智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

王衛(wèi)斌

(仙桃市河堤岸生態(tài)牧業(yè)有限公司專家工作站，湖北 仙桃 433000)

民以食為天，農(nóng)業(yè)是人類的衣食之源、生存之本；農(nóng)業(yè)不興，則難談百業(yè)之興。加速推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅是我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的方向與需要，更是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、推進(jìn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)種管收、增產(chǎn)提質(zhì)的主要驅(qū)動(dòng)力量。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從耕、種、管到收、加、銷等眾多環(huán)節(jié)中，已經(jīng)采用了部分智慧裝備，為我國(guó)種養(yǎng)殖效益提升和推進(jìn)鄉(xiāng)村振興，提供了較大的便利，但我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大差距，在專業(yè)人才培養(yǎng)、基礎(chǔ)建設(shè)、機(jī)械化普及、資源整合等眾多環(huán)節(jié)上還需要進(jìn)一步完善，本文針對(duì)目前江漢平原智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)提出了見解。

1 智慧農(nóng)業(yè)的基本特性

智慧農(nóng)業(yè)就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理；智慧農(nóng)業(yè)還是目前全球及我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種新潮流、新趨勢(shì)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式在可耕種土地資源不斷減少、世界人口增加、人口老齡化加劇、自然災(zāi)害和惡劣環(huán)境等的情況下，遠(yuǎn)不能滿足和適應(yīng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要。尤其是農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源逐步衰竭和不足，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，人們對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品種類和品質(zhì)的多樣化，口感、營(yíng)養(yǎng)等方面的要求不斷提升等諸多問(wèn)題，都會(huì)使農(nóng)業(yè)發(fā)展陷入惡性循環(huán)；而智慧農(nóng)業(yè)正是基于傳統(tǒng)大肥大水粗放式種、養(yǎng)、管、產(chǎn)、銷的發(fā)展缺陷，利用數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械化技術(shù)、人工智能、基因重組等先進(jìn)技術(shù)，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展提供一條光明之路。智慧農(nóng)業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，最大的特點(diǎn)就是以高新技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)種、養(yǎng)、管、收、產(chǎn)、銷，用人工智能和高新技術(shù)保證對(duì)資源的最大節(jié)約，提供更多更優(yōu)的農(nóng)副產(chǎn)品，取得更大更好的經(jīng)濟(jì)效益。智慧農(nóng)業(yè)是由信息技術(shù)支持，根據(jù)空間、時(shí)間、定位、定時(shí)、定量等實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)操作與管理系統(tǒng)，其基本涵義就是根據(jù)作物生長(zhǎng)的土壤性狀、氣溫、濕度、土壤水分溫度、含水量、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等調(diào)節(jié)對(duì)作物的投入，即一方面查清土壤內(nèi)部的性狀與生產(chǎn)力，另一方面確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標(biāo)，調(diào)動(dòng)土壤生產(chǎn)力，以最少或最節(jié)省的投入，達(dá)到同等或更高的收益，并可改善環(huán)境，高效利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2 智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)

智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)必須設(shè)有多個(gè)處理系統(tǒng)和采集系統(tǒng)以及無(wú)線傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)和專家系統(tǒng)等。前端遙感采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)環(huán)境的光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制；無(wú)線傳輸系統(tǒng)主要是將前端傳感器采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)影像等，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)輸送到后臺(tái)服務(wù)器；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)布置的攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)，通過(guò)電腦或手機(jī)隨時(shí)隨地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況，查看現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度等具體參數(shù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)；數(shù)字處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和存儲(chǔ)，為用戶提供決策依據(jù)；專家系統(tǒng)則根據(jù)智慧領(lǐng)域的專家或?qū)＜医M提供的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理判斷，提供決策咨詢，以解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)雜的技術(shù)難題。

3 智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施尚待改善

在我國(guó)大農(nóng)業(yè)中，各項(xiàng)農(nóng)田設(shè)施欠缺，國(guó)家雖然每年投入巨資進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)，但大部分大田面積仍舊供水保水困難。尤其是我國(guó)土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，土地性狀在短時(shí)期內(nèi)難以達(dá)到智慧農(nóng)業(yè)所需要的硬性要求，由于幾千年傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的耕整、播撒，導(dǎo)致小農(nóng)戶相對(duì)分散，田間所需的傳感設(shè)施、監(jiān)控設(shè)備等基本為零，更難說(shuō)是遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)和智慧平臺(tái)，在目前大農(nóng)業(yè)中幾乎是一片空白。智慧農(nóng)業(yè)需要種植面積相對(duì)集中、土地平整遼闊且土壤酸堿性相似，種植作物屬性、科目類別及生長(zhǎng)周期等基本相同，且對(duì)機(jī)耕道路、供排水等硬件設(shè)施要求較高；江漢平原江河縱橫、湖泊溝渠眾多，目前種植養(yǎng)殖交叉，種植作物品種多但面積小，而水產(chǎn)養(yǎng)殖又插花于農(nóng)作物之中，加之基本農(nóng)田的水利設(shè)施嚴(yán)重老化破損，都極大地阻礙了智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

3.2 機(jī)械化設(shè)施急需改造升級(jí)

在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，先進(jìn)機(jī)械設(shè)備不足，如果沒(méi)有現(xiàn)代機(jī)械和智能做支撐，智慧農(nóng)業(yè)基本是紙上談兵，機(jī)械化普及是智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵所在。目前我國(guó)機(jī)械化普及率雖然達(dá)到85%以上，但機(jī)械服務(wù)主要用于耕整、播種和收割，尤其是這些機(jī)械設(shè)備購(gòu)入較早，損耗老化嚴(yán)重，加之無(wú)智能接口，根本無(wú)法滿足智慧農(nóng)業(yè)的需求；而農(nóng)業(yè)機(jī)械更新?lián)Q代迅速，各廠家沒(méi)有統(tǒng)一預(yù)留智慧接口，都極大地制約了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.3 遙感設(shè)施和觀測(cè)設(shè)施缺失

通過(guò)衛(wèi)星云圖進(jìn)行各類數(shù)據(jù)分析和農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)，可以提前預(yù)知?dú)庀笄闆r和災(zāi)害預(yù)警，但卻無(wú)法避免惡劣氣候和自然災(zāi)害造成的農(nóng)業(yè)設(shè)施和農(nóng)作物及農(nóng)副產(chǎn)品的損失，現(xiàn)代人工智能只能減少而不可能完全避免自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)作物以及對(duì)各種設(shè)備設(shè)施的損害。智慧農(nóng)業(yè)需要可覆蓋的遙感傳輸和監(jiān)控觀察系統(tǒng)以及現(xiàn)代化信息與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持，可以根據(jù)時(shí)間、空間、定位、定時(shí)、定量在人工智能指揮下進(jìn)行巡飛巡察，實(shí)時(shí)監(jiān)控大田作物生長(zhǎng)情況，以便進(jìn)行智慧決策。但目前所有大田作物的遙感和監(jiān)控系統(tǒng)幾乎是零基礎(chǔ)，而購(gòu)買、安裝、調(diào)試、使用這些設(shè)備還需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這種現(xiàn)狀極大地延緩了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.4 實(shí)際農(nóng)業(yè)人員年齡結(jié)構(gòu)嚴(yán)重老化

智慧農(nóng)業(yè)需要大量專業(yè)性、復(fù)合性人才，既要會(huì)遠(yuǎn)程操作各類傳輸分析系統(tǒng)，也可近處進(jìn)行無(wú)人機(jī)和無(wú)人拖拉機(jī)的遙控操作技能。但在目前實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要人群為60歲以上的老人，要求其重新學(xué)習(xí)并進(jìn)行知識(shí)更新?lián)Q代以勝任農(nóng)業(yè)智能化操作，都是極為困難的一件事，由此極大地影響了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.5 專業(yè)性智慧農(nóng)業(yè)人才缺乏

智慧農(nóng)業(yè)從業(yè)人數(shù)尤其是專業(yè)技術(shù)人員短缺，從機(jī)械支撐、數(shù)字技術(shù)到智能技術(shù)，都需要專業(yè)人才的操作。目前，我國(guó)各高校院所雖然都開辦了智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)和培訓(xùn)班，培養(yǎng)了大批的專業(yè)人才，但離所需人才數(shù)量還有巨大的缺口，尤其是所培養(yǎng)的人才過(guò)度書本化、過(guò)度理論化，缺乏實(shí)操能力，特別是對(duì)農(nóng)業(yè)中的種植養(yǎng)殖、加工銷售等實(shí)際情況了解偏少。智慧農(nóng)業(yè)目前是個(gè)高投入、低回報(bào)的行業(yè)，以工業(yè)化的手段和投資來(lái)運(yùn)作農(nóng)業(yè)，在短期內(nèi)難以得到回報(bào)，金融和相關(guān)主體對(duì)智慧農(nóng)業(yè)投資謹(jǐn)慎，也制約了智慧農(nóng)業(yè)中各種必要硬件設(shè)施和裝備，制約了智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

4 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及建議

4.1 發(fā)展趨勢(shì)

雖然我國(guó)中央政府從2012年就開始陸續(xù)出臺(tái)發(fā)展數(shù)字鄉(xiāng)村的意見文件達(dá)20多篇。尤其2022年中央一號(hào)文件指出，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵技術(shù)支持，將促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)化，推進(jìn)數(shù)據(jù)農(nóng)業(yè)的有效實(shí)踐。近年來(lái)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部積極推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村數(shù)字建設(shè)，作為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、國(guó)家信息化發(fā)展的重要組成部分，統(tǒng)籌部署實(shí)施。下一步，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部將持續(xù)謀劃實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)工程，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合，加快農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型。我國(guó)各級(jí)政府也出臺(tái)了若干文件從政策上積極支持智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但江漢平原智慧農(nóng)業(yè)目前還基本處于初級(jí)發(fā)展階段。

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷普及，人工智能的廣泛運(yùn)用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提升，智慧農(nóng)業(yè)將是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展和普及也將是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一次重要革命。尤其是在國(guó)家多項(xiàng)政策支持鼓勵(lì)下，數(shù)字技術(shù)促進(jìn)鄉(xiāng)村振興、智能育種、智能裝備等技術(shù)不斷快速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的種植、養(yǎng)殖、加工、儲(chǔ)存、銷售等過(guò)程中都會(huì)逐步運(yùn)用。在將來(lái)的智慧農(nóng)業(yè)中，大數(shù)據(jù)信息必將滲透農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，從種子、肥料開始，到田間的管理以及其后的廢棄物處理過(guò)程，將體現(xiàn)出信息科技對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用，智能化設(shè)備將得到廣泛應(yīng)用。智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)就是農(nóng)業(yè)無(wú)人化、少人化的操作實(shí)景，信息化科技推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革，對(duì)農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)行工廠化生產(chǎn)、加工和銷售，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上合作企業(yè)的共同利益。

4.2 建議

(1)提升農(nóng)業(yè)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)發(fā)展統(tǒng)籌管理，在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中，在新建改建的種植、養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工、銷售等農(nóng)田改造，農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)中優(yōu)先考慮智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，安裝傳感器和監(jiān)控設(shè)施或者預(yù)留有固件安裝的端口和區(qū)域。

(2)加強(qiáng)各類機(jī)械設(shè)備，場(chǎng)景監(jiān)控設(shè)備和信息采集、傳輸、統(tǒng)計(jì)、處理系統(tǒng)的科研公關(guān)，提升科技水準(zhǔn)，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)端口，減化應(yīng)用過(guò)程。

(3)推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)復(fù)合型人才培養(yǎng)，尤其注重對(duì)返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)，退役軍人及高素質(zhì)農(nóng)民進(jìn)行理論與實(shí)踐雙培養(yǎng)，鼓勵(lì)支持智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)學(xué)員到農(nóng)村發(fā)展。

(4)落實(shí)中央相關(guān)文件精神，從頂層設(shè)計(jì)安排，制定完善發(fā)展方向和推動(dòng)鼓勵(lì)政策。