则帮助农业生产者维持了更好提高了产品的数量和质量。

以上我们所说的主要是农业生产方面,在农业生产过的产业链上,生产者与需求方的信息也存在不透明的问题,在采集端我们通过区块链物联网硬件保证了数据真实性,而这些链上数据将在产业链的上下游企业中得到最大限度的利用。

比如农业生产者、采购商的信用评级,统一的链上数据管理平台将直接减低各个参与方的信任成本,通过采集生产者、加工商、分销商、监管机构、零售商和消费者等各方的真实数据,也让管理系统及供应链变得更加透明,农业生产者将直接看到消费端的反馈从而做出更有利的生产决策。

可信数据在区块链技术加持下将有效提升供应链管理效率。由于数据在交易各方之间公开透明,从而在整个供应链条上也形成一个完整且流畅的信息流,这可确保参与各方及时发现供应链系统运行过程中存在的问题,并针对性地找到解决问题的方法,进而提升智慧农业下供应链管理的整体效率。

智能温室应该是我们前面提及的“精准农业”的重要实践场景,因为温室面积可控,投入产出比较高等原因,智慧温室的发展水平已经非常高,同时也是传感器、近场通信技术、视频识别等技术大展拳脚的场景,针对温室的物联网自动控制设备也相对成熟,远程诊断、温湿度调节、水产含氧量监测、智能灌溉等方式也非常成熟。除了需要大量的传感器设备而造成的成本问题外似乎一切都挺好,但是也正是成本问题,限制了智慧温室以及精准农业的发展。如果我们可以适当的引入一些农业金融产品,也许就会有更多智慧温室以及与其对应的“经济作物”出现。所以智慧农业除了采集端,更重要的也许还是如何引入更多参与者,既实现农业金融化。

在很多人概念中,农业金融和贷款没有什么差别,但实际上,数据化的农业金融才是中国农业突破当前的小农经济思维的重要推手。BigBang Core认为,农业金融的本质是实现数据价值的最大化,数据是帮助生产者精准耕作,提高产量的重要生产资料,但数据并不只是对农业生产者有价值,数据的消费者应该包括产业链上的多个节点,作为数据的主权方,农业生产者有权利去发挥数据的最大价值,但是缺乏流动渠道和管理平台,让数据并没有体现出其应有价值,所以赋予数据金融属性,才能激励更多的参与方加入生产过程,真正实现产业化和规模化。

数据金融的第一个场景就是农业贷款及保险,在小农经济思维下,贷款、或者负债并不被普遍接受,生产者更希望管好自己的一亩三分地,但是在经济利益的刺激下,他们也会扩大生产或者尝试新的农业项目,但是当生产者尝试贷款时,却没有相应的贷款产品,而他们需要分担风险时同样没有保险产品。

贷款实现困难,主要原因并不是缺乏抵押物,而是缺乏信任和对应的抵押机制。对比以往的农业贷款,生产者申请贷款的主要依据和信用信息需要依靠银行、保险或征信机构所记录的相应信息数据。但其中存在着信息不完整、数据不准确、使用成本高等问题。而作为生产资料的农作物、畜禽却无法成为合理的抵押物。

核心问题还是无法解决多方信任,区块链去信任及不可篡改的特性,为这种信任抵押机制提供了可能。而通过IoT设备采集的农产品各项数据,将成为真实的可信抵押物。贷款机构通过调取区块链的相应信息数据即可。与贷款相似,农业保险也通过链上可信数据的查询,而保险机构完全有能力通过气候数据、土地数据等的大环境分析降低自身风险,同时,链上数据也杜绝了骗保行为的出现。

加密体系、时间戳等证明让数据的价值得以确定,数据金融就变得更加具有想象力,以数据建立的起的协作体系也会因金融变得更加牢不可摧,随着更多社会参与者的加入,农业产业化过程也将快速展开。

目前,有很多机构主体也开始探索智慧农业在各分支领域的应用,比如自2018年开始运行的昆山智慧农业平台,现已建立了2000多个数据标准,通过区块链技术的加密算法和分布式存储,将自主采集的气象、环境等公共服务数据,和生产主体上传的用药、施肥等生产数据,整合存储到分布式服务器,信息全面、数据权威。消费者扫一下二维码就能看到全生产过程,包括何时喷洒的农药、农药合不合标准、农药的比例等,都有精准数据体现。而其农产品的年销售额也在这一过程中持续提升。同样以政府主导的仙游县仙游牛樟芝养殖基地、樱花种植基地已经成为福建省首个“区块链+农业溯源”解决方案。

在企业层面,中证科技携手中绿农集团打造国内首个农业溯源区块链BaaS平台,通过农作物生命周期的全数据上链推动农作物的质量管理;2019年9月拜耳作物科学与蚂蚁区块链合作,通过实现种植生产过程数据化,建设农业区块链和价值链新生态。在更早之前,众安科技的“步步鸡”也是区块链溯源的明星项目……

随着区块链技术的普及和物联网通讯技术和硬件的升级,现在已经有越来越多的企业参与到区块链+智慧农业的产业发展中。BigBang Core作为技术型企业,很早就将自己置身的这场亟待开启的历史机遇中,不断思考并规划我们未来会在智慧农业价值链中扮演的角色,不断研发相关的IoT硬件产品和解决方案。相信在不久的将来,BigBang Core 会真正的出现在田间地头、餐桌或是农业供应链中,成为农业生产者、涉农企业以及消费者的利益保障者。