縣域智慧農業(yè)發(fā)展現狀及對策研究

王志印 陽輝 曹建生 李樹國 劉海燕

摘要：智慧農業(yè)是利用現代信息技術成果來實現農業(yè)的智能化，是現代農業(yè)發(fā)展的重要方向，是深化農業(yè)供給側結構性改革的新舉措。本文在分析我國農業(yè)發(fā)展歷程的基礎上，重點對河北省元氏縣智慧農業(yè)的發(fā)展現狀進行了分析，闡述了物聯(lián)網技術在元氏縣農業(yè)生產和農產品銷售、監(jiān)管等智慧農業(yè)領域中的應用情況，總結了元氏縣智慧農業(yè)在生態(tài)與經濟建設中取得的成效;同時，針對智慧農業(yè)建設過程中存在的農民文化水平不高、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理、基礎設施薄弱等突出問題，提出了對農民加強科學文化教育、政府制定科學規(guī)劃、加大財政扶持力度等相對應的解決措施，促進了元氏縣智慧農業(yè)的建設與發(fā)展，同時也為其他縣域智慧農業(yè)的建設提供了參考和依據。

關鍵詞：縣域;智慧農業(yè);元氏縣;物聯(lián)網;對策

從傳統(tǒng)農業(yè)到現代農業(yè)轉變的過程中，農業(yè)信息化的發(fā)展大致經歷了電腦農業(yè)、數字農業(yè)、精準農業(yè)和智慧農業(yè)4個過程。智慧農業(yè)把農業(yè)看成一個有機聯(lián)系的整體系統(tǒng)，在生產中全面綜合地應用信息技術[1]。

對于目前推動智慧農業(yè)發(fā)展涉及的關鍵技術主要有4個方面：

3S技術，即RS、GIS以及GPS在農業(yè)領域的應用。El-Kawy等[2]應用中等分辨率TM影像對尼羅河三角洲西部土地資源動態(tài)變化進行監(jiān)測;Maeda等[3]等運用遙感數據和經驗模型在肯尼亞的邰塔山區(qū)實現了地面水分反射蒸發(fā)量的估算;何亞娟等[4]人利用SPOT5遙感數據對廣西扶綏縣的甘蔗進行葉面積指數LAI反演，建立了各生育期甘蔗葉面積指數LAI與產量的相關關系;Feng等[5]用多時空MODIS遙感數據及時監(jiān)測冬小麥凍害的發(fā)生和分布狀況;林韋君等[6]利用GIS實現了大宗農產品數據信息的可視化和規(guī)范化;母金梅等[7]將3S集成技術在應用于我國作物估產、長勢檢測、氣象和病蟲害預報、精細施肥、灌溉等，達到了精準施肥、精確灌溉、節(jié)肥節(jié)水、智能決策等目的。

物聯(lián)網技術，蔡鑌等[8]結合Zigbee無線傳感器網路技術設計了棉花精準灌溉監(jiān)測系統(tǒng);趙玉成等[9]在農田土壤肥力監(jiān)測領域應用無線傳感器網絡， 實現把無線傳感器網絡技術與土壤肥力監(jiān)測相結合，達到提高土壤肥力的目標;朱偉興等[10]基于物聯(lián)網技術開發(fā)了保育舍環(huán)境可視化調控系統(tǒng)，實現精確調節(jié)各保育床內的小氣候環(huán)境;王文山等[11]以物聯(lián)網技術為基礎，研究了山東棲霞果園環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)總體結構，實現了無線組網和數據的遠距離傳輸;頓文濤等[12]利用物聯(lián)網技術收集食品產業(yè)鏈數據，構建食品安全物聯(lián)網體系，實現對食品從源頭到餐桌的各個環(huán)節(jié)進行追蹤監(jiān)管。

云計算技術，該技術主要應用于集約化建設農業(yè)共性技術支撐平臺。例如， 在南京和安徽的某智慧農業(yè)系統(tǒng)中，將智慧農業(yè)系統(tǒng)分成3級。1級是農業(yè)企業(yè)，2級是地縣級農業(yè)部門，3級是省級農業(yè)管理部門。其中，1級農業(yè)企業(yè)存儲和處理農作物養(yǎng)殖和種植數據等農業(yè)生產的一線數據，2級地縣級農業(yè)管理部門存儲和處理農業(yè) “四情”監(jiān)管數據，其數據來源就是縣級平臺從農業(yè)企業(yè)訪問數據，提供數據給省級云計算中心平臺。3級省級農業(yè)管理部門作為云數據中心，處理來源于企業(yè)級、地縣級的數據，存儲和處理例如氣象數據、災情預測診斷及應急反應、農業(yè)資源的評估與管理、作物長勢預測與估產等數據[13]。

大數據技術，通過大數據技術可獲得因農業(yè)生產周期長而復雜的影響因子，指導如何按照需要去實施，就可能保證農業(yè)的正常生產與發(fā)展。即基于當地多年的氣象信息、作物與土壤信息、管理信息、市場流通與消費等信息，經過數據統(tǒng)計、案例對比和模式判別等，從而提供更加智慧的農業(yè)服務[14]。同時，隨著3S技術、物聯(lián)網技術和云計算技術在農業(yè)各領域的滲透和發(fā)展，也將成為大數據技術的數據源。這些數據涉及到生產過程管理數據、農業(yè)資源管理數據、農業(yè)生態(tài)環(huán)境管理數據、農產品與食品安全管理數據、農業(yè)裝備與設施監(jiān)控數據以及大量的遙感、生物實驗數據等[14]。例如，夏于等[15]目前正在研發(fā)的針對全國范圍的小麥苗情物聯(lián)網遠程監(jiān)控系統(tǒng)，已建設上百個監(jiān)控站點。

智慧農業(yè)通過將高新技術運用到農業(yè)生產中，在降低農業(yè)生產成本和能耗的情況下，高效率地利用各種農業(yè)資源，提高了農產品品質，實現了農產品全程管理，并且能減少對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的破壞[16-17]。智慧農業(yè)是現代農業(yè)發(fā)展的需要，也是未來農業(yè)發(fā)展的方向，是推動農業(yè)現代化發(fā)展的引擎。創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，實施科技創(chuàng)新驅動智慧農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，基礎在縣域，活力在縣域，難點也在縣域。經過多年努力，我國縣域科技創(chuàng)新取得了長足進步，對縣域農業(yè)發(fā)展的支撐作用顯著增強，但總體仍然比較薄弱。因此，要發(fā)揮科技創(chuàng)新在縣域農業(yè)供給側結構性改革中的支撐引領作用，強化科技與縣域農業(yè)發(fā)展有效對接，打通從科技強到農業(yè)發(fā)展強的通道，構建多層次、多元化縣域農業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新格局，促進實現縣域智慧農業(yè)發(fā)展。

本文以河北省元氏縣為例，分析智慧農業(yè)在元氏縣的發(fā)展現狀，從而發(fā)現智慧農業(yè)建設過程中存在的問題并提出相應的解決措施，從而促進元氏縣的智慧農業(yè)更科學的發(fā)展，也為其他縣域的智慧農業(yè)發(fā)展提供理論依據和參考。

1元氏縣智慧農業(yè)發(fā)展現狀

元氏縣在智慧農業(yè)建設中主動的應用農業(yè)物聯(lián)網技術，現有大田物聯(lián)網3個，監(jiān)測面積已經有2512hm2。物聯(lián)網技術已經廣泛的應用于元氏縣農業(yè)經營、服務和流通的各個方面。目前，物聯(lián)網技術已經在元氏縣智慧農業(yè)的各個領域得到了廣泛的應用，通過利用現代互聯(lián)技術引領、支撐智慧農業(yè)的建設，推進現代農業(yè)快速發(fā)展，使得元氏縣在智慧農業(yè)的建設上已經走到了河北省的前列，被農業(yè)部評為全國信息化示范基地。物聯(lián)網技術在元氏縣的應用主要體現在以下幾個方面。

1.1農業(yè)生產領域

物聯(lián)網技術通過對海量農業(yè)數據的采集、分析和處理，數據實時監(jiān)測上傳，實現對農業(yè)生產的智能化控制和管理，為農業(yè)生產提供決策[16]。元氏縣通過對2009年以來的測土配方數據進行核對、坐標校對和錄入，建立了土地微量元素查詢、增產建議、施肥建議的測土配方施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過計算機、智能手機、短信服務等方式為該地區(qū)農民提供準確的土壤養(yǎng)分數據，為科學施肥的配方指導，使農戶減少肥料使用上的浪費，同時提高農作物產量，讓農民獲得更高的經濟效益。通過對全市1060個農業(yè)服務專家、土專家和一線服務人員信息數據的收集，建立了農業(yè)滴滴軟件系統(tǒng)，高效的實現云計算服務和農民使用客戶端之間的無縫對接，科學解答農民種養(yǎng)問題。實現了對主要農作物苗情、墑情、病蟲草情以及農作物各生育階段的長勢長相的動態(tài)監(jiān)測和趨勢分析，讓農業(yè)生產逐步實現“靠經驗”到“靠科學”的過度。元氏縣還建立了設施物聯(lián)網2個，通過對大棚環(huán)境參數的準確監(jiān)測、數據的可靠性傳輸、信息智能的處理及設備的智能控制，實現農業(yè)生產的高效管理。

同時，綜合利用衛(wèi)星定位、智慧物聯(lián)網、地理信息、監(jiān)測預警、大數據分析等技術手段，元氏縣建立并應用了智慧農機綜合信息服務系統(tǒng)，實現了農機的遠程智慧調度、跨區(qū)供求智能匹配、農業(yè)機械安全監(jiān)管、農機推廣服務、信息上傳及下達、數據統(tǒng)計及購置補貼公開等功能。系統(tǒng)與石家莊市級平臺實現數據對接，實現了農機智能化、數字化管控。使元氏縣的農機管理進入更加智能化、信息化的時代。

1.2農產品銷售領域

農產品依靠原始的信息手段、銷售手段解決不了銷售難的問題。而利用物聯(lián)網系統(tǒng)中儲存的大量數據，根據農產品的種類和農民所處地域，可精確分析處理并給出實時市場數據，便于農民參考。元氏縣在全縣范圍內應用了農產品價格行情實時監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)與市級平臺對接，實時發(fā)布全國400家大型農副產品批發(fā)市場，蔬菜、水果、水產品等8大類173種農副產品價格行情，科學指導農民定價。同時，元氏縣結合市級三農輿情平臺，緊緊圍繞農產品質量安全“預警、響應、監(jiān)管、追溯”四大環(huán)節(jié)的重點工作，建立了三農輿情監(jiān)測系統(tǒng)，完善質量安全監(jiān)管鏈條，降低全縣農產品質量安全風險。

元氏縣以物聯(lián)網技術為依托，充分利用電子商務的優(yōu)勢，搭建了產品銷售服務網絡[CD2]益農信息社，并建立了益農信息社微商城。益農社電子商城與市級益農信息社農業(yè)電子商務平臺無縫對接，實現數據共享，通過微信這種傳媒方式，結合其快速傳播及簡便等優(yōu)點，為商家提供一個平臺，提供更有效的宣傳。通過微信商城平臺，消費者可以擁有優(yōu)質農產品、農資查詢、選購、互動、訂購與支付的一體化服務。元氏縣通過縣益農社輻射帶動村級益農信息社83家，實現了全縣覆蓋，與淘寶、京東等一批有影響力的電子商務企業(yè)進行深入合作，加強與供銷、廣電合作、發(fā)展有線電視與互聯(lián)網結合，融合發(fā)展不夠成熟的企業(yè)，有步驟地完成整合，實現區(qū)域化共同發(fā)展的模式。

1.3農產品監(jiān)管領域

物聯(lián)網中的射頻識別技術是利用射頻信號實現的自動識別技術，射頻識別技術與互聯(lián)網、通訊等技術相結合，可實現商品跟蹤和信息共享[18]。在農產品行業(yè)中可應用于農產品的跟蹤監(jiān)管和溯源，確保農產品供應鏈的高質量數據交流。此技術能保證農產品來源的清晰，實現產品追蹤，從而實現產品質量的監(jiān)管和追溯[19]。元氏縣基于物聯(lián)網技術，在智慧農業(yè)的建設中應用了3個監(jiān)管追溯系統(tǒng)。農業(yè)投入品監(jiān)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對全縣219家農資經銷店進行電子臺賬和網絡化監(jiān)管，實現對農資生產批發(fā)、零售到最終使用的各個環(huán)節(jié)進行全程監(jiān)管;農產品生產過程的質量和安全管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對全縣種養(yǎng)大戶、家庭農場、合作社和現代化農業(yè)園區(qū)的農業(yè)生產實施監(jiān)控、精準管理和遠程控制，以推進標準化生產，目前完成31家農產品生產、74個農產品生產過程追溯;二維碼追溯系統(tǒng)，系統(tǒng)中建立了農產品質量追溯信息平臺，便于農戶進行追蹤溯源，使農產品“來源可查詢、流向可追蹤、質量可追溯、責任可追究、信息可共享”。通過深入推廣和應用三大監(jiān)管溯源系統(tǒng)，元氏縣實現了農業(yè)產品從生產源頭到消費者餐桌的全程監(jiān)管。

農產品的監(jiān)管離不開政府，因此政府在辦公及執(zhí)法的過程中也要提高效率變得更加智能化，這也是智慧農業(yè)建設中不可或缺的一部分。元氏縣利用互聯(lián)網、移動互聯(lián)網、地理位置等現代信息技術，建立起了農業(yè)綜合在線執(zhí)法系統(tǒng)，系統(tǒng)通過移動智能終端，實現取證、現場辦案、指揮調度等執(zhí)法活動，實現監(jiān)管人員在監(jiān)管執(zhí)法過程中實時與監(jiān)管服務器實現信息查詢和數據交互，提高了監(jiān)管工作效率。元氏縣政府為了簡化行政流程方便群眾，在元氏縣推廣應用了移動辦公系統(tǒng)，辦公系統(tǒng)支持多種數據庫，功能包含政務必備的個人辦公、行政事務等，符合我國電子政務領域若干規(guī)范和要求，系統(tǒng)構成了一個高性能、高可用性、高質量的信息化平臺，提高了工作效率。

1.4休閑農業(yè)領域

智慧農業(yè)中還包含一個重要組成部分，即農業(yè)休閑旅游。農業(yè)休閑旅游是將農業(yè)和旅游業(yè)緊密結合起來，不僅能夠對農業(yè)資源進行開發(fā)，同時也可以為農民家庭創(chuàng)收，實現生態(tài)與經濟效益的最大化。元氏縣有著良好的農業(yè)自然環(huán)境、完善的基礎設施和政府的支持，近年來元氏縣農業(yè)休閑旅游發(fā)展迅速，涌現出了一批集餐飲娛樂、休閑觀光為一體的各具特色的現代生態(tài)農業(yè)園區(qū)和莊園，這些現代農業(yè)園區(qū)和莊園把農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護和經濟發(fā)展緊密結合起來，對優(yōu)化農村產業(yè)結構，促進新農村建設，提供了一個嶄新的發(fā)展理念。

2存在問題及發(fā)展對策

2.1存在問題

基于元氏縣智慧農業(yè)的發(fā)展現狀，在其發(fā)展過程中主要存在以下4個方面的問題。

2.1.1農民科技文化水平較低

元氏縣域內農民的知識文化水平普遍偏低，大部分農業(yè)生產者沒有接受過農業(yè)科學方面的專業(yè)教育和培訓，對農業(yè)生產經營的理解還停留在基礎階段。這些因素在很大程度上影響了元氏縣智慧農業(yè)的進一步發(fā)展。

2.1.2缺乏新型設備和先進技術

智慧農業(yè)建設的初期的投入成本偏高，而農業(yè)生產的周期較長，導致效益回報慢，同時農業(yè)生產的低成本、便于推廣、速見效的技術和設備嚴重缺乏，現有設備價格昂貴并且效率偏低，同時對地形及自然資源環(huán)境要求較高，不便于縣域內大面積應用推廣。

2.1.3缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理

目前，元氏縣還沒有出臺關于智慧農業(yè)發(fā)展的相關政策文件，智慧農業(yè)涉及的領域很廣，對于今后元氏智慧農業(yè)的重點發(fā)展領域、方向是哪里，用何種方式進行推進，政府各級各部門之間如何進行協(xié)同合作等關鍵問題，還缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管理。

2.1.4智慧農業(yè)基礎設施薄弱

元氏縣內大部分地區(qū)的智慧農業(yè)基礎設施相對還較為薄弱。

2.2發(fā)展對策

2.2.1加強對農民的科學文化教育與技術培訓

加大智慧農業(yè)在廣大農民群體中的宣傳力度，讓農民充分認識到農業(yè)智慧化對提高農業(yè)生產效率和增加農民收入的重要作用。政府應重視智慧型農民的培養(yǎng)，建立智慧農民培訓機構，不僅對農民進行農業(yè)生產技術的培訓，而且還要對農民進行物聯(lián)網、互聯(lián)網、農業(yè)電子設備等高新技術和設備的操作使用培訓，并定期赴智慧農業(yè)發(fā)展先進區(qū)域進行參觀交流學習，提高農民的科技知識水平，使農民學習到新技術、新思維，從而轉變農民傳統(tǒng)的生產觀念，讓這些對鄉(xiāng)土文化自信、積極保護農田環(huán)境的農民真正動起來、參與進來，安心種田，自發(fā)創(chuàng)新，成為新時代農業(yè)發(fā)展的排頭兵。

2.2.2加大財政扶持力度與技術研發(fā)

加大智慧農業(yè)的財政扶持力度，對智慧農業(yè)設備實施補貼，并對智慧農業(yè)產業(yè)園區(qū)進行合理的規(guī)劃和布局，科學合理的利用財政資源。支持智慧農業(yè)產業(yè)園區(qū)與高校、科研院所加強合作，選擇農業(yè)生產的關鍵領域、關鍵環(huán)節(jié)集中力量進行設備和軟件的研發(fā)，同時，跟蹤國際智慧農業(yè)發(fā)展前沿和動態(tài)，應用最新的農業(yè)技術，提高農業(yè)生產經營的效益與高質量發(fā)展。

2.2.3科學制定發(fā)展規(guī)劃與頂層設計

結合全國智慧農業(yè)發(fā)展的總體布局來制定縣域智慧農業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和政策，明確政府各級各部門在智慧農業(yè)建設中的職能作用，同時加強部門之間的協(xié)同合作，進行方案的統(tǒng)一規(guī)劃，項目的統(tǒng)一實行，強化政府在智慧農業(yè)發(fā)展中的宏觀調控與頂層設計的作用。

2.2.4加大農業(yè)基礎設施與互聯(lián)網設施建設

地方政府要重點支持農田道路、水利設施等農業(yè)基礎設施的建設工作，為智慧農業(yè)的發(fā)展提供良好的基礎條件。同時，地方政府應聯(lián)合相關部門，大力建設智慧農業(yè)所需要的高速互聯(lián)網設施，不斷完善和更新現代信息技術，實現智慧農業(yè)的高速發(fā)展。

3結語

智慧農業(yè)是現代農業(yè)發(fā)展的新方向，而智慧農業(yè)建設是一項創(chuàng)新性的工作，沒有現成的經驗可以借鑒，也沒有成熟的模式可以照搬，只能在實踐中不斷地探索前行。我國政府對智慧農業(yè)的發(fā)展十分重視，已經出臺了相關的政策文件來支持“十三五”期間智慧農業(yè)的建設?；诨ヂ?lián)網與物聯(lián)網技術的智慧農業(yè)有望在全國200多個現代農業(yè)示范區(qū)內得到快速發(fā)展，促進農業(yè)生產過程的快捷和高效。

作為全國信息化示范基地，元氏縣在智慧農業(yè)的建設中以市級農業(yè)大數據中心為依托，基于互聯(lián)網與物聯(lián)網技術，為農業(yè)生產調控提供科學依據，為農產品銷售提供合理決策，為農產品監(jiān)管提供技術保障，也促進了休閑農業(yè)與鄉(xiāng)村旅游的新發(fā)展，推進了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施。同時，元氏縣在智慧農業(yè)的建設過程中還存在著農民科技文化水平較低、軟硬件設備不齊全、規(guī)劃不到位、基礎設施薄弱等一些現實問題與不足。因此，需要對智慧農業(yè)的發(fā)展進行合理布局，科學規(guī)劃，進一步加大智慧農業(yè)建設力度，不斷完善各個技術環(huán)節(jié)，大力提高農業(yè)生產、加工、銷售的智能化服務水平，實現縣域農業(yè)的智能、綠色、可持續(xù)發(fā)展。

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