淺談5G 推動下的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展現(xiàn)狀與前景*

楊珺菲

（塔里木大學信息工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

0 前言

5G 中“G”的英文就是 Generation 的縮寫，意思是“時代”[1]。所以按正常理解來講，5G 就是第五代更進一步的通信技術。 其主要特點就是波長更短、帶寬更高、時延更小。相比于4G 通信技術，5G 通信在4G 通信基礎上進行了更進一步提高，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延性，而且傳輸速率提高了近100 倍；有數(shù)據(jù)表明，4G 通信下載一部電影可能需要10 分鐘，5G 網(wǎng)絡就僅僅需要幾秒。

2019年6月6 日，工信部正式向中國電信、 中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G 商用牌照[2]。 5G 網(wǎng)絡將會逐步在各個領域進行研發(fā)試用。 我國是農(nóng)業(yè)大國，也是人口大國，解決糧食問題是第一要義，怎樣把5G 技術充分結合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，進而帶動我國農(nóng)業(yè)進一步發(fā)展，是我國當前農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的嚴峻問題，而5G 推動下的農(nóng)業(yè)信息化才是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的前進方向。

1 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的限制因素

如何理解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)這個詞。 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化大體來說就是讓傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)變成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，利用現(xiàn)有科學技術和各種工業(yè)技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、消費、流通等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)高效率低損耗的一個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，讓農(nóng)民提高農(nóng)作物產(chǎn)量，實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)，提高農(nóng)民實際收入。 但技術的提高并不能意味著可以完全實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，當前農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不能完全發(fā)展起來主要制約因素還是在于目前我國高新技術在農(nóng)村難于推廣，農(nóng)民對于5G 技術不了解又不敢嘗試，年輕人也不愿意回到農(nóng)村。 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的限制因素具體分析如下。

1.1 農(nóng)業(yè)基礎薄弱

隨著時代發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已經(jīng)逐步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推進，作為農(nóng)業(yè)大國，我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢，重要原因還是在于城市化的工業(yè)限制了農(nóng)業(yè)發(fā)展，工業(yè)用地逐步擴大，農(nóng)業(yè)始終處于被限制一方。 很多農(nóng)村開始向城市靠攏，很多科學技術無法直達農(nóng)村，農(nóng)民利用自身條件進行的農(nóng)業(yè)耕作，不僅生產(chǎn)率低下，也沒有辦法提高農(nóng)作物產(chǎn)量。和第二第三產(chǎn)業(yè)相比，農(nóng)業(yè)的發(fā)展只占據(jù)了其中很少一部分，所以農(nóng)業(yè)基礎薄弱直接影響了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進一步推進。

1.2 可利用資源短缺

一是可以利用土地面積不斷減少。 一方面我國經(jīng)濟急速發(fā)展，各個城市也在不斷創(chuàng)新擴大，很多可以用來耕地的土地被國家征用，用來擴建公路，城市以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)擴展，使得農(nóng)業(yè)耕地面積不斷減少；另一方面，自然性災害不斷頻發(fā)，如泥石流、水土流失、土地鹽堿化、荒漠化等各種問題，使得可利用的土地營養(yǎng)流失，無法進行作物種植，浪費了土地資源，限制了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。 二是水資源流失。 很多地區(qū)重視工業(yè)發(fā)展，工廠經(jīng)營運轉(zhuǎn)不但需要大量水資源，而且會排放大量污水，產(chǎn)生水資源污染，有數(shù)據(jù)顯示，2002年全國城市公共供水系統(tǒng) （自來水）的管網(wǎng)漏損率平均達21.5%，全國城市供水年漏損量近100億立方米[3]。

1.3 農(nóng)業(yè)科技投入不足

白文周表示，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要增加大量工業(yè)裝備，以產(chǎn)業(yè)化為重要途徑[4]。 通過這些技術來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的整個生產(chǎn)、消費、 流通過程的提升和飛躍，能進一步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。 但目前我國對農(nóng)業(yè)科技的投入力度不大，很多科技成果沒有得到及時推廣，專業(yè)的科技研究人員也較欠缺，大型的農(nóng)田作物機器不能及時被農(nóng)民使用，農(nóng)民無法進一步發(fā)展農(nóng)業(yè)，僅停留在普通的播種收割，科技投入因素的限制，導致農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不能快速發(fā)展。

1.4 農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力偏低

作為糧食和人口大國，發(fā)展農(nóng)業(yè)提高農(nóng)作物產(chǎn)量確實是位居前列，但目前我國糧食產(chǎn)量雖多，而糧食質(zhì)量低，農(nóng)民在糧食中獲取到的實際收入遠遠低于發(fā)達國家。究其原因，因為我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)量高的同時，投入成本也高，但卻不能產(chǎn)生很好的效益，導致農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化沒辦法穩(wěn)步提升。 農(nóng)業(yè)發(fā)展至今，我國農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力相對來說還是比較低下。 隨著生活水平的提高，人們對農(nóng)產(chǎn)品的需求不僅僅是生活必須，對農(nóng)產(chǎn)品的外形、顏色、營養(yǎng)價值等各個方面都有了更高要求。 農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力不得到提升，就不能實現(xiàn)真正意義上的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

1.5 農(nóng)民文化水平低

梁雪妮在相關研究中表述，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化在相當程度上取決于農(nóng)民有較高的文化素質(zhì)[5]。要發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，就必須要了解現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，對各種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的設備和技術都可以很好地推廣運行，這些還是取決于農(nóng)民。 但目前，很多農(nóng)民都沒有接受過高等教育，文化水平低，都是憑借經(jīng)驗種地，對科技和技術了解甚少，而有知識的青年人又不愿回到農(nóng)村，制約高新技術的推廣，農(nóng)業(yè)科技的研究和推廣也會直接影響農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。

2 5G 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領域的應用意義

2.1 提高產(chǎn)量，降低消耗

5G 技術的引用，不但能增加作物產(chǎn)量，還能降低成本消耗。 根據(jù)相關報道，無人機巡航并監(jiān)控農(nóng)作物，可推動區(qū)域年產(chǎn)量提升6%～15%，節(jié)約成本30%以上[6]。 將5G 技術應用在農(nóng)業(yè)，不但可以進行數(shù)據(jù)采集，如采集土壤酸堿度、溫度、濕度、空氣中的各種數(shù)據(jù)等，還可以進行數(shù)據(jù)分析，來控制澆水施肥和病蟲害，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

2.2 提高生產(chǎn)效率

5G 技術應用在農(nóng)業(yè)方面可以極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。 傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作是人力或者機器進行，不但耗時而且效率較低，例如作物收割，人力操作較慢，效率低下；利用機器收割，效率提高，但是又會造成資源浪費，很多作物沒有辦法及時收取。 而利用5G 自動識別和精準技術進行智能收割，不但節(jié)省人力，還能精確到每一寸作物，在提高效率的同時，還避免了糧食浪費，降低了農(nóng)民的勞動強度。

2.3 提高生產(chǎn)力

伴隨著人們對生活質(zhì)量的要求不斷提升，對農(nóng)產(chǎn)品的要求也不斷提高，所以就要加快提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。 有報道顯示，發(fā)展至今年5月底，世界已經(jīng)有52 個國家和地區(qū)開始推行5G 網(wǎng)絡，并進行推廣應用。 全球各個國家都在對“5G+農(nóng)業(yè)”進行研究和探索。 怎樣將5G 技術應用在農(nóng)業(yè)方面，幫助解決更多農(nóng)業(yè)問題，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化已經(jīng)成為各個國家目前迫切需要解決的問題。

3 5G 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領域的應用場景

雖然現(xiàn)階段的通信網(wǎng)絡技術受到各種條件的限制，但是隨著5G 技術的問世，讓我國的各項技術都有了推動的前進力量，一旦5G 技術開啟商用，萬物相連將不再是夢想。5G 技術的應用將帶動各行各業(yè)發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展自然也離不來5G 技術。 以下將具體論述5G 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領域的應用場景。

3.1 智能農(nóng)業(yè)機器人

隨著5G 技術的逐步推廣，機器人技術也在逐步強化。 我國在20 世紀70年代開始進行機器人的研究，機器人發(fā)展至今，已經(jīng)有了長足的進步。5G 引領下的農(nóng)業(yè)機器人，可以實現(xiàn)更加精確、更加高效地幫助農(nóng)民進行農(nóng)作物操作。 根據(jù)5G 低時延的特性，使得機器人能夠快速接受指令并及時進行指令的操作； 根據(jù)5G 高帶寬的特性，可以同時操控多個機器人進行田間運作，節(jié)省時間和勞力，更加高效。

3.2 農(nóng)業(yè)無人機

農(nóng)業(yè)無人機在農(nóng)業(yè)中不單是實現(xiàn)農(nóng)田的噴水打藥，現(xiàn)在的無人機技術結合了衛(wèi)星遙感技術，可以進行全方位的數(shù)據(jù)采集和田間監(jiān)測等操作功能。 現(xiàn)階段我國的農(nóng)業(yè)無人機不僅可以進行拍照，而且利用全球定位和自動巡航這樣的一套控制系統(tǒng)，可幫助操控者獲取研究所需、質(zhì)量更高的全方位圖片。 5G 條件下的無人機技術，可以更智能、更高效地幫助農(nóng)戶分析土地灌溉、土壤溫濕度、病蟲害情況并及時做出預防和控制。

3.3 智慧養(yǎng)殖技術

智慧養(yǎng)殖主要是通過物聯(lián)網(wǎng)技術、5G 技術、 傳感器技術等多種技術和設備進行搭建，生成一種智慧的養(yǎng)殖系統(tǒng)，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖方面的整體把控。 通過5G 技術采集養(yǎng)殖過程中的各項數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)挖掘、信息處理，幫助養(yǎng)殖戶實時監(jiān)測和控制，提高效率的同時，還能更進一步解放勞動生產(chǎn)力，最終實現(xiàn)智能化養(yǎng)殖水平。

3.4 農(nóng)業(yè)航空

利用5G 技術控制的無人機進行田間操作，既可以實現(xiàn)低時延傳輸，又可以實現(xiàn)高清圖像處理，無人機也可以進行智能云端運算，處理多種數(shù)據(jù)和信號，大大提升了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的可靠性和高效性。 根據(jù)資料顯示，現(xiàn)在發(fā)展比較健全的5G 技術不但在無人機和傳感器方面進行創(chuàng)新，而且現(xiàn)已和云服務平臺、各種運營商密切聯(lián)系，進一步拓寬了5G 技術發(fā)展。 也有專家經(jīng)過研究表明，截止到2025年，我國各種小型的硬件、軟件，包括各種服務器將會進行大面積推廣，預計規(guī)模將達到2 000 億元，這將是我國網(wǎng)絡進一步發(fā)展的重要跨步。

3.5 數(shù)字農(nóng)村

隨著時代發(fā)展，通信網(wǎng)絡也在快速進步，為農(nóng)村發(fā)展帶來了更好的平臺和有利條件。 很多農(nóng)民現(xiàn)在利用5G 網(wǎng)絡，做起了農(nóng)民主播、進行農(nóng)產(chǎn)品的直播。以淘寶、拼多多、抖音、快手等為代表的電商及內(nèi)容平臺，孵化、扶持、培育了大量的鄉(xiāng)村“網(wǎng)紅”，他們獲得了廣泛的關注和報道，對數(shù)字鄉(xiāng)村建設，農(nóng)產(chǎn)品上行等促進較大，甚至帶動了一方經(jīng)濟發(fā)展[7]。

4 5G 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領域的展望

4.1 農(nóng)業(yè)全智能化

隨著5G 技術的推廣以及在農(nóng)業(yè)方面的逐步擴展應用，各種高新技術也將應用到農(nóng)業(yè)領域。例如：5G 技術、數(shù)據(jù)采集技術、傳感器技術、遙感技術（RS）、全球定位技術（GPS）等。 這些新的科學技術，將更快更高效推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。 據(jù)有效資料表明，預計到2035年，農(nóng)民基本可以完全解放雙手，實現(xiàn)在家就能操作機器進行田間運作，對農(nóng)作物進行澆水、施肥、噴藥、收割等一系列流程，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)全智能化。

根據(jù)5G 技術本身低時延、高帶寬的特點，不但在數(shù)據(jù)采集處理方面能夠更加快速，而且還能將農(nóng)業(yè)機器人應用在農(nóng)田方面，利用機器人進行農(nóng)作物的采摘，進行數(shù)據(jù)分析，達到更高效更智能的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

4.2 生產(chǎn)及加工高效化

隨著5G 網(wǎng)絡在農(nóng)村的大面積覆蓋，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這個詞逐漸清晰起來。 在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化的同時，農(nóng)民的生活水平也在逐步提升。5G 的推廣，在農(nóng)作物的種植過程中起到了至關重要的作用，利用傳感器技術和Zigbee 技術，實時監(jiān)測土壤墑情和土地氮、磷、鉀的含量，同時對環(huán)境的濕度、溫度進行判定，將收集到的數(shù)據(jù)通過Zigbee 網(wǎng)關和無線網(wǎng)絡進行傳送，5G 將這些數(shù)據(jù)送至云服務器進行整理和存儲，做出預測，最終控制農(nóng)田的灌水量和施肥量，達到節(jié)省資源的條件下，使農(nóng)作物產(chǎn)量最高最優(yōu)。 相關研究預計2025年，我國將擺脫農(nóng)作物高產(chǎn)的頭銜，轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)作物更高產(chǎn)更優(yōu)產(chǎn)的行列。

進入5G 時代，我國糧食方面也建起了一套套的完整體系，從農(nóng)產(chǎn)品加工到農(nóng)產(chǎn)品存儲，都采用了更加智能的管理方式。 利用先進科學技術實現(xiàn)加工過程中的更精細化、更多樣化。 在農(nóng)作物倉儲方面也實現(xiàn)了全方位監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)等功能，確保存儲時間更長、完整性更好。 現(xiàn)在農(nóng)場、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧養(yǎng)殖也都利用上了5G 技術，使用農(nóng)業(yè)機器人進行喂養(yǎng)、清洗等；養(yǎng)魚養(yǎng)殖戶也可以通過應用傳感器技術、無線網(wǎng)絡技術等一系列科學技術進行水質(zhì)分析和對水產(chǎn)生長情況進行預測，判斷病蟲害情況，達到科學智能水產(chǎn)養(yǎng)殖。

4.3 農(nóng)產(chǎn)品流通多樣化

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)流通，只是依靠農(nóng)民進行售賣，由于流通渠道有限，加上農(nóng)作物產(chǎn)量高、質(zhì)量低，賣不上好價錢，導致農(nóng)民收入一直無法快速提高。 現(xiàn)在5G 技術逐步推廣，各種平臺推陳出新，像現(xiàn)在的抖音、快手等各種社交軟件為農(nóng)業(yè)推廣搭建了很好的平臺，很多地區(qū)利用這些平臺進行農(nóng)產(chǎn)品的直播帶貨，帶動當?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品銷售流通，很多農(nóng)業(yè)“網(wǎng)紅”大量涌出，進而帶動經(jīng)濟發(fā)展。預計在不久，農(nóng)作物銷量將會大幅提升，農(nóng)民收入出現(xiàn)臺階式提高。

5 結語

5G 已成為眼下2020年最熱門的話題，我國提出的“十四五計劃”明確指出，要加快我國的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，使數(shù)字化進一步推進，爭取將我國發(fā)展成為網(wǎng)絡強國、數(shù)字強國。 5G 技術已經(jīng)是趨勢所向，國家所需的重點開發(fā)項目。5G 在商業(yè)方面的推廣已經(jīng)進行，經(jīng)過科研人員不斷提升和改良，相信不久5G 將會大范圍應用在農(nóng)業(yè)方面，智慧農(nóng)場、智慧林場、智慧牧場、智慧漁場都將一步步成為現(xiàn)實。 我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平將會出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。