淺析智慧農業的內涵與發展

廖小平

（四川文理學院智能制造學院，四川 達州635000）

一、智慧農業概述

智慧農業的概念最先在美國提出，在20世紀80年代，“精確農業”[1]的概念在美國誕生，經過長時間的實踐，美國農業成為發展“精確農業”最好的國家，為美國經濟發展做出了卓越貢獻，也為“智慧農業”的發展奠定了良好的發展基礎。目前，以物聯網技術為代表的新技術助推美國“智慧農業”發展，新技術的運用使得美國的農業生產處于世界前沿，通過物聯網等新技術發展“智慧農業”，而“智慧農業”又帶動農業產業鏈向更高層次發展。

互聯網應用領域從傳統工業延伸到傳統農業催生了“智慧農業”的發展，同時改變落后的傳統手工業農產品生產、效率低的農業生產管理制度也需要“智慧農業”給予支撐。

目前，研究者對智慧農業的定義非常多。李道亮教授對智慧農業進行了如下定義：智慧農業是以最高效率地利用各種農業資源，最大限度地降低農業成本和能耗、減少農業生態環境破壞以及實現農業系統的整體最優化為目標，以農業全產業、全過程智能化的泛在化為特征，以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯網技術為支持和手段，以自動化生產、最優化控制、智能化管理、系統化物流和電子化交易為主要生產方式的高產、高效、低耗、優質、生態和安全的一種現代農業發展模式與形態[2]。周國民教授對物聯網定義：智慧農業是充分利用信息技術，包括更透徹的感知技術、更廣泛的互聯互通技術和更深入的智能化技術，使得農業系統的運轉更加有效、更加智慧，以使農業系統達到農產品競爭力強、農業可持續發展、農業資源有效利用和環境保護的目標[3]。現階段，“智慧農業”依托先進的現代信息新技術，將互聯網、云計算、大數據等新技術與農業專家知識平臺相融合，通過在各個農業生產現場部署傳感器采集農業生產數據，通過無線傳感網絡傳送到農業專家知識平臺，通過大數據分析監控和管理農業生產的各個流程，實現農業可視化、遠程控制管理、遠程咨詢診斷等智能管理，逐步建立農業傳感網，實現對農業生產過程各個環節的監測和控制，提高農業管理水平，通過農業專家知識平臺中存儲的專家知識，通過統計、篩選、數據比較、優化模型指導農產品生產、銷售。

“智慧農業”處于農業生產的最高階段，是物聯網技術、無線網絡技術、傳感技術等多種新技術在農業生產中的高度融合，使得農業生產信息化基礎更完備，農業信息感知更加透徹，數據資源更加集中，智能控制更加深入，公眾服務更加貼心。將人工智能、機器人服務農業等高新技術與智慧農業相融合，這對建設智慧農業具有重要意義。

二、智慧農業的作用

“智慧農業”處于農業生產的最高階段，可以更高效地改善生態環境。將農田、畜牧、水產等養殖場和農業生產生態環境融為一個整體，通過吸收、總結經驗，精密運算，保障農業生產的生態環境相融合，如為防止土壤板結而采取定量施肥，畜禽糞便必須經過處理才能夠排放，打造最高級的“智慧農業”。

“智慧農業”能夠顯著提高農業生產、銷售等各個環節的經營效率。通過部署在各個農業生產現場的傳感器進行實時監測，收集農產品生產、銷售等環節的數據，利用大數據分析、數據挖掘、云計算等新技術進行多層次、多角度分析，并將分析結果與各種控制設備進行分享，聯動完成農業生產、流通等各個環節的管理。利用人工智能代替人的農業勞作，不僅可以解決日益緊缺的勞動力問題，而且能夠實現農業生產規模化、集約化、工廠化，也能夠提高農業生產對自然環境風險的應對能力，比如自然災害等，使其傳統農業成為具有高效率的現代智慧產業。

三、智慧農業發展方向和模式

在物聯網、云計算等新信息高速發展的背景下，智慧農業的發展被寄予厚望。“智慧農業”是融合了物聯網等多種新技術為一體的全新農業生產方式，將它與人工智能及科學的管理制度相結合，可讓多種新技術在農業生產、農產品流通等領域實現綜合、全面的應用，從而助推農業加速騰飛。

（一）智慧農業發展方向

1.生產領域由傳統的人工生產走向智能生產。（1）在農產品生產領域，傳統的農產品生產，需要大量勞動力，勞動密集型生產活動比較多，“智慧農業”在生成環境，擺脫了人力依賴，通過智能化的設備，構建起集環境監測、作物生長分析、精準過程控制為一體的農業物聯網平臺，根據大數據分析結果改進農業生產工藝、產品類型，進行差異化生產。（2）在農產品生產管理領域，結合各地自然條件，在一些示范園區、大型養殖場，利用現代科學管理方法和先進的管理手段，結合農業物聯網等新技術服務于農產品生產、流通，提高效能。（3）在農產品質量追溯領域，通過物聯網技術、云計算等新技術構建農產品溯源系統。將農產品從選種、育苗到生產、加工等全過程所有信息進行跟蹤記錄并存儲，利用RFID技術對農產品進行查詢認證，追溯生成、流通全程信息。

2.經營領域由單一型向個性化和差異化轉變。傳統的農產品經營主要是在當地進行銷售、再加工，以物聯網、云計算為特點的“智慧農業”打破農產品經營領域的時空地理限制，農產品從生產、流通、再加工等都將得到實時監測，農產品消費者和農產品生產者隨時進行互聯互通，有效地解決了生產者和消費者信息不對稱問題。智慧農業不再局限于單一的農產品，通過發展農業休閑旅游，打造特色農家樂，并通過互聯網銷售農產品，為游客提供個性化的農產品服務，開創農民增收新途徑和農村經濟新業態。

3.服務領域提供精確、動態、科學的全方位信息服務。以物聯網、云計算等新技術打造的“智慧農業”可以為農產品生產者、經營者傳播先進的農業科學知識、科學的管理技能和及時的科技咨詢服務，有效地引導生產者經營好自己的農業生產系統，管理好營銷活動，幫助農業決策者做出正確的決定，增強農業抗自然災害的能力，做好節本增效并提高收益，打通農業產業鏈，讓農業從業者在整個發展過程中收益。

（二）智慧農業發展模式

智慧農業發展模式主要從三個方面進行創新：

1.創新智慧農業產業鏈銜接機制，構建起混合縱向一體化的鏈接機制。將加盟產業鏈的企業組織起來，形成一種長期合作博弈的機制，使得加盟企業能夠風險共擔、利益共享。

2.創新智慧農業組織形式，以構建“企業+園區+基地+農戶”[4]的組織形式為目標。在新的組織形式中，企業處于主導地位，農業園區是關鍵，農戶是生產主體，公司統一制定標準，統一設計，統一管理和控制，建立農業園區是公司統一管理的基礎，以用戶為單一生產主體，可以充分調動生產積極性，自己進行內部分配，決定規模大小。

3.創新經營體制，構建“品牌+標準+規模”的經營體制。農業產業鏈成功與否取決于整個產業鏈的效益，而產業鏈的效益取決于“品牌+標準+規模”的經營體制。農產品品牌是實現農產品價格增值的重要手段，提高農產品的品牌價值是提升整個農產品價值鏈的重要途徑。現階段，農產品短缺的時代早已經結束，現在已經進入農產品品牌時代。優質農產品品牌經營比一般農產品具有更高的價格與市場占有率[5]。

四、智慧農業系統的組成

“智慧農業”系統能夠促進傳統農業向智慧農業轉變，可以實現從農產品種植、收獲、生產、銷售、物流、產品追蹤等實現生產、供應、銷售全流程的控制，覆蓋農業生產、銷售等多個環節。智慧農業可以由三個部分組成：智慧農業生產管理系統、農產品質量保證溯源系統、專家遠程服務系統。

第一，智慧農業生產管理系統。物聯網、云計算構建成智慧型的農業物聯網，通過部署在各個農業生產現場終端傳感器對農產品的生長過程進行全程管理，檢測農作物是否需要添加農藥等物質；利用RFID電子標簽追蹤產品溯源，智慧農業生產管理系統以農業物聯網平臺為載體，保證農產品的質量。生產管理系統的主要功能有：一是數據采集功能，通過各種傳感器采集如溫濕度、土壤酸堿度等數據；二是監控功能，通過安裝視頻等設備對農業生產現場進行采集，傳輸到專家系統對生產情況進行指導；三是數據分析功能，對生產過程中積累的大量數據能夠進行充分的挖掘、分析；四是遙控功能，通過互聯網、物聯網技術實現卷簾、灌溉、風機等遠程遙控。

第二，農產品質量保證溯源系統。通過農產品質量保證溯源系統，可以有效地保證農產品的質量，在生產農產品的各個環節部署RFID閱讀標簽，識別個體，產品篩選，追蹤記錄生產過程等全部實現自動化，通過農業物聯網系統將數據傳輸到檔案數據庫進行更新。實現物流和產品質量的追溯，為消費者提供農產品增值服務，為生產管理者做出正確決定提供及時的數據。農產品質量保證溯源系統的主要功能有：一是安全生產管理；二是流通管理；三是質量監督管理；四是質量追溯。

第三，專家遠程服務系統。通過互聯網技術將部署在各個生產現場的傳感器采集到的數據進行壓縮編碼，傳送給農業專家，專家足不出戶，不用到生產現場，即可實時遠程指導、在線回答疑問等。專家遠程服務系統的主要功能有：一是農產品生產者與農業專家實現雙向音視頻實時溝通功能；二是對農業生產過程實施遠程控制功能；三是綜合服務功能。

五、“智慧農業“的實施途徑

近年來，我國有關部門批準了一批以物聯網技術為基礎的“智慧農業”試點項目，分別在大田作物、設施農業、動物養殖、水產養殖等方面取得了較好的效果。部分省市已構建了農業物聯網云平臺，為農業生產者和政府相關監管部門做出正確決策提供依據，利用物聯網技術采集數據、分析數據來管理農業生產資源，監控農業生產過程。智慧農業帶動了農業發展取得新的突破，今后一段時期發展“智慧農業”可積極采取以下措施。

第一，改善農村落后的信息技術基礎設施，為智慧農業的發展奠定良好的基礎。鼓勵電信運營商、傳感器技術企業、物聯網技術企業、高科技科研院、高等院校以及民間資本公共參與“智慧農業”工程建設，突破制約智慧農業發展的瓶頸技術。選取基礎好、規模大、智能化程度高的行業入手，生產過程做到精細管理，努力實現智慧農業的多領域平衡發展。積極探索新的智慧農業應用服務模式，加快農業物聯網平臺建設，認真做好智慧農業發展頂層設計，加強推進以農業物聯網技術為代表的標準制定的研究工作。

第二，因地制宜發展現代電子商務，推動城市、農村全面參與，為農業插上“智慧”的翅膀。目前，國內電子商務發展迅速，以阿里巴巴為代表的現代電子商務推動社會快速進步，互聯網拉近了生產者與消費者時間與空間的距離。農業生產者需要大量的農資，農資企業要更好地服務農業生產，電子商務可以實現農資生產商與農戶間零距離。目前，入住阿里巴巴、京東等電子商務巨頭的農資企業已有幾百家，上線農資品牌過千家。同時，各農業研究院所推進農業科技服務到農村，各大銀行對農業生產的金融服務也將邁上新臺階，國家正在打造更加互聯互通的農業科技服務云平臺。

第三，積極提高農業從業人員的技能水平，培育“新型智慧農民”，大力建設差異化“智慧農村”。“智慧農村”是一種新型概念，是智慧城市概念的進一步發展和延伸，建設“智慧農村”是大勢所驅，“智慧農村”是指利用智能感知、互聯網、物聯網、大數據等新技術，實現對弄出地理信息和人文信息的數據化，并通過信息時代下新的生產工具和科學技術，促進農民生活水平和質量的改善、農業及相關產業的發展，以及農村社會發展水平的提高[6]。

近年來，“感知中國”“寬帶中國”戰略的實施和網絡提速讓“智慧農村”逐漸從設想走向現實。許多地區先后建立起智慧農民云平臺，新型農民創新創業綜合服務平臺，在這些信息化的平臺上實現在線學習、在線交流、在線管理、專家咨詢、成果推介等。同時，通過創建各類平臺，開辟了集生產管理、知識學習、經驗交流、結果考核于一體的智慧農業體系，各地農業政府部門借助平臺系統構建起綜合、高效的農業知識服務體系，為培育“智慧農民”提供多方位的農業知識及農業技術推廣服務奠定良好基礎。

目前，在一些落后的農村地區，通信、信息技術基礎設施較差，要加大農村地區互聯網的普及，改善農民獲取新技術的渠道，積極開展農民信息技術及相關技能培訓。大多數農村勞動力文化水平偏低，年齡結構偏大，要鼓勵年輕人積極參與“智慧農村”的建設，使返鄉創業人員率先成為“智慧農民”，成為智慧農業建設的主力軍，以智慧農業產業帶領廣大農民共同增收致富。

[1]汪昭軍，馬瑞峻.美國精確農業的推廣服務體系[J].世界農業，2013，(4):100-103.

[2]李道亮.物聯網與智慧農業[J].農業工程，2012，(1):1-7.

[3]周國民.淺議智慧農業[J].農業網絡信息，2009，(10):5-7.

[4]黃學群，李瑾，宋建輝，等.天津現代農業園區發展模式與對策研究[J].中國農業資源與區劃，2012，(6):79-84.

[5]鄭璐，徐惠娟.我國農產品自主品牌建設現狀及對策分析[J].中國林副特產，2008，(4):80-83.

[6]李先軍.智慧農村:新時期中國農村發展的重要戰略選擇[J].經濟問題探索，2017，(6):53-58.