裝備與信息協(xié)同促進(jìn)現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展研究*

買學(xué)斌 ， 呂怡秋 ， 張維童

（寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)科技得到了快速提升，農(nóng)業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)水平也越來越高。我國生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)器及設(shè)備的相關(guān)企業(yè)已超過8 000家，而具備一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)也已超過1 700家，實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備類型已擴(kuò)展至4 000余種。同時，我國農(nóng)機(jī)企業(yè)工業(yè)產(chǎn)值增長明顯，2020年我國農(nóng)機(jī)工業(yè)產(chǎn)值逾4 500億元。但現(xiàn)階段，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)工作還處于積極探索階段，智慧農(nóng)業(yè)還遠(yuǎn)未實現(xiàn)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的工作人員還需要積極響應(yīng)我國“十四五”規(guī)劃，緊跟時代發(fā)展需求，推動我國智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，穩(wěn)步提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。基于此，課題組就農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)協(xié)同助推智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展展開分析與探討。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 動力機(jī)械的應(yīng)用

動力機(jī)械的實質(zhì)便是在各種農(nóng)業(yè)機(jī)器設(shè)備與相關(guān)設(shè)施中有效將人力、畜力替換為機(jī)械動力，以此強(qiáng)化農(nóng)機(jī)的作業(yè)效率與質(zhì)量，降低人工作業(yè)的時間與資金成本。但隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的日益增多，導(dǎo)致環(huán)境污染日益加重。要使農(nóng)業(yè)機(jī)械更為合規(guī)地工作，則需要強(qiáng)行規(guī)定農(nóng)業(yè)機(jī)械采用機(jī)械內(nèi)部凈化尾氣技術(shù)與機(jī)械外部處理尾氣技術(shù)，以此有效減少整體機(jī)械設(shè)備的尾氣排放。不僅如此，還需大規(guī)模推廣蓄電池動力、生物甲烷燃料動力等新型動力能源，替代傳統(tǒng)石化燃料動力能源，改善農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程中能源過度消耗與環(huán)境污染的問題。

1.2 大田精準(zhǔn)作業(yè)機(jī)械的應(yīng)用

目前，我國農(nóng)機(jī)中的耕作深度控制系統(tǒng)大多數(shù)采用的是應(yīng)用機(jī)械力對耕機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，該調(diào)節(jié)控制的實質(zhì)便是液壓系統(tǒng)與機(jī)械力的結(jié)合，但在實際耕種作業(yè)中往往會出現(xiàn)無法實時有效監(jiān)測深度以及阻力不穩(wěn)定等情況。為了有效提升農(nóng)機(jī)對耕作深度的精準(zhǔn)控制，則需將農(nóng)業(yè)耕作深度控制的傳統(tǒng)系統(tǒng)改良為機(jī)電液一體化技術(shù)的電子農(nóng)業(yè)耕作深度控制系統(tǒng)。切實將農(nóng)業(yè)發(fā)展中以功能為核心的理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐云焚|(zhì)為核心的理念。不僅如此，還需提高對寬幅聯(lián)合耕整地機(jī)械工序組合的升級力度，穩(wěn)步強(qiáng)化耕整地機(jī)械的整體自動監(jiān)測水平、故障自我診斷報警技術(shù)、耕深控制技術(shù)以及實時作業(yè)速度匹配能力等。在上述基礎(chǔ)上，以研制節(jié)能消耗減排、智能化、自動化、科技化、減少進(jìn)地次數(shù)以及高速寬幅的聯(lián)合耕整地機(jī)械作為農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)發(fā)展過程中的核心方向。

1.3 工廠化農(nóng)業(yè)裝備的應(yīng)用

工廠化農(nóng)業(yè)核心設(shè)備主要涉及工廠化設(shè)施設(shè)計與制造、智能傳感與感知設(shè)備以及控制設(shè)備等其他設(shè)備。現(xiàn)階段，我國主要引入并使用的工廠化種植設(shè)施主要有日光溫室、連棟溫室、人工光植物工廠等等。相關(guān)工廠化種植設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)全天候的實時監(jiān)測，收集與記錄植物生長的所有信息數(shù)據(jù)，為農(nóng)產(chǎn)品的工廠化流水線種植提供技術(shù)保障。除此之外，結(jié)合我國智慧農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)分析，未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展將逐步實現(xiàn)無人操控的全流程的機(jī)械自動化生產(chǎn)，將進(jìn)一步降低農(nóng)業(yè)種植者的勞動強(qiáng)度，借助先進(jìn)的技術(shù)手段去實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品種植、管理、生產(chǎn)、加工、包裝的“數(shù)智化”建設(shè)，降低人工作業(yè)的任務(wù)量，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[2]。

1.4 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地初加工裝備的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地初加工裝備的應(yīng)用主要涉及生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷藏保鮮、糧食烘干干燥、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分級等眾多類別的裝備，借助現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)，各類農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備已經(jīng)逐步向著自動化、智能化發(fā)展。同時還需要著重提高生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷藏保鮮裝備的基礎(chǔ)性，如冷藏恒溫功能、自動滅菌功能等，并通過升級農(nóng)產(chǎn)品檢測設(shè)備，持續(xù)提高農(nóng)產(chǎn)品檢測效率與質(zhì)量。農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地初加工裝備不僅會在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障方面起到至關(guān)重要的作用，同時也全面提高了農(nóng)產(chǎn)品在相關(guān)市場中的核心競爭力，進(jìn)而有效實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向高效、智能、便捷、環(huán)保的方向發(fā)展[3]。

2 農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

我國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的研發(fā)相比于西方國家較晚，相關(guān)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用還需進(jìn)一步推廣。以酒泉市為例，酒泉市是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，2004年開始實施農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策，到2021年年末，該政策共計帶動農(nóng)戶投入農(nóng)機(jī)購置資金17.5億元，所有種類的農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼購置數(shù)量約為14.5萬臺。在大量的農(nóng)機(jī)投入使用后，酒泉市農(nóng)業(yè)作業(yè)水平明顯上升，2021年的機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收水平分別為97.61%、95.1%以及60.84%，農(nóng)業(yè)耕種機(jī)械化水平提升至85.83%，領(lǐng)先于全省、全國綜合機(jī)械化水平約10%～20%，且該地區(qū)的農(nóng)業(yè)服務(wù)收入也高達(dá)10.9億元。雖然酒泉市農(nóng)業(yè)耕種機(jī)械水平達(dá)到了85.83%，但是其中畜牧業(yè)機(jī)械化僅為40.08%、林果業(yè)僅為37.08%、設(shè)施農(nóng)業(yè)僅為40.78%、農(nóng)產(chǎn)品初加工僅為34.56%，由此可見，特色農(nóng)業(yè)的機(jī)械化水平急需進(jìn)一步提升。

2.1 農(nóng)作物信息獲取技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，可以通過傳感設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、無線設(shè)備以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對作物表型信息進(jìn)行有效獲取，而且可以通過自動化裝備以及相關(guān)信息技術(shù)手段，快捷、高效、全面地獲取作物多樣性表現(xiàn)形狀，比如農(nóng)作物的組織、器官、群體等表型信息。此類表型信息涉及農(nóng)作物依托于其自身基因和周邊環(huán)境的互相作用所產(chǎn)生的表型原始數(shù)據(jù)，作物的表型信息獲取技術(shù)可以根據(jù)實驗環(huán)境的不同分為室內(nèi)獲取以及室外獲取。室內(nèi)獲取主要是通過對各類作物生長環(huán)境進(jìn)行精確控制，進(jìn)而科學(xué)掌控農(nóng)作物的生長。

2.2 農(nóng)業(yè)智能知識服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)智能知識服務(wù)技術(shù)應(yīng)用的核心是以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識為基礎(chǔ)，依托于智能化技術(shù)對現(xiàn)有分散、混亂的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識進(jìn)行有效整合，同時通過搭建智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識服務(wù)共享平臺，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識以系統(tǒng)化的形式進(jìn)行分享。并通過云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識信息資源的計算與分析，以此為有需求的人們提供有針對性的差異化服務(wù)，普及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識。需要注意的是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以根據(jù)農(nóng)作物、氣候特征、種植管理等方面劃分為不同的類別，這種情況也是提供有針對性的差異化服務(wù)的難點。未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)將會依托于先進(jìn)的技術(shù)的手段，去進(jìn)一步剖析與整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識，挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識的潛在特征，以便為人們提供更為專業(yè)、優(yōu)質(zhì)的知識共享服務(wù)。另外，隨著信息化技術(shù)逐步向物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識的共享服務(wù)也會逐步整合機(jī)械學(xué)習(xí)、圖像識別等技術(shù)，進(jìn)一步融合農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)[4]。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧管理技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧管理技術(shù)的應(yīng)用根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域劃分，可以具體劃分為農(nóng)作物生產(chǎn)智慧管理、畜禽養(yǎng)殖智慧管理、水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧管理等。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧管理而言，其可以有效實現(xiàn)自動化、智能化的監(jiān)管與生產(chǎn)管理，根據(jù)全天候的監(jiān)管系統(tǒng)，收集農(nóng)產(chǎn)品的生長情況，進(jìn)而有針對性地開展施肥、除草、去病蟲害、灌溉等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理[5]。而且借助相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以自動化操控農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，降低人工作業(yè)的任務(wù)量，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程化的智慧管理。

2.4 農(nóng)產(chǎn)品智慧流通技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品智慧流通技術(shù)的應(yīng)用主要用于農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸與配送，通過響應(yīng)自動化、智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，去實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸與配送過程中相應(yīng)環(huán)境條件參數(shù)的控制，進(jìn)而保障農(nóng)產(chǎn)品的新鮮程度。不僅如此，農(nóng)產(chǎn)品智慧流通技術(shù)還會智能地科學(xué)規(guī)劃運(yùn)輸與配送的路線，減少運(yùn)輸與配送時間[6]。現(xiàn)階段，對于最優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸與配送路徑的規(guī)劃研究，主要以加權(quán)求和的計算方法為主，借助相關(guān)的計算模型與群體智能算法可以從根源上處理最優(yōu)配送路徑的多目標(biāo)擇優(yōu)問題。

3 裝備與信息協(xié)同促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的對策分析

3.1 增加農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新資金投入

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新具備較強(qiáng)的排異性與公益性，這也致使該領(lǐng)域的科技創(chuàng)新所帶來的社會效益要遠(yuǎn)超于個人利益。為了克服當(dāng)下科技創(chuàng)新環(huán)境現(xiàn)狀，則需要大力開發(fā)農(nóng)業(yè)行業(yè)的新市場，優(yōu)化市場環(huán)境以及市場條件，有效發(fā)揮出政府在其中的引導(dǎo)作用，根據(jù)實際情況合理加大財政支持的力度，進(jìn)而有效開展現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新、推廣以及轉(zhuǎn)化[7]?？梢猿闪F(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基金會，以此有效推進(jìn)我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)與探索，并對重大成果予以表彰和獎勵，進(jìn)而發(fā)揮創(chuàng)新科技的帶頭作用與示范效果?？梢灾贫ㄏ鄳?yīng)的激勵政策與獎勵制度，積極帶領(lǐng)社會組織與農(nóng)企進(jìn)行現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新研究與前沿技術(shù)研發(fā)，穩(wěn)步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，優(yōu)化智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)項目投資格局[8]。

3.2 持續(xù)優(yōu)化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新激勵政策

首先，應(yīng)深度剖析現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展方向以及布局規(guī)劃，同時根據(jù)當(dāng)前指智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)情況，搭建全方位、差異化的農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新激勵政策。其次，通過加強(qiáng)對現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新成果的扶持力度，鼓勵社會面中多元化主體積極投入并參加到現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的相關(guān)活動中，進(jìn)而有效增加農(nóng)業(yè)科技研發(fā)在社會層面上的資金引入。再次，應(yīng)重視與提高對農(nóng)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)以及技術(shù)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，并根據(jù)實際情況建立多元化激勵政策，有效引導(dǎo)民間資本積極參與到現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新活動中。通過科學(xué)合理的激勵政策，打消民間資本企業(yè)在農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中的顧慮，進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)在創(chuàng)新過程中抵御風(fēng)險的能力[9]。最后，需要建立完善的農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化平臺與相關(guān)渠道，引導(dǎo)社會面各行業(yè)積極加入平臺進(jìn)行信息交流，有效豐富該平臺內(nèi)的交流內(nèi)容，切實降低農(nóng)業(yè)市場信息的不對稱性。通過建立科學(xué)合理的交流平臺，改善農(nóng)業(yè)信息發(fā)布與獲取之間的不對稱，并以此完善現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)，使各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸實現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化以及商業(yè)化。不僅如此，還應(yīng)盡快搭建與優(yōu)化農(nóng)業(yè)科技評估指標(biāo)與相關(guān)考核體系，對農(nóng)業(yè)科研成果進(jìn)行多方面的分析評估判斷，如成果的學(xué)術(shù)價值、產(chǎn)業(yè)適用性、應(yīng)用可行性以及具體潛在價值等，進(jìn)而有效推動農(nóng)業(yè)科技與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合[10]。

4 結(jié)語

綜上所述，我國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大國，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長是推動我國可持續(xù)發(fā)展重要助推力。隨著農(nóng)業(yè)裝備與信息技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也需要緊跟時代的發(fā)展，合理增加農(nóng)業(yè)信息化裝備的研發(fā)資本，并借助相關(guān)政策規(guī)定，持續(xù)優(yōu)化我國各地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，同時持續(xù)優(yōu)化我國農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新激勵政策，進(jìn)而有效融合農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備與農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的協(xié)同發(fā)展，推動各地區(qū)智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)以及發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長。