智慧農業發展現狀及戰略目標探究

王麗葵

（武漢職業技術學院 湖北武漢 430074）

智慧農業已成為當今世界現代農業發展的主要趨勢。世界許多發達國家和地區的政府和組織已經啟動了一系列智能農業發展計劃。日本于2014年啟動了“戰略創新/創造計劃”，并于2015年啟動了基于“智能機器+現代信息”技術的“下一代農林水產創造技術”。歐洲農業的未來發展方向是農業4.0，其特點是應用現代信息技術和先進的農業機械[1]。

1 全球智慧農業發展現狀

如今，智慧農業已成為世界現代農業發展的主要趨勢。世界上許多發達國家的政府和組織都陸續提出了明智的農業發展計劃。在歐盟FP7計劃的幫助下，英國國家精確農業研究中心實施了一個智能農業項目，開發了一種不用化學農藥即可除草的除草機器人，并實現了從播種到收獲的全過程，共播種了100 英畝。在化學農業領域，加拿大聯邦政府預測規劃局在“新興技術和相關信息”報告中指出，土壤和農作物傳感器、牲畜生物識別技術、變速收獲控制、農業機器人以及封閉的生態系統的機械化農業網絡和垂直（工業化）農業等技術將在5 至10年內用于生產，替代傳統農業。美國經歷了機械化、雜交、化學和生物技術之后，朝著智能農業發展到2020年，美國每個農場平均擁有50 臺連接到物聯網的設備。

農業是國民經濟的基礎，是國民經濟鏈條中最薄弱的一環，我國農業正在從傳統農業向現代農業轉變。發展智慧農業是轉型的契機。在傳統農業中，農業生產受到自然環境的嚴重限制，資源無法得到有效利用。傳統上，農民基于第一手經驗和技能，農業生產的社會化程度很低，農業生產效率低，技術進步緩慢，傳統農業在農業分配和質量控制方面也有許多弊端。現代農業廣泛采用高質量、高產、高效、生態、安全的農業生產和農產品分配所需要的現代科學技術，應用現代工業提供的生產材料、設備和裝備以及運用現代科學的管理方法。我國將互聯網用于農業生產并通過各種傳感器收集信息，監視并提高了生態環境和資源利用的效率，農民及時發現了問題，并查明了問題所在，農業正在從一種依靠以人力資源為中心的、生產模型中孤立的機器的生產模型逐步發展為以信息和軟件為中心的模型[2]。

在第十七屆中國長江農業技術成果交易會上，長江啟動了現代農業標準化生產服務應用系統。它包括現代農業標準生產環境監測預警應用系統、生產設備智能控制應用系統，并查詢包括農產品追溯應用系統在內的七大系統。農業標準生產環境監測和預警應用系統使用最新的互聯網傳感器自動監測環境的溫度、濕度、照度和其他生產要素。農民不需要直接去田間，就可以獲得濕度、光強度等參數，可以在手機上收到生產任務

2 加強互聯網的建設與農業信息平臺

近年來，在政府的大力支持下，中國的智慧農業發展迅速，農村網絡基礎設施得到加強。截至2017年年底，全國行政村寬帶接入率達到96%，農村網民規模達到2.23 億人，城鄉網民比例達到3∶1。截至2019年9月，21 個省市啟動了9 個主要農業大數據試點，借助改進的監測和預警系統，發布了每日農產品批發價格指數以及19 種農產品和5 種產品的每月市場供求報告等。以山東和河南為代表的20 個省市已經實施了傳導系統，將信息輸入鄉村和家庭，1/3 的行政村建立了對農業有用的信息機構，并在不斷提高其綜合農村信息服務能力。在廣東、浙江等14 個省市開展了農業電子商務示范項目，在552 個貧困縣開展了電子商務目標扶貧示范項目，農村綜合示范工程共支持769 個縣，農村網上零售額達到1.3 萬億元，農產品電子商務達到3 000 億元[3]。

3 智慧農業發展目標

智能農業技術實現了農業的三大變革，分別是“機器代替人力”，“計算機代替了人類的大腦”和“獨立技術代替了進口”，以及智能農業生產和網絡水平管理加快信息服務的傳播，降低應用程序的成本，為農民提供個性化、準確、符合實際需求的信息服務，大大提高了農業生產的效率，并帶動了現代農業的發展。

3.1 智慧農業的重點任務

（1）研究開發具有自主知識產權的農業傳感器。傳感器是智能農業的核心技術，而先進傳感器的重要組件（例如激光器、網格等）限制了智能農業的發展，需要研發具有自主知識產權的土壤營養（氮）傳感器、土壤重金屬傳感器、農藥殘留傳感器、農作物營養與疾病傳感器、動物病毒傳感器和農產品質量傳感器。

（2）研發農業機器人。開發可承受高勞動強度，適應惡劣工作環境并能完成高質量工作的農業作業機器人、嫁接機器人、雜草機器人、防潮機器人、噴藥機器人、設施溫室電作業機器人等。

（3）發展農業人工智能。充分利用下一代人工智能開發的歷史機遇，積極開發農業人工智能，專注于農業大數據智能研發，通過深度學習構建農業知識圖譜，實現農作物病蟲害和個體動物的智能識別與診斷，打造智能語音精準信息服務系統并加以研究。

（4）完善智慧農業。研發農業傳感器與設備、智能農業機械設備、農業智能機器人、農業群體智能搜索引擎、農業智能語音服務機器人、農業技術推廣智能工具箱、農業軟件智能化翻新產品，完善農業機械智能生產線、農業商業智能系統，提供農業綜合信息智能服務，完善農業機械智能調度與運行維護，實現農產品質量安全智能監管、農業資源智能監管、農業狀況智能監測與管理等，監控農產品開發和預警系統平臺。

（5）充分利用互聯網在智慧農業中的積極作用。關注物聯網的關鍵技術，利用智能傳感器和現場監視設備構成農業生產全過程和各種作物生長環境數據（例如光、溫度、水、肥料、氣體等）的監視網絡等，獲取作物生長狀態和趨勢數據，深入分析數據之后，實現科學生產。

3.2 加快智慧農業云計算建設

農業監視區分布廣泛，傳感器節點眾多。傳感器節點收集相關的數據信息，并將數據傳輸到接收器節點上，農業物聯網的特點是數據識別量大，無線通信帶寬窄，時效性強。然而，當前的網絡節點具有有限的能量、計算、存儲和通信能力，這極大地限制了節點的聯合意識以及收集、處理和發布信息的效率。

此外，由于農作物的生產周期長且傳感器節點數量眾多，需要頻繁更換電池，成本高。因此，如何有效地節省功率并延長網絡的生命周期是無線傳感器網絡大規模用于農田耕作的重要課題。

中國許多農業網站提供了大量信息，但是，受種種因素的影響，現有數據缺乏科學匯總和標準，從實際意義上講，它們不能夠相互補充并共享，這不可避免地導致重復任務效率低下，資源可用性差，數據混亂以及嚴重重復。移動互聯網、物聯網和云計算快速發展，進入大數據時代，需要將云計算的相關技術與大數據技術相結合，規范相關數據，建立綜合數據基準，整合相關符號和相關規范，實現信息和數據資源的虛擬配置，這是農業大數據資源推廣項目的重要任務，使大數據技術在智能農業的健康發展中發揮強大作用[4]。

3.3 加強技術人才培養

從相關成功案例中汲取教訓，基于多模式、多層次的農業科技家庭項目，以及新型農舍技術教育和太陽能工程項目，開展農舍信息化教育工作。這些教育活動將培育許多新農場，并廣泛使用先進農業技術。物聯網的發展可以通過整合大學、科研機構和農業技術人員培訓企業來加速和促進農業互聯網專業人員的培訓，并提高農業技術的創新能力，建立人才激勵機制，整合和擴大人才隊伍，為更好、更快地發展農業信息化奠定基礎。

加強人才隊伍建設，鼓勵高校針對研究生開設與智能農業相關的課程，引進信息領域的人才，進行相關的科學研究和應用推廣，積極進行技術培訓，培養具有高技術技能的智慧農業促進團隊。

4 結論

協調所有類型的政府資源，為行業從業人員提供政府資源支持。實施幾個圍繞關鍵領域和行業的大型智能農業項目，以增強核心智能農業技術的研究和應用示范，總結經驗，建立可復制和可擴展的模型。我國正處于優化和升級產業結構的重要發展階段，智慧農業面臨非常重要的良好發展機遇。通過無線傳感器網絡、互聯網、專用系統技術的使用以及升級，智能農業不斷以全面的方式改變傳統農業，產生了更多的經濟效益，促進了相關產業特別是第三產業的發展，農業、林業、畜牧業、漁業、服務業和旅游業的快速發展，進一步改善和提升了我國的產業結構，有利于建立更加現代、科學、綠色的產業體系。