5G 時(shí)代農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展趨勢

南 農(nóng)

5G 是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱，其優(yōu)勢主要為信息傳輸速度快，如4G 時(shí)代，網(wǎng)速為63 M/s，最快的家庭寬帶網(wǎng)速也只是189 M/s，而5G 時(shí)代的網(wǎng)速則高達(dá)10 000 M/s，傳輸速度對(duì)比之后高下立見；同時(shí)還能支持多連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)同頻全雙工，即5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，每平方千米可以支持100 萬臺(tái)設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)，這有效地解決了在人口密集的地方，信號(hào)差、網(wǎng)速慢等問題。隨著5G 標(biāo)準(zhǔn)的逐步確定，商用的步伐逐漸加快，5G 技術(shù)必將迅速滲透到各行各業(yè)，并推動(dòng)新一輪的產(chǎn)業(yè)變革。其技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下6 個(gè)方面：

1）5G 將采用512-QAM 或1024-QAM 更高的資料壓縮密度調(diào)制/解調(diào)制器，目前4G 使用256-QAM 或64-QAM 的調(diào)制以壓縮傳輸資料，因此頻譜效率每Mbps/100 MHz的利用效率更高，提高更多傳輸速率。2）5G將采用28 GHz毫米波通信，比如目前4G使用700 MHz、900 MHz、1 800 MHz、2 600 MHz等低頻段，雖然電波衍射能力比較高，但是在低頻上頻譜資源就相當(dāng)有限，在高頻的毫米波大多是軍用戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)或測速照相等少數(shù)設(shè)備，頻譜寬度更高，而且更容易找到連續(xù)頻譜，使空白頻譜非常容易獲取。3）波束指向配合多輸入多輸出（Multi-input Multi-output；MIMO）相控?cái)?shù)組天線，MIMO多輸入多輸出利用電磁波的空分復(fù)用和路徑不同多天線系統(tǒng)提高傳輸速率，類似在軍用領(lǐng)域的技術(shù)延伸出的商用技術(shù)版本。4）波束自適應(yīng)和波束成形，能夠提高特定方向的波瓣優(yōu)化傳輸距離。5）新材料將使用氮化鎵或是砷化鎵材料的RF射頻天線和功率放大器，此材料的RF 射頻天線能在更高的頻段有更高的能源效率，設(shè)備會(huì)比較省電。6）為了適應(yīng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛汽車、商用無人機(jī)等新技術(shù)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間將降低到1 ms以下。

進(jìn)入5G時(shí)代，我國農(nóng)業(yè)的信息化建設(shè)迎來了進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)遇，而在這一發(fā)展過程中，智慧農(nóng)業(yè)也從最初的愿景逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。所謂智慧農(nóng)業(yè)就是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用傳感器和軟件通過移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行全面控制，并依據(jù)信息數(shù)據(jù)制定更加科學(xué)可靠的農(nóng)業(yè)發(fā)展決策的一種新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。

在農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展背景下，智慧農(nóng)業(yè)的概念早已形成，但是我國廣大農(nóng)村地區(qū)普遍存在網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低、網(wǎng)絡(luò)容量不夠、各設(shè)備之間通信故障頻發(fā)等問題，嚴(yán)重阻礙了智慧農(nóng)業(yè)的推進(jìn)。如今進(jìn)入5G 時(shí)代，5G 網(wǎng)絡(luò)在廣大農(nóng)村地區(qū)全面覆蓋，必將為實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，而農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展必然會(huì)呈現(xiàn)出更加智能、更加高效的發(fā)展趨勢。

5G技術(shù)的應(yīng)用，將推進(jìn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)云平臺(tái)的搭建

智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的構(gòu)建需要在技術(shù)的支持下形成基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、服務(wù)層和應(yīng)用層，這樣才能實(shí)現(xiàn)各類農(nóng)業(yè)信息在平臺(tái)中生成、整合、分析以及應(yīng)用。5G 技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展過程中的引入，首先，打破了農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)業(yè)資源建設(shè)之間的隔閡。在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各類農(nóng)業(yè)信息的傳遞更加便捷高效，不同地域、不同部門之間的農(nóng)業(yè)信息能夠在暢通的交換與傳遞中實(shí)現(xiàn)高度整合，從而有效解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)中信息橫向交流障礙重重、信息傳輸時(shí)效性差、信息共享性不足等問題，打通了農(nóng)業(yè)信息交流的節(jié)點(diǎn)，提升了農(nóng)業(yè)信息綜合利用效率。其次，5G 技術(shù)帶來的海量信息資源，為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化生產(chǎn)管理提供了有效的支撐。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，經(jīng)驗(yàn)占據(jù)主導(dǎo)地位，粗放的經(jīng)營方式更多的是建立在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，這就導(dǎo)致在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與管理過程中存在著諸多的不確定性。但在5G技術(shù)的支持下，海量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理決策的重要依據(jù)，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)逐漸被精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)所替代，如農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)云平臺(tái)可以整合氣象信息、作物與土壤信息、管理信息、市場流通和消費(fèi)信息等，并經(jīng)過大數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者與管理者提供精準(zhǔn)、精細(xì)的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，進(jìn)而讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理過程更加智能高效。

5G 技術(shù)的應(yīng)用，將進(jìn)一步完善農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系，推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在現(xiàn)已形成的農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，5G 技術(shù)的引入推進(jìn)了云服務(wù)、一體化農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系的改進(jìn)與完善。及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的信息傳輸，促進(jìn)了開放與共享程度更高、功能更完備的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系建設(shè)。在農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)的支持下，農(nóng)業(yè)的信息化管理不再僅限于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與管理層面，而是深入到了農(nóng)村的建設(shè)與發(fā)展中來，同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)體系的支持下，智慧農(nóng)業(yè)對(duì)于金融、保險(xiǎn)、醫(yī)療等公共服務(wù)的吸引力增強(qiáng)，促進(jìn)了市場資源逐漸流入到農(nóng)業(yè)中來，為農(nóng)村的建設(shè)與發(fā)展提供了更加便捷、經(jīng)濟(jì)、高效的信息資源。此外，5G網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的融合有效推進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化與創(chuàng)新，一方面，農(nóng)戶、農(nóng)民專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)企業(yè)等根據(jù)信息資源，逐漸構(gòu)建集生產(chǎn)、流通、加工、儲(chǔ)運(yùn)、銷售、服務(wù)為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條；另一方面，二、三產(chǎn)業(yè)與農(nóng)業(yè)互動(dòng)融合，推動(dòng)了農(nóng)村生態(tài)旅游、休閑觀光農(nóng)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，優(yōu)化了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5G技術(shù)的應(yīng)用，將促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建

目前，關(guān)于5G時(shí)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的討論如火如荼。例如，2019年10月11日，在內(nèi)蒙古呼和浩特市召開首屆5G智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展論壇——圓桌論壇：5G 時(shí)代，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展新路徑，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、專家對(duì)于內(nèi)蒙古地區(qū)在5G 時(shí)代的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀作出了全面分析，并對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了展望。當(dāng)然，智慧農(nóng)業(yè)作為新生事物，其在發(fā)展過程中還存在許多“盲區(qū)”，而建立相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)也是當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中必須要面臨的問題。在5G 技術(shù)的輔助下，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)不再是“紙上談兵”，而是具備了切實(shí)可行的發(fā)展條件，由此，相關(guān)部門則可以根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從資源、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、技術(shù)、人才、法規(guī)等6個(gè)主要方面融會(huì)貫通地建立基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、專用標(biāo)準(zhǔn)，以形成智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展框架，在技術(shù)的支持下促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化發(fā)展。

5G技術(shù)的應(yīng)用，將提高大數(shù)據(jù)應(yīng)用效率

5G 技術(shù)在信息數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)勢，必然為農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的采集、整合與利用提供新的發(fā)展空間。例如，在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，生物調(diào)查已經(jīng)可以通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算進(jìn)行，海量的基因信息流可以在云端被創(chuàng)造和分析，同時(shí)，進(jìn)行假設(shè)驗(yàn)證、試驗(yàn)規(guī)劃、定義和開發(fā)，并針對(duì)作物種植作出抗旱、抗?jié)?、抗病蟲害等決策，以降低生產(chǎn)成本，有效控制作物種植的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)管理部門可以通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)采集消費(fèi)者的需求報(bào)告，進(jìn)行市場分析，提前規(guī)劃生產(chǎn)，并為農(nóng)戶提供種植建議，以便作出更加精準(zhǔn)、有效的農(nóng)事安排；5G技術(shù)推進(jìn)了遙感衛(wèi)星和無人機(jī)在農(nóng)業(yè)管理中的應(yīng)用，數(shù)據(jù)平臺(tái)可以及時(shí)獲取氣候、自然災(zāi)害、病蟲害、土壤墑情等信息，并預(yù)測作物長勢，指導(dǎo)灌溉和施肥，預(yù)估產(chǎn)量，以確保農(nóng)作物在全過程的監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

5G 技術(shù)的應(yīng)用，將推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)急指揮工程的建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)抵御能力

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式中，由于信息傳遞效率低下，相關(guān)部門關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)急部署難以及時(shí)下達(dá)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)急指揮反應(yīng)遲鈍，無法有效抵御農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各部門、各環(huán)節(jié)之間的信息傳遞條件得到了極大的改善，各部門能夠基于信息系統(tǒng)，協(xié)調(diào)合作，制定出科學(xué)可靠的安全預(yù)警方案。例如，在監(jiān)控農(nóng)業(yè)安全隱患過程中，相關(guān)部門可以根據(jù)其他部門提供的信息數(shù)據(jù)，合理劃分危險(xiǎn)區(qū)域，并確定危險(xiǎn)源以及其中存在的安全隱患信息，利用系統(tǒng)平臺(tái)加強(qiáng)對(duì)危險(xiǎn)源的監(jiān)測、監(jiān)控，做好提前防范，減少或者消除突發(fā)事件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的負(fù)面影響。此外，5G 技術(shù)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，形成了在線監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警，以及建立了遠(yuǎn)程指揮系統(tǒng)，有效提升了相關(guān)部門應(yīng)急指揮能力。

5G 技術(shù)的應(yīng)用，將促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源工程建設(shè)，有效保障食品安全

食品安全是當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，要想為百姓提供安全放心的食品，就必須從源頭上做好安全管理。在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，當(dāng)?shù)乜梢岳?G技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、RFID 技術(shù)、二維碼標(biāo)識(shí)等技術(shù)在生產(chǎn)、流通、倉儲(chǔ)、銷售各環(huán)節(jié)的推廣應(yīng)用，利用技術(shù)手段提升生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全意識(shí)，提高質(zhì)量監(jiān)管效果。5G 技術(shù)的應(yīng)用將推動(dòng)農(nóng)業(yè)全程質(zhì)量追溯體系的構(gòu)建，在技術(shù)支持下，消費(fèi)者可以從農(nóng)產(chǎn)品的源頭查起，全面了解產(chǎn)品的生命周期，確保安全可靠；監(jiān)管部門可以針對(duì)追溯體系提供的信息數(shù)據(jù)作出安全預(yù)警，并對(duì)問題產(chǎn)品進(jìn)行召回，嚴(yán)查安全生產(chǎn)責(zé)任，進(jìn)而形成全面覆蓋、多方聯(lián)動(dòng)的安全監(jiān)管機(jī)制。

5G 技術(shù)的應(yīng)用，將推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)體系的構(gòu)建，提高農(nóng)業(yè)市場化水平

5G 技術(shù)引導(dǎo)農(nóng)業(yè)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)體系，進(jìn)一步打通了農(nóng)業(yè)發(fā)展在空間上的局限，依托倉儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，縮短了從生產(chǎn)到銷售的距離，推動(dòng)了“農(nóng)業(yè)+電商”模式的構(gòu)建。在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，農(nóng)村的物流配送體系不斷完善，農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)上流通渠道數(shù)據(jù)監(jiān)測收集體系逐步建立，消費(fèi)者可以直接與農(nóng)戶建立聯(lián)系，并依托5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)配送過程的精準(zhǔn)監(jiān)測，而這一發(fā)展模式必將進(jìn)一步開拓農(nóng)產(chǎn)品的銷售市場，提高農(nóng)業(yè)市場化水平。

進(jìn)入5G 時(shí)代，農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展不斷加快，而在原來技術(shù)背景下形成的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析也逐漸向技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。面對(duì)5G 時(shí)代為農(nóng)業(yè)帶來的海量數(shù)據(jù)，相關(guān)部門應(yīng)推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新，搭建智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展平臺(tái)，將農(nóng)業(yè)的海量數(shù)據(jù)資源與應(yīng)用場景進(jìn)行深度融合，進(jìn)而從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的角度帶動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的全面發(fā)展，提高我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展水平。