智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略目標(biāo)探究

王麗葵

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北武漢 430074）

智慧農(nóng)業(yè)已成為當(dāng)今世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。世界許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的政府和組織已經(jīng)啟動(dòng)了一系列智能農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃。日本于2014年啟動(dòng)了“戰(zhàn)略創(chuàng)新/創(chuàng)造計(jì)劃”，并于2015年啟動(dòng)了基于“智能機(jī)器+現(xiàn)代信息”技術(shù)的“下一代農(nóng)林水產(chǎn)創(chuàng)造技術(shù)”。歐洲農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展方向是農(nóng)業(yè)4.0，其特點(diǎn)是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械[1]。

1 全球智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

如今，智慧農(nóng)業(yè)已成為世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。世界上許多發(fā)達(dá)國家的政府和組織都陸續(xù)提出了明智的農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃。在歐盟FP7計(jì)劃的幫助下，英國國家精確農(nóng)業(yè)研究中心實(shí)施了一個(gè)智能農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，開發(fā)了一種不用化學(xué)農(nóng)藥即可除草的除草機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了從播種到收獲的全過程，共播種了100 英畝。在化學(xué)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，加拿大聯(lián)邦政府預(yù)測(cè)規(guī)劃局在“新興技術(shù)和相關(guān)信息”報(bào)告中指出，土壤和農(nóng)作物傳感器、牲畜生物識(shí)別技術(shù)、變速收獲控制、農(nóng)業(yè)機(jī)器人以及封閉的生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)械化農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)和垂直（工業(yè)化）農(nóng)業(yè)等技術(shù)將在5 至10年內(nèi)用于生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。美國經(jīng)歷了機(jī)械化、雜交、化學(xué)和生物技術(shù)之后，朝著智能農(nóng)業(yè)發(fā)展到2020年，美國每個(gè)農(nóng)場(chǎng)平均擁有50 臺(tái)連接到物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)鏈條中最薄弱的一環(huán)，我國農(nóng)業(yè)正在從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是轉(zhuǎn)型的契機(jī)。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到自然環(huán)境的嚴(yán)重限制，資源無法得到有效利用。傳統(tǒng)上，農(nóng)民基于第一手經(jīng)驗(yàn)和技能，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的社會(huì)化程度很低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低，技術(shù)進(jìn)步緩慢，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)分配和質(zhì)量控制方面也有許多弊端?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)廣泛采用高質(zhì)量、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品分配所需要的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)提供的生產(chǎn)材料、設(shè)備和裝備以及運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)的管理方法。我國將互聯(lián)網(wǎng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并通過各種傳感器收集信息，監(jiān)視并提高了生態(tài)環(huán)境和資源利用的效率，農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題，并查明了問題所在，農(nóng)業(yè)正在從一種依靠以人力資源為中心的、生產(chǎn)模型中孤立的機(jī)器的生產(chǎn)模型逐步發(fā)展為以信息和軟件為中心的模型[2]。

在第十七屆中國長(zhǎng)江農(nóng)業(yè)技術(shù)成果交易會(huì)上，長(zhǎng)江啟動(dòng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。它包括現(xiàn)代農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)用系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備智能控制應(yīng)用系統(tǒng)，并查詢包括農(nóng)產(chǎn)品追溯應(yīng)用系統(tǒng)在內(nèi)的七大系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警應(yīng)用系統(tǒng)使用最新的互聯(lián)網(wǎng)傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度、濕度、照度和其他生產(chǎn)要素。農(nóng)民不需要直接去田間，就可以獲得濕度、光強(qiáng)度等參數(shù)，可以在手機(jī)上收到生產(chǎn)任務(wù)

2 加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)

近年來，在政府的大力支持下，中國的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施得到加強(qiáng)。截至2017年年底，全國行政村寬帶接入率達(dá)到96%，農(nóng)村網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到2.23 億人，城鄉(xiāng)網(wǎng)民比例達(dá)到3∶1。截至2019年9月，21 個(gè)省市啟動(dòng)了9 個(gè)主要農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)試點(diǎn)，借助改進(jìn)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)布了每日農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)價(jià)格指數(shù)以及19 種農(nóng)產(chǎn)品和5 種產(chǎn)品的每月市場(chǎng)供求報(bào)告等。以山東和河南為代表的20 個(gè)省市已經(jīng)實(shí)施了傳導(dǎo)系統(tǒng)，將信息輸入鄉(xiāng)村和家庭，1/3 的行政村建立了對(duì)農(nóng)業(yè)有用的信息機(jī)構(gòu)，并在不斷提高其綜合農(nóng)村信息服務(wù)能力。在廣東、浙江等14 個(gè)省市開展了農(nóng)業(yè)電子商務(wù)示范項(xiàng)目，在552 個(gè)貧困縣開展了電子商務(wù)目標(biāo)扶貧示范項(xiàng)目，農(nóng)村綜合示范工程共支持769 個(gè)縣，農(nóng)村網(wǎng)上零售額達(dá)到1.3 萬億元，農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)達(dá)到3 000 億元[3]。

3 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)

智能農(nóng)業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的三大變革，分別是“機(jī)器代替人力”，“計(jì)算機(jī)代替了人類的大腦”和“獨(dú)立技術(shù)代替了進(jìn)口”，以及智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)水平管理加快信息服務(wù)的傳播，降低應(yīng)用程序的成本，為農(nóng)民提供個(gè)性化、準(zhǔn)確、符合實(shí)際需求的信息服務(wù)，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，并帶動(dòng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.1 智慧農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)任務(wù)

（1）研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)傳感器。傳感器是智能農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)，而先進(jìn)傳感器的重要組件（例如激光器、網(wǎng)格等）限制了智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展，需要研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的土壤營(yíng)養(yǎng)（氮）傳感器、土壤重金屬傳感器、農(nóng)藥殘留傳感器、農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)與疾病傳感器、動(dòng)物病毒傳感器和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量傳感器。

（2）研發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)器人。開發(fā)可承受高勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)惡劣工作環(huán)境并能完成高質(zhì)量工作的農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)器人、嫁接機(jī)器人、雜草機(jī)器人、防潮機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、設(shè)施溫室電作業(yè)機(jī)器人等。

（3）發(fā)展農(nóng)業(yè)人工智能。充分利用下一代人工智能開發(fā)的歷史機(jī)遇，積極開發(fā)農(nóng)業(yè)人工智能，專注于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能研發(fā)，通過深度學(xué)習(xí)構(gòu)建農(nóng)業(yè)知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物病蟲害和個(gè)體動(dòng)物的智能識(shí)別與診斷，打造智能語音精準(zhǔn)信息服務(wù)系統(tǒng)并加以研究。

（4）完善智慧農(nóng)業(yè)。研發(fā)農(nóng)業(yè)傳感器與設(shè)備、智能農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備、農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人、農(nóng)業(yè)群體智能搜索引擎、農(nóng)業(yè)智能語音服務(wù)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣智能工具箱、農(nóng)業(yè)軟件智能化翻新產(chǎn)品，完善農(nóng)業(yè)機(jī)械智能生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)商業(yè)智能系統(tǒng)，提供農(nóng)業(yè)綜合信息智能服務(wù)，完善農(nóng)業(yè)機(jī)械智能調(diào)度與運(yùn)行維護(hù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全智能監(jiān)管、農(nóng)業(yè)資源智能監(jiān)管、農(nóng)業(yè)狀況智能監(jiān)測(cè)與管理等，監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)和預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)。

（5）充分利用互聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的積極作用。關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，利用智能傳感器和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視設(shè)備構(gòu)成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程和各種作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)（例如光、溫度、水、肥料、氣體等）的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)等，獲取作物生長(zhǎng)狀態(tài)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)，深入分析數(shù)據(jù)之后，實(shí)現(xiàn)科學(xué)生產(chǎn)。

3.2 加快智慧農(nóng)業(yè)云計(jì)算建設(shè)

農(nóng)業(yè)監(jiān)視區(qū)分布廣泛，傳感器節(jié)點(diǎn)眾多。傳感器節(jié)點(diǎn)收集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌鞴?jié)點(diǎn)上，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)識(shí)別量大，無線通信帶寬窄，時(shí)效性強(qiáng)。然而，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有有限的能量、計(jì)算、存儲(chǔ)和通信能力，這極大地限制了節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合意識(shí)以及收集、處理和發(fā)布信息的效率。

此外，由于農(nóng)作物的生產(chǎn)周期長(zhǎng)且傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，需要頻繁更換電池，成本高。因此，如何有效地節(jié)省功率并延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模用于農(nóng)田耕作的重要課題。

中國許多農(nóng)業(yè)網(wǎng)站提供了大量信息，但是，受種種因素的影響，現(xiàn)有數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)匯總和標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)際意義上講，它們不能夠相互補(bǔ)充并共享，這不可避免地導(dǎo)致重復(fù)任務(wù)效率低下，資源可用性差，數(shù)據(jù)混亂以及嚴(yán)重重復(fù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算快速發(fā)展，進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，需要將云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，規(guī)范相關(guān)數(shù)據(jù)，建立綜合數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，整合相關(guān)符號(hào)和相關(guān)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)資源的虛擬配置，這是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源推廣項(xiàng)目的重要任務(wù)，使大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展中發(fā)揮強(qiáng)大作用[4]。

3.3 加強(qiáng)技術(shù)人才培養(yǎng)

從相關(guān)成功案例中汲取教訓(xùn)，基于多模式、多層次的農(nóng)業(yè)科技家庭項(xiàng)目，以及新型農(nóng)舍技術(shù)教育和太陽能工程項(xiàng)目，開展農(nóng)舍信息化教育工作。這些教育活動(dòng)將培育許多新農(nóng)場(chǎng)，并廣泛使用先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以通過整合大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)企業(yè)來加速和促進(jìn)農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人員的培訓(xùn)，并提高農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新能力，建立人才激勵(lì)機(jī)制，整合和擴(kuò)大人才隊(duì)伍，為更好、更快地發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化奠定基礎(chǔ)。

加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，鼓勵(lì)高校針對(duì)研究生開設(shè)與智能農(nóng)業(yè)相關(guān)的課程，引進(jìn)信息領(lǐng)域的人才，進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)研究和應(yīng)用推廣，積極進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)具有高技術(shù)技能的智慧農(nóng)業(yè)促進(jìn)團(tuán)隊(duì)。

4 結(jié)論

協(xié)調(diào)所有類型的政府資源，為行業(yè)從業(yè)人員提供政府資源支持。實(shí)施幾個(gè)圍繞關(guān)鍵領(lǐng)域和行業(yè)的大型智能農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，以增強(qiáng)核心智能農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究和應(yīng)用示范，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建立可復(fù)制和可擴(kuò)展的模型。我國正處于優(yōu)化和升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要發(fā)展階段，智慧農(nóng)業(yè)面臨非常重要的良好發(fā)展機(jī)遇。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、專用系統(tǒng)技術(shù)的使用以及升級(jí)，智能農(nóng)業(yè)不斷以全面的方式改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，產(chǎn)生了更多的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)特別是第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、服務(wù)業(yè)和旅游業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)一步改善和提升了我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，有利于建立更加現(xiàn)代、科學(xué)、綠色的產(chǎn)業(yè)體系。