“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”關(guān)鍵技術(shù)及展望

戴 晉 張運棟 秦素研 趙月強

（河南省漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，漯河462300）

“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”關(guān)鍵技術(shù)及展望

戴 晉 張運棟 秦素研 趙月強

（河南省漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，漯河462300）

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要走“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”發(fā)展的模式，通過對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新背景、新思路的闡述，說明我國“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，通過對“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”中運用的關(guān)鍵技術(shù)支撐和實踐效果的分析，展望了未來“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”技術(shù)發(fā)展的方向。

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化；“互聯(lián)網(wǎng)+”；關(guān)鍵技術(shù)；展望

“互聯(lián)網(wǎng)+”是把以互聯(lián)網(wǎng)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)成果與社會經(jīng)濟各領(lǐng)域深度融合的過程，“互聯(lián)網(wǎng)+”強調(diào)的是融合、協(xié)同和創(chuàng)新，它推動產(chǎn)業(yè)進步、組織優(yōu)化、效率提升，進而提升實體經(jīng)濟創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更為廣泛的、以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟社會發(fā)展新形態(tài)[1-3]。

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新背景、新思路

1.1現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新背景 “互聯(lián)網(wǎng)+”是現(xiàn)代信息技術(shù)成果的集中體現(xiàn)。20世紀40年代中期，世界上第一臺電子計算機在美國費城誕生；50年代初，第一個計算機網(wǎng)絡(luò)在美國國防部實驗室出現(xiàn)；90年代信息管理系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用于決策支持、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)；21世紀信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。“互聯(lián)網(wǎng)+”是認識現(xiàn)代農(nóng)業(yè)復(fù)雜問題的新手段，是促進農(nóng)業(yè)增長的新引擎，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的新內(nèi)容[4]。

1.2“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”服務(wù)的任務(wù) 促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)營、農(nóng)業(yè)管理，農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推進農(nóng)業(yè)技術(shù)進步、組織優(yōu)化，效率提升和在線化、數(shù)據(jù)化，強化體制機制創(chuàng)新，培育發(fā)展農(nóng)業(yè)信息經(jīng)濟，提升農(nóng)業(yè)信息化水平。

1.3現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn) 自然環(huán)境和資源條件的制約；農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和物質(zhì)裝備的低水平；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的持續(xù)升高；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模狹小、勞動生產(chǎn)率低；農(nóng)業(yè)從業(yè)人員動力不足、知識水平不高。

1.4新思路 我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的目標與現(xiàn)實決定了“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。在資源環(huán)境約束趨緊，農(nóng)業(yè)勞動力供給下降與國外競爭加劇的背景下，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型過程中，如何認識“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”，值得參考的思路是：尋求顛覆性創(chuàng)新，突破非連續(xù)發(fā)展。事物不是連續(xù)發(fā)展的，常常是非連續(xù)的，是螺旋上升的；而創(chuàng)新往往發(fā)生在轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵節(jié)點期，轉(zhuǎn)型的成功與否往往取決于“+”什么，在這時候需要加強顛覆式創(chuàng)新，打破非連續(xù)發(fā)展。解決農(nóng)業(yè)本源問題，進行積木式創(chuàng)新。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展，在內(nèi)部需要不同信息技術(shù)的協(xié)同；外部需要與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的融通。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”運用的關(guān)鍵技術(shù)

“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”不等于單一的農(nóng)業(yè)電子商務(wù)，不等于單一的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，也不等于單一的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)等技術(shù)形態(tài)組成，是線上農(nóng)業(yè)和線下農(nóng)業(yè)高度融合的結(jié)晶，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維實現(xiàn)農(nóng)業(yè)“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”的協(xié)同，經(jīng)濟功能、社會功能、生態(tài)功能、文化功能的統(tǒng)一。“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系支撐、推動著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展[5]。

2.1智能裝備及物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)

2.1.1技術(shù)定義 利用農(nóng)業(yè)機械、傳感器、采集設(shè)備等硬件設(shè)施，通過有線和無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸，開展農(nóng)業(yè)監(jiān)測、控制活動的一種方法和手段。包括了農(nóng)業(yè)感知層、傳輸層和應(yīng)用層系列技術(shù)。

應(yīng)用層技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)軟件與算法（云計算、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘），智能農(nóng)機交互與控制，物聯(lián)網(wǎng)計算與服務(wù)（專家系統(tǒng)技術(shù)）。傳輸層技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點及網(wǎng)關(guān)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)通信和頻管技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)接入與組網(wǎng)技術(shù)（自知組網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)、認知無線電組網(wǎng)技術(shù)）。感知層技術(shù) 傳感器技術(shù)，RFID、條碼等識別技術(shù)，嵌入式智能技術(shù)，小型化和納米技術(shù)，定位技術(shù)（GPS）。

2.1.2能解決的問題 通過這些技術(shù)的應(yīng)用，解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理實現(xiàn)精準化、自動化，有效提高農(nóng)業(yè)資源利用率和勞動生產(chǎn)率；農(nóng)情信息資源監(jiān)測利用與時空信息融合，驅(qū)動農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護利用和監(jiān)測治理；農(nóng)產(chǎn)品市場信息感知技術(shù)取得突破，增強農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測預(yù)警能力；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源方面實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程信息感知和處理，為農(nóng)產(chǎn)品安全提供有力保障。

2.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析與計算技術(shù)

2.2.1技術(shù)定義 依托互聯(lián)網(wǎng)資源，利用大數(shù)據(jù)分析處理方法和云計算模式，開展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺與云計算平臺的建設(shè)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析與挖掘、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息的標準化、農(nóng)業(yè)個性化云服務(wù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化等活動的系列技術(shù)。

2.2.2能解決的問題 （1）提升規(guī)律揭示和知識發(fā)現(xiàn)的能力。數(shù)據(jù)通過從“抽取樣本”到“全部樣本”，更準確、更全面揭示隱藏在農(nóng)業(yè)背后的知識和規(guī)律。（2）提升農(nóng)業(yè)預(yù)測預(yù)警能力。通過對原因性指標、相關(guān)性指標、先導(dǎo)指標的監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢和苗頭，做到“未雨綢繆”。（3）提升管理決策能力。利用大數(shù)據(jù)對動植物病蟲草害、氣象信息、自然災(zāi)害進行監(jiān)測，形成“數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策”機制，有效提高政府部門的應(yīng)急處理能力、安全防范能力和管理決策能力。

2.3農(nóng)產(chǎn)品信息預(yù)測預(yù)警技術(shù)

2.3.1技術(shù)定義 對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、市場運行、消費需求、進出口貿(mào)易及供需平衡等情況進行全產(chǎn)業(yè)鏈的信息采集、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測預(yù)警與信息發(fā)布的全過程。農(nóng)產(chǎn)品預(yù)測預(yù)警信息是政府管理部門、企業(yè)及生產(chǎn)者制定各類政策與行為決策的重要依據(jù)。

2.3.2能解決的問題 （1）數(shù)值化發(fā)現(xiàn)問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)判斷：“作物生產(chǎn)長勢不好”、“干旱缺水缺肥”、“作物出現(xiàn)病蟲害”概念性地講出來容易，但數(shù)據(jù)化地描述問題較難。傳感器和射頻識別、語音識別、指紋識別、人臉識別、虹膜識別、衛(wèi)星遙感擴寬了數(shù)據(jù)獲取渠道，增加不同類型數(shù)據(jù)的交叉驗證，使得單維信息獲取模式變得更加多維，對問題的洞察也就更加全面。（2）模型化分析問題。（3）系統(tǒng)化預(yù)警問題。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理需要持續(xù)性、不間斷、系統(tǒng)化的預(yù)知未來。由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的自然性、區(qū)域性、脆弱性，進行全天候24小時的廣域性、系統(tǒng)性預(yù)警是困難的。

2.4農(nóng)業(yè)綜合信息服務(wù)與管理技術(shù)

2.4.1技術(shù)定義 基于云技術(shù)、可視技術(shù)、語音技術(shù)、多媒體技術(shù)、自媒體技術(shù)等，利用互聯(lián)網(wǎng)及農(nóng)業(yè)信息資源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體提供全面、有效、及時的信息服務(wù)，并融合現(xiàn)代管理理念，為開展農(nóng)業(yè)市場監(jiān)管、農(nóng)村社會治理、生產(chǎn)經(jīng)營管理主體科學(xué)決策提供技術(shù)支撐的方法工具。

2.4.2能解決的問題 （1）提高面向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民的公共服務(wù)水平。實施“全國信息進村入戶平臺”、“12316熱線”、“農(nóng)民手機應(yīng)用技能培訓(xùn)”等信息服務(wù)工程，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)業(yè)體系服務(wù)創(chuàng)新，拓展農(nóng)業(yè)發(fā)展空間，縮小城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝。運用信息手段讓農(nóng)村社會治理精準化，提升涉農(nóng)管理效率和透明度，推動農(nóng)村社會管理水平躍上新臺階，在農(nóng)產(chǎn)品營銷、村務(wù)公開、文化建設(shè)等方面找到新的抓手和解決方案[5]。

（2）構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)市場體系，保障食品安全。運用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯技術(shù)，構(gòu)建各部門協(xié)調(diào)一致的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理機制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、監(jiān)管者和消費者服務(wù)，是加強農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)管的有效方法。

（3）政策制定的科學(xué)性、精準性和有效性。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”了解政策受眾的需求，特別是充分收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體的意見和建議，提高政策的指向性和可操作性；政策實施過程中利用互聯(lián)網(wǎng)提高透明度，推動政策落實到位，及時發(fā)現(xiàn)處置問題；政策實施后利用互聯(lián)網(wǎng)開展政策績效評估，通過網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)測和信息搜集反饋，運用大數(shù)據(jù)分析方法客觀評價政策實施效果。

3 實踐與效果

3.1物聯(lián)網(wǎng)助推智能生產(chǎn) 各地圍繞提升農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)能力，提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動生產(chǎn)率，開展了一系列的物聯(lián)網(wǎng)及農(nóng)機裝備的應(yīng)用實踐。截至2017年，實施了天津、上海、安徽3省（市）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程；推動了北京、黑龍江、江蘇、內(nèi)蒙古、新疆5省（區(qū)、市）國家物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程項目建設(shè)；在8個示范省份陸續(xù)投入資金1.29億元，推動農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品開發(fā)、推廣應(yīng)用等方面取得了一系列成果，建成天津、上海、安徽3個農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺[6]。

3.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)工作發(fā)展迅速 目前，中國每年產(chǎn)生并被存儲的數(shù)據(jù)總量超過800EB（1EB=1024PB=10^18B，艾字節(jié)），相當(dāng)于全人類講過的話160倍，數(shù)據(jù)資源已成為國家新型戰(zhàn)略資源。

3.3大數(shù)據(jù)支撐農(nóng)業(yè)預(yù)測預(yù)警 農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)建設(shè)不斷完善。我國農(nóng)業(yè)科技工作者近年來研發(fā)了多種農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品市場信息采集技術(shù)與設(shè)備，為農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作有效開展提供了強大的實時數(shù)據(jù)信息。

3.4“互聯(lián)網(wǎng)+”助力“三農(nóng)”服務(wù) 互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“三農(nóng)”互通。信息進村入戶成效：覆蓋26省（區(qū)、市）116個縣，建成并運行村級信息服務(wù)站2萬多個；目前已提供公益服務(wù)270多萬人次，開展便民服務(wù)9000萬人次，涉及金額35億元；實現(xiàn)電子商務(wù)交易額近12億元；公益服務(wù)、便民服務(wù)、電子商務(wù)和培訓(xùn)體驗服務(wù)已進到村、落到戶；探索出“聯(lián)盟推進”、“政企社共建”、“1+N”等較為成功的商業(yè)運行模式。

4 對未來“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的展望

“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”技術(shù)支撐體系不斷完善，更加注重技術(shù)研究深度和應(yīng)用系統(tǒng)集成，信息技術(shù)更加切合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身屬性。通過與農(nóng)業(yè)科學(xué)的結(jié)合，形成了具有鮮明農(nóng)業(yè)系統(tǒng)特點的信息技術(shù)方向，如農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)等。更加重視相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)配套與綜合集成，如作物模擬模型，更關(guān)注與植保技術(shù)、施肥技術(shù)等其他農(nóng)業(yè)技術(shù)的結(jié)合[7]。

4.1農(nóng)業(yè)新型傳感器技術(shù) 傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢，一是微型化、智能化和可移動性；二是運用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料，實現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性；三是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類產(chǎn)品，并重視產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

4.2無人系統(tǒng)技術(shù) 在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，類人或動物的機器人往往不如對機械進行智能化和自動化升級高效，無人系統(tǒng)正是這樣一種高效的技術(shù)。無人系統(tǒng)“平臺無人”的特性使其可以代替人執(zhí)行枯燥的、惡劣的、危險的、縱深的任務(wù)，具有機動性強、適應(yīng)能力和生存能力高、無人員傷亡風(fēng)險、制造和維護成本低等優(yōu)點。

4.3全球農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)技術(shù) 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展要想在全球配置資源，必須建立自己的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)查分析系統(tǒng)。新一代的技術(shù)特征是全球農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)，將人工智能新的方法和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法結(jié)合，從全球市場的高度去挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的潛在規(guī)律，讓大數(shù)據(jù)智能邁向新階段。

5 結(jié)論

過去主要靠拼資源、拼消耗的發(fā)展方式將改變。未來生產(chǎn)智能化水平大幅提升，大田種植、設(shè)施園藝、畜禽水產(chǎn)的精準化、智能化、低成本、輕簡化技術(shù)大面積應(yīng)用。將會突破一批大田信息技術(shù)、畜禽水產(chǎn)信息技術(shù)、市場管理信息技術(shù)瓶頸。管理數(shù)據(jù)化水平大幅度提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的在線化、數(shù)字化取得明顯成效，精準化生產(chǎn)經(jīng)營管理成為主要目標。“互聯(lián)網(wǎng)+”促使農(nóng)業(yè)由“高產(chǎn)出”轉(zhuǎn)為“優(yōu)化產(chǎn)出”，“互聯(lián)網(wǎng)+”促使農(nóng)業(yè)由“高投入”轉(zhuǎn)為“精投入”。

[1] 張輝，李文純．河南省“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”建設(shè)面臨的問題及建議[J]．中國種業(yè)，2016（11）：17-18

[2] 李小妹．論我國“互聯(lián)網(wǎng)+種業(yè)”戰(zhàn)略及其實施[J]．中國種業(yè)，2017（3）：13-16

[3] 魏國強．創(chuàng)建六個示范區(qū) 服務(wù)中原經(jīng)濟區(qū)：關(guān)于加快河南省農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的思考[J]．種業(yè)導(dǎo)刊，2011（9）：5-7

[4] 鄭國清，尹紅征，段韶芬．論農(nóng)業(yè)信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[J]．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（11）：39-42

[5] 錢卿．農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和若干建議[J]．上海農(nóng)村經(jīng)濟，2012（7）：17-19

[6] 楊繼瑞，薛曉，汪銳．“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的經(jīng)營思維與創(chuàng)新路徑[J]．經(jīng)濟縱橫，2016（1）：78-81

[7] 曹建軍，黃麗．借力“互聯(lián)網(wǎng)+”邁進農(nóng)業(yè)3．0時代[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2016（10）：44-45

2017-07-20）