智慧農業視域下5G技術應用策略研究

摘要：文章基于智慧農業發展視角，分析了5G技術在智慧農業自動作業調控、數據獲取感知、物流追溯、產品銷售等方面的促進作用，探討了5G+智慧農業在種植、養殖、資源化利用、質量安全、智慧監管等方面的技術應用、發展目標與可操作性，以期能夠針對農業管理細碎化、智慧農業技術有效供給不足，為健全完善5G+智慧農業技術體系提供有益的建設思路。

關鍵詞：數字化；5G智能化；信息化建設；智慧農業

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.047

中圖分類號：TN 929.5" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）04-0-03

Research on the Application Strategy of 5G Network Technology in the Vision of Smart Agriculture

WAN Dong'e

（Zaozhuang Vocational College， Zaozhuang 277800， China）

Abstract： Based on the perspective of intelligent agriculture development， Analyzed the promotion role of 5G+technology in automatic operation regulation， data acquisition perception， logistics traceability， product sales and other aspects of smart agriculture， discussed the technical application， development goals and operability suggestions of 5G+smart agriculture in planting， breeding， resource utilization， quality safety， smart supervision and other aspects， with a view to addressing the fragmentation of agricultural management and insufficient effective supply of smart agricultural technology， To provide beneficial construction ideas for improving the 5G+smart agricultural technology system

Key words： digitalization; 5G intelligence; information construction; smart agriculture

1" 智慧農業視域下5G技術賦能作用

智慧農業是集云計算、物聯網等科學技術于一體的智能化產業經濟形態。利用移動互聯網、傳感器、人工智能，對氣象、土壤等對農業生產影響重大的數據加以采集，對傳統農業種植、生產、營銷進行精準感知、控制、決策管理。智慧農業的發展需要智能管控、數據分析、遙感、衛星導航定位等技術裝備與基礎設施相結合，大范圍采集多種類數據，并對數據進行歸集處理[1]。但從智慧農業的發展進程來看，通過4G技術獲取數據較難，無法滿足數據速率、生產環境監控流量暴漲等需求，信息資源難以實現實時共享，農業數字化、標準化程度較低，傳感器采集信息較少，數據不全面，精度不高，產生了農業信息承載過重等問題。

1.1 為自動作業賦能

5G技術具有大連接、高速率、低時延等特點，頻譜效率要比LTE提升3倍以上。通過5G技術介入智能裝備，將濕度、光照、溫度、病蟲害、土壤養分信息傳輸到云平臺，利用云計算進行數據分析、挖掘、處理，發送指令，可實現對農業生產環境精準調控。

5G流量密度達到10 Mbps/m2以上，在高速移動和連續廣域覆蓋下，用戶體驗速率可達到100 Mbps，能夠讓農業生產環境、農情信息采集變得更加迅速、可控，讓農業自動化作業調控更加精準。

1.2 為監測監控賦能

4G網絡解決了人與人隨時隨地通信的問題，但難以實時傳輸高清圖像、視頻等大容量數據，難以保證傳感設備的實時數據傳輸穩定。5G網絡通信峰值速率達到10～20 Gbps，可實現人機物互聯，滿足高清視頻、自動駕駛、虛擬現實等大數據量傳輸和實時應用場景[2]。

將5G技術用于遠程視頻監控，可實時監測農作物生長環境與狀況，提高數據傳輸效率，增強農業生產風險抵御能力。農業生產各環節的信息傳輸條件在5G網絡環境下可得到提升，使得監控功能系統可實時監控植物生長環境信息，獲取土壤、空氣、養分、病蟲害、光照強度等參數，實現對農業生產的自動降溫、自動噴藥、自動施肥等自動作業控制。

采用農業生產實時圖像與視頻監控方式，能夠通過多維信息高效處理，實現農業作物、土壤、環境與肥力間的物物相聯，視頻監控和數據、數值的引用，可直觀地監測、監控農作物生產的實時狀態等。

1.3 為物流追溯賦能

5G推進了遙感技術和物聯網的發展。“數字農業”可從海量的數據中甄別、篩選出有效信息，減少無效數據，做好農業管理與生產。智慧農業產業鏈環節多，信息復雜，數據龐大，產業鏈環節數據之間需要反饋與聯動。采用5G技術可以使農產品在倉儲物流配送過程中始終處于適宜環境下，提高產品安全品質。

“5G+機器視覺”+“人工智能”可集干燥、高低溫冷庫、溫濕度控制5G物流體系、冷庫倉儲于一體，使農業產品生產、運輸、貯藏、銷售，形成一條溯源鏈，提升智慧農業物流追溯能力和農產品市場化水平。

智慧農業在5G技術環境下形成物聯網體系，打通農產品空間局限，依托倉儲、包裝、運輸等環節，縮短從生產、倉儲、運輸到銷售的距離，推動“農業+電商”電子商務模式的形成。借助農產品網上流通渠道，可建立數據監控體系，讓消費者與農戶直接建立聯系，提高農業市場化水平。5G技術提升了農業生產各個設備、各個環節間的連接效率，使農業生產數據能隨時隨地、高質量地傳輸至智能云平臺或數據中心，提高了數據傳輸過程中的準確度，保證智能設備的執行更加高質、精準、高速率、大容量、低時延，為農業生產提供海量的數據支持，真正實現萬物互聯，提升農業整體智能化程度，使智慧農業更加高效、智能、精準[3]。

2" 智慧農業視域下5G技術應用建議

2.1 5G+智慧種植

智慧農業涉及農業投入、生產加工、種植、養殖、流通、存儲、零售、消費等多個環節，可將5G技術用于園林、溫室、農田等目標區域傳感節點，根據種植、養殖需要，控制無人檢測設備、環境傳感器等更為精確、標準化地監測農產品生長。

用戶通過遙測技術，可實時采集農作物信息、田間信息、氣象信息、泵閥狀態及電參數，掌握風向、風速、光照、大氣溫濕度、輻射、降雨量等數據，保證農業種植數據的及時性、連續性、完整性，為科學種植分析提供依據。

在智慧種植管理方面，5G技術提升了光譜信息、高清視頻、圖片等數據采集能力，使大容量采集、種植生產環境信息獲取更加精準。用戶可利用5G+無人機、視頻監控等監測設備，實現資源、病蟲害、動植物監測、巡檢。中心云平臺可借助人工智能和大數據，將有害物質、溫度、光照信息實時傳輸到云端，進行綜合大數據建模，在對信息進行處理后實現對種植方案的規劃和科學管控，防止農作物病蟲害，保障農產品品質和安全。

以往農戶安全種植環保意識不足，缺乏對一些專業技術的了解，存在農藥水量配比不合理等問題，在一定程度上阻礙了綠色生產及綜合防治。在智慧農業視域下，我們通過5G+大數據，可科學應用生物防治技術、綠色種植技術，同時結合無公害栽培技術、理化誘控技術，共同推動綠色種植，助力農業生產實現智能種植，使智慧農業更具有“智慧”。

2.2 5G+智慧作業

5G+農業自動生產依靠機器視覺、定位導航和控制，極大提升了系統協同化、智能化水平。通過可視化智能分析，大數據平臺云端協同，農業機器人可覆蓋大田作業、設施農業、水產漁業等領域，在一定程度上替代人工進行生產、管理、采摘、維護等工作。嵌入5G技術的智慧農業，既保證了數據高精度、高效傳輸，又滿足了農機控制技術和定位導航、數據傳輸效率的要求[4]。

以5G技術為基礎的環境傳感器、視頻攝像頭、無人機、衛星定位、播種機、植保機、灌溉系統等智慧系統與智能設備，可根據環境變化，在云端智能計算的幫助下，實施自動化作業、跟蹤、管理，提高農作物生產效率，降低生產成本，提升種植生產管理水平。當前，傳統網絡已經無法滿足無人機、機器智能設備在帶寬、時延等方面的要求，智能設備作業覆蓋面積小，可靠性低，而5G技術的超高清圖（8K）分辨率和遠程低時延控制能力，支持設備云端智能計算，能夠提升作業的可靠性。

例如，傳統智慧作業，藥液霧滴漂移量大，配套專用制劑相對缺乏，作業體系不完善，在5G+智慧設備作用下，智慧設備自動駕駛系統，可利用機械控制、衛星定位、慣性導航，使農機按照規劃好的路線作業，便捷、高效地實現遠程多機操控與管理，實時采集、分析、生產數據，自動播種、耕地、施肥、噴藥、收獲、插秧的操作，作業精度可達厘米級。

利用智慧農業大數據分析判定，在云端可以依據模型，控制電磁閥、水泵等進行遠程灌溉、投食、噴灑農藥等操作。比如利用病蟲害專業化系統集成綠色防控技術，可以依托數據挖掘實現對科學方案的分析，進而完成自動翻耕田地、燈光誘殺和機械施肥，保證施藥作業的效果和質量。5G+智慧作業能夠實現生產過程中的定量決策、智能控制、信息感知、精準投入、個性化和精準化服務，減少化學物質的使用頻率，保證農業產量，保護農業生態環境，提升農業的綜合競爭力。

2.3 5G+智慧診斷

將5G+物聯網、區塊鏈、人工智能等技術應用于環境控制、育種管理、質量追溯等智能遠程監控、管理作業生產中，可實現對農業生產遠程診斷與操控。例如，農田環境系統集合了災情攝像機、病蟲害防控、蟲情測報燈、農作物生態監測等內容，用戶通過App可以實時查看農作物生長情況、視頻影像，對環境信息和各類參數進行設置，并結合環境和氣候條件，調整補光系統。借助風機、加濕器、水泵等自動化設備，還能夠打造農作物最佳生長環境。如水稻、小麥的種植過程中，會受自然氣候條件、種植結構的影響，且高溫、潮濕天氣和種植結構不合理也會增加病蟲害發生頻率。農戶利用5G技術，將田間農作物的病蟲害圖片上傳至云服務器，結合農作物災害指標、蟲害圖庫、智能化圖譜、專家系統等模塊，對農作物進行實時遠程專家診斷。專家可以幫助農戶識別病蟲害，提供科學用藥技術、配方和科學管理決策[5]。

2.4 5G+智慧農場

“5G+智慧農場”可打造體驗式、沉浸式智慧種植新模式。通過云上智慧農場的搭建，則能夠保證消費者對農產品的知情權，推動農業產業鏈改造升級。例如，利用基于5G技術的虛擬現實（VR）全景攝像頭、高清攝像等技術，能夠全面提升消費者對綠色農場的極致體驗。通過與消費者之間的互動，突出農場的綠色、自然、田園屬性，加強消費者對農場新項目、新產品的期望值。另外，將二維碼技術用于農產品溯源，可以幫助消費者更好的了解農產品的各類信息。

5G信息化背景下，智慧農場要緊跟時代潮流，凸顯天然、綠色、生態、健康的特征，搭建云觀景、云銷售、云種植、云體驗平臺，實現農業活動與科技的融合。例如，在種植、養殖生產作業環節中，可構建環境生態監測體系，實時、全面的采集素材，通過5G網絡技術多平臺廣泛宣傳，用戶也能夠利用5G網絡技術遠程參與App種植、農家樂、觀光、采摘等活動。農戶還可建立網站、博客、論壇，以視頻、圖文、日志等形式，宣傳農場中的特色農產品，向消費者展示農業生產工藝、農產品生產與加工等相關信息。

“5G+”物聯網，真正實現了農業精細化、高效化、綠色化發展。借助“5G+機器視覺”“5G+實時檢測技術與裝備”等，可向消費者動態化介紹農業基地建設歷程，向目標客戶群體推送悠閑的田間生活、綠色果蔬等信息，并收集客戶建議和意見，全面提升休閑農業生態服務品質，實現農產品差異化營銷[6]。在智慧農業生產銷售層面，可根據市場、消費者需求，建立區域聯合營銷意識，以網絡信息技術為載體，加強區域整體營銷推廣，樹立農業生態區域品牌，為消費者提供綠色、有機、無公害的產品和精確、科學的全方位信息服務。

3" 結束語

綜上所述，5G網絡技術應用于智慧農業，可確保農作物的品質，提高農業生產效率，促進農業生態環境可持續發展。5G技術能向農戶提供10倍于4G技術的用戶體驗度，從而更加高效的推進農業領域機械化、智能化、信息化轉變進程。因此，為了加強5G在農業領域有效應用，應積極開展技術攻關，加快農業技術創新，提升數據分析應用能力。目前，我國正處在5G網絡技術快速發展階段，5G+農業可徹底改變傳統粗放式的農業管理，從多層面促進農業生產智慧化發展，同時，大數據、云計算、物聯網等技術也能夠推進農業管理、營銷向數字化和現代化轉變。5G技術背景下，智慧農業應加快構建集環境、種植、監控、養殖和精準調節為一體的智能生態環境，突出差異化、個性化的營銷方式，通過精確、科學、全方位信息服務，提高農業生產整體效益。■

參考文獻

[1] 吳惠粦，楊潤娜，鐘林憶，等．5G在智慧農業領域的需求場景及創新應用[J]．廣東科技，2022（5）：63-65.

[2] 繆德山，柴麗，孫建成，等．5G NTN關鍵技術研究與演進展望[J]．電信科學，2022（3）：10-21.

[3] 王得啟，黎紅艷．基于智慧農業對“互聯網+農業”現狀的分析與提升策略[J]．環球市場，2021（15）：5-7.

[4] 王睿，劉紅軍，廖榮洋．基于5G通信的智慧農業發展方向探索[J]．市場周刊：理論研究，2021（10）：1-2，49.

[5] 靳建紅．5G區塊鏈大數據在智慧農業中的應用展望[J]．農業開發與裝備，2020（3）：56-57.

[6] 覃光文．探討互聯網背景下的5G網絡能耗管控關鍵技術[J]．中國新通信，2022（6）：59-61.