智慧農(nóng)機(jī)多元化服務(wù)賦能鄉(xiāng)村振興的實(shí)現(xiàn)路徑探索*

張 璠，張 喆，常淑惠，姚竟發(fā)

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000；2.河北省農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063504；3.河北省美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中心，河北 廊坊 065599）

黨的十九大報(bào)告首次提出了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高質(zhì)量發(fā)展是建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容。實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略，要加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活領(lǐng)域的深度融合[1-3]。我國是農(nóng)業(yè)大國，推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、土地產(chǎn)出率、資源利用率的客觀要求，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益的現(xiàn)實(shí)需求。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化率和農(nóng)業(yè)機(jī)械制造水平不斷提高，近年來我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的保有規(guī)模不斷擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力也隨之不斷增加，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，農(nóng)機(jī)化發(fā)展水平實(shí)現(xiàn)了前所未有的快速提升。然而，我國農(nóng)機(jī)領(lǐng)域還存在著一些短板弱項(xiàng)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械化在不同區(qū)域、不同產(chǎn)業(yè)、不同品種、不同環(huán)節(jié)上的發(fā)展還不平衡不充分，部分農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)制造薄弱，部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在“無機(jī)可用”“無好機(jī)用”等現(xiàn)象，農(nóng)機(jī)抗災(zāi)救災(zāi)能力還有不足，重要農(nóng)時(shí)農(nóng)機(jī)作業(yè)管理服務(wù)等方面還有待進(jìn)一步提升，農(nóng)機(jī)管理決策憑經(jīng)驗(yàn)，大量數(shù)據(jù)孤立存在，沒有得到融合利用等。為解決“誰來種地、怎么種地、如何管理”的問題，進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)組織及能力建設(shè)，有力促進(jìn)小農(nóng)戶和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的有機(jī)銜接，開展智慧農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)勢(shì)在必行。借助智慧農(nóng)機(jī)可以徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的作業(yè)場(chǎng)景，將新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)行全面深度融合，將農(nóng)民從繁重的勞務(wù)中解放出來，極大地提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，對(duì)加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)精準(zhǔn)化、管理服務(wù)智能化、引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)鄉(xiāng)村振興具有重要意義[4-6]。

1 智慧農(nóng)機(jī)系統(tǒng)生態(tài)圈概述

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是指運(yùn)用先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的過程。農(nóng)機(jī)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工具，通過傳感器、3S 技術(shù)等實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)機(jī)器互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)，形成智慧農(nóng)機(jī)與智慧農(nóng)機(jī)系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上，將智慧農(nóng)機(jī)應(yīng)用在生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理與服務(wù)等各領(lǐng)域，通過融合、跨界，拓展了智慧農(nóng)機(jī)應(yīng)用范圍，形成智能化、透明化、便捷化的“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)”新生態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各階段的全面感知、可靠傳輸、智能處理及精準(zhǔn)服務(wù)等，進(jìn)而達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全的目標(biāo)。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，一切皆可數(shù)據(jù)化，一切皆可量化。用數(shù)據(jù)思維解決問題，是指從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題到解決問題都要以數(shù)據(jù)為線索來貫穿，要用數(shù)據(jù)的原理、方法和技術(shù)來處理問題。用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能決策，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的特征。因此，農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)首先要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，讓傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)成為“會(huì)說話”的農(nóng)機(jī)[7]。智慧農(nóng)機(jī)是指將物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星定位、傳感技術(shù)和智能控制等技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)字化采集。智慧農(nóng)機(jī)是智慧農(nóng)機(jī)系統(tǒng)的一部分。智慧農(nóng)機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)由智慧農(nóng)機(jī)裝備、計(jì)算機(jī)軟硬件、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、用戶及操作規(guī)程組成的以處理信息流為目的的人機(jī)一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能完成對(duì)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、應(yīng)用與分析，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的智能管理與服務(wù)。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)思維應(yīng)運(yùn)而生，萬物皆可互聯(lián)，互聯(lián)成全生態(tài)。將互聯(lián)網(wǎng)思維與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)深度融合，從而徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理與服務(wù)模式。通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)的交互，減少中間環(huán)節(jié)，減少所有渠道不必要的損耗，減少農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到消費(fèi)者手中所需要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)來提高效率，降低成本。隨著土地規(guī)模經(jīng)營(yíng)的不斷推進(jìn)，新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)深度融合，農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)不斷向數(shù)字化、智能化、智慧化方向發(fā)展。借助互聯(lián)網(wǎng)思維，根據(jù)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)全流程，重新構(gòu)建農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的數(shù)字化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)和智慧化管理，打造一個(gè)集農(nóng)機(jī)合作社、農(nóng)機(jī)手、種植戶、農(nóng)機(jī)維修商、農(nóng)機(jī)廠商等多方主體共贏互利的智慧農(nóng)機(jī)生態(tài)圈，可為多方主體提供智能化、個(gè)性化的精準(zhǔn)貼心服務(wù)，從而占據(jù)更廣泛的農(nóng)機(jī)市場(chǎng)領(lǐng)域、提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、獲取更高的利益[7]。

2 智慧農(nóng)機(jī)多元化服務(wù)模式

在大農(nóng)業(yè)、大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，為解決農(nóng)機(jī)服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈中信息不對(duì)稱、農(nóng)機(jī)作業(yè)效率低下等問題，河北省率先啟動(dòng)了“智慧農(nóng)機(jī)”項(xiàng)目，建設(shè)了國內(nèi)具有領(lǐng)先水平的智慧農(nóng)機(jī)決策管理系統(tǒng)。借助于安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的智能設(shè)備，構(gòu)建智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)全程作業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、傳輸與存儲(chǔ)，為種植戶、機(jī)手、合作社、政府管理部門等提供統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息化服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)天地空一體化，人機(jī)物智慧互聯(lián)[8-10]。

智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)主要包括智能終端設(shè)備、農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、用戶APP、政府管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)等部分，集數(shù)據(jù)采集、分析、管理、決策、監(jiān)控、推廣和服務(wù)于一體，可為多方主體提供多元化精準(zhǔn)服務(wù)與智能決策管理。圖1為智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)示意圖。

圖1 智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)示意圖

2.1 信息獲取類服務(wù)

數(shù)據(jù)是“智慧”決策的基礎(chǔ)，有了數(shù)據(jù)才能決策分析。因此，該平臺(tái)首先要解決數(shù)據(jù)采集問題。通過自主研發(fā)的農(nóng)機(jī)智能終端裝備可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)精確定位、作業(yè)狀態(tài)跟蹤、作業(yè)環(huán)境感知、測(cè)畝計(jì)產(chǎn)等信息的自動(dòng)采集。通過手機(jī)端APP（包括“我是機(jī)手”APP、“我是合作社”APP 和“我是地主”APP 等），種植戶可發(fā)布農(nóng)田信息、查詢農(nóng)機(jī)，與機(jī)手智能對(duì)接、確保作業(yè)實(shí)施；機(jī)手可發(fā)布農(nóng)機(jī)信息、查詢作業(yè)需求，與種植戶智能對(duì)接，還可查詢周邊加油站、維修點(diǎn)等信息。通過互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信及物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式可將數(shù)據(jù)層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔坜r(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上。通過該平臺(tái)，農(nóng)機(jī)相關(guān)部門、企業(yè)、機(jī)手、農(nóng)戶之間可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共建共享。

2.2 業(yè)務(wù)辦理類服務(wù)

農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是指一套達(dá)成農(nóng)機(jī)管理部門各種業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)集成管理的信息化模式，即由業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、相關(guān)軟硬件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)用戶、業(yè)務(wù)流程組成的以處理各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息流為目的的人機(jī)一體化系統(tǒng)。借助農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)可為農(nóng)機(jī)管理部門和相關(guān)從業(yè)人員提供農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)網(wǎng)上快捷辦理、農(nóng)機(jī)安全遠(yuǎn)程監(jiān)管、人員信息管理、網(wǎng)上培訓(xùn)考試等功能。如農(nóng)機(jī)安全監(jiān)督管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全省農(nóng)業(yè)機(jī)械安全生產(chǎn)的監(jiān)督管理、維護(hù)農(nóng)機(jī)安全作業(yè)秩序，拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械牌證管理，以及農(nóng)機(jī)事故、隱患排查管理等業(yè)務(wù)流程，通過該系統(tǒng)可極大地提高業(yè)務(wù)辦理效率。農(nóng)機(jī)管理部門或合作社通過農(nóng)機(jī)作業(yè)智能管理系統(tǒng)，可借助平臺(tái)動(dòng)態(tài)地圖，清晰、宏觀地掌握所有農(nóng)機(jī)動(dòng)態(tài)信息，查看農(nóng)機(jī)作業(yè)軌跡，實(shí)施精確管理，統(tǒng)計(jì)某一區(qū)域農(nóng)機(jī)化作業(yè)面積和產(chǎn)量等信息。

2.3 決策分析類服務(wù)

借助構(gòu)建的智慧農(nóng)機(jī)調(diào)配系統(tǒng)平臺(tái)，農(nóng)戶、機(jī)手、農(nóng)機(jī)合作社等能夠快速發(fā)布待作業(yè)地塊和可用農(nóng)機(jī)信息，可按照需求輕松獲取農(nóng)機(jī)和農(nóng)田的實(shí)時(shí)信息。該平臺(tái)提供了以農(nóng)田作業(yè)點(diǎn)距離、面積、收益、氣象、交通等為條件的作業(yè)點(diǎn)篩選機(jī)制，通過智能規(guī)劃，機(jī)手和合作社可以得到優(yōu)化的調(diào)配方案，避免“機(jī)多地少”或“地多機(jī)少”的尷尬局面，并能降低作業(yè)成本，提高作業(yè)收益。下面將介紹該平臺(tái)面向機(jī)手、農(nóng)機(jī)合作社和農(nóng)機(jī)管理部門的智能決策服務(wù)模式。

1）面向機(jī)手的農(nóng)機(jī)智能調(diào)度服務(wù)。機(jī)手借助“我是機(jī)手”APP，可查詢一定范圍內(nèi)的作物種植情況，以及不同農(nóng)戶對(duì)作業(yè)服務(wù)的需求信息。綜合分析多塊農(nóng)田位置信息、天氣信息、收獲時(shí)間、播種面積、作業(yè)價(jià)格等因素，構(gòu)建以收益最大化為目標(biāo)的單機(jī)多地塊作業(yè)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)面向機(jī)手的農(nóng)機(jī)智能調(diào)度算法，可為單臺(tái)農(nóng)機(jī)提供最優(yōu)作業(yè)區(qū)域和行駛路線，從而減少了機(jī)械空駛率，提升了農(nóng)機(jī)作業(yè)效率，同時(shí)也增加了機(jī)手的作業(yè)收益。

2）面向農(nóng)機(jī)合作社的農(nóng)機(jī)智能調(diào)度服務(wù)。針對(duì)農(nóng)機(jī)合作社的多機(jī)多地塊的作業(yè)任務(wù)，綜合分析作業(yè)位置信息、氣候信息、收獲時(shí)間、播種面積、作業(yè)價(jià)格等因素，利用多機(jī)多任務(wù)調(diào)度技術(shù)，通過智能分單方式，為農(nóng)機(jī)合作社的多臺(tái)農(nóng)機(jī)提供最優(yōu)作業(yè)區(qū)域和行駛路線，一方面能確保按時(shí)完成農(nóng)作物作業(yè)任務(wù)，另一方面可提高作業(yè)收益、減少作業(yè)成本。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，以成本最低、收益最高為目標(biāo)，為農(nóng)機(jī)合作社提供多臺(tái)農(nóng)機(jī)到多個(gè)農(nóng)田作業(yè)點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)度方案，從而幫助合作社解決多臺(tái)農(nóng)機(jī)“去哪兒、怎么干”的問題。

3）面向農(nóng)機(jī)管理部門的協(xié)同調(diào)度服務(wù)。農(nóng)機(jī)管理部門需要實(shí)時(shí)掌握機(jī)群的作業(yè)分布、機(jī)群調(diào)度動(dòng)向、作業(yè)區(qū)域供需情況、作業(yè)區(qū)域?qū)崟r(shí)環(huán)境、作業(yè)面積、作業(yè)收益等信息，通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理者“千里眼”跟蹤，機(jī)群的作業(yè)信息盡收眼底，真正做到“運(yùn)籌帷幄之中，調(diào)度指揮千里之外”。以作業(yè)損失和成本最小化為目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)的智能緊急調(diào)配算法，農(nóng)機(jī)管理部門可以及時(shí)獲取科學(xué)優(yōu)化的緊急調(diào)配方案。

2.4 其他多元化服務(wù)模式。

利用構(gòu)建的智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，機(jī)手和合作社還能享受維修站、加油站等便捷的個(gè)性化服務(wù)，即機(jī)手能夠在最短的時(shí)間找到最合適的維修點(diǎn)、加油站等，獲得最精心的服務(wù)。通過農(nóng)機(jī)上安裝的農(nóng)機(jī)智能采集裝備，政府部門、農(nóng)機(jī)合作社可實(shí)時(shí)追蹤機(jī)群位置，掌握農(nóng)機(jī)的作業(yè)情況，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度與管理。農(nóng)機(jī)銷售商可及時(shí)獲取農(nóng)機(jī)位置、故障信息，為機(jī)手、農(nóng)機(jī)合作社提供快捷優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上的農(nóng)田種植數(shù)據(jù)、收獲面積等，可為種植戶提供科學(xué)的種植計(jì)劃、作物管理方案、作業(yè)機(jī)具個(gè)性化推薦；根據(jù)某區(qū)域的農(nóng)機(jī)保有量、作業(yè)效率與收益等，可為農(nóng)機(jī)管理部門提供農(nóng)機(jī)需求預(yù)測(cè)、農(nóng)機(jī)發(fā)展預(yù)測(cè)等。

3 結(jié)語

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略與“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)”的新生態(tài)環(huán)境下，基于統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的智慧農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，整合了多個(gè)農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，匯聚了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境作業(yè)以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的共享、開放、應(yīng)用與推廣。下一步通過持續(xù)改造提升傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)裝備，力求將智能裝備應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕、種、管、收等各個(gè)環(huán)節(jié)，采集全環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，保障國家糧食安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)力求覆蓋農(nóng)機(jī)管理全部環(huán)節(jié)，為政府管理部門、種植戶、農(nóng)機(jī)手、農(nóng)機(jī)合作社、農(nóng)機(jī)維修站點(diǎn)等提供精準(zhǔn)服務(wù)，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)局、農(nóng)機(jī)監(jiān)理站、農(nóng)機(jī)鑒定站、農(nóng)機(jī)修造站各管理部門間的協(xié)作，節(jié)約農(nóng)機(jī)資源，從而進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。農(nóng)機(jī)監(jiān)管共建共享一體化。進(jìn)一步完善大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過對(duì)農(nóng)機(jī)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的收集整理、統(tǒng)計(jì)分析和共享共用，為科學(xué)決策提供參考，為精準(zhǔn)管理找準(zhǔn)方向，為基層群眾提供實(shí)用信息。智慧農(nóng)機(jī)多元化服務(wù)將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等各環(huán)節(jié)起著不可替代的作用，可滿足農(nóng)戶、機(jī)手、農(nóng)機(jī)合作社、農(nóng)機(jī)管理部門等對(duì)各類涉農(nóng)數(shù)據(jù)的綜合分析與決策需求，為全面實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供路徑。