計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用初探

周穎琦

【摘? ?要】 互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)這一人類歷史上最古老職業(yè)的信息化發(fā)展。智慧農(nóng)業(yè)以智能化、數(shù)據(jù)化、精準(zhǔn)化、集約化為發(fā)展目標(biāo)，依托于傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)，提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率，提高我國農(nóng)民的收入，推動我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程，為我國的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供良好的、適宜生長的環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】 計(jì)算機(jī);智慧農(nóng)業(yè);人工智能;大數(shù)據(jù)

Application of computer technology in Intelligent Agriculture

Zhou Yingqi

（Henan Institute of water resources and environment? ?450000）

[Abstract] With the development of Internet and artificial intelligence technology， the informatization development of agriculture， the oldest profession in human history， will be accelerated. With the development goal of intelligence， data， precision and intensification， smart agriculture relies on sensors， Internet of things， cloud computing and big data to improve the production efficiency of crops， increase the income of farmers in China， promote the development process of smart agriculture in China， and provide a good and suitable environment for the development of smart agriculture in China.

[Keywords] computer; intelligent agriculture; artificial intelligence; big data

農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民問題是關(guān)系到國計(jì)民生的根本性問題，鄉(xiāng)村振興要把握時代發(fā)展機(jī)遇，做好智慧農(nóng)業(yè)的開發(fā)與應(yīng)用。美國近百年來農(nóng)民數(shù)量大幅減少，但是農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和出口量卻不斷提高，根源就在于他們能夠緊跟每一次技術(shù)變革并應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。當(dāng)前智能農(nóng)業(yè)的工作要點(diǎn)就在于數(shù)據(jù)的采集和生產(chǎn)、管理、使用及流通環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展彎道超車的最佳時機(jī)。

1? 計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)狀

我國作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，兩千年來一直是以壟耕種植為主，這種運(yùn)作模式不耗費(fèi)人力且占據(jù)了農(nóng)民幾乎全部的時間，不利于農(nóng)業(yè)的長久發(fā)展。而智慧農(nóng)業(yè)作為一種新興的農(nóng)業(yè)運(yùn)作模式，它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，將最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)信息處理用于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的選種、育苗、生產(chǎn)管理 、訂購銷售及物流配送產(chǎn)、供、銷全過程的精細(xì)化控制，與現(xiàn)代生物技術(shù)、種植養(yǎng)殖技術(shù)融合為一體，把云計(jì)算、傳感網(wǎng)、5G技等多種信息技術(shù)互通互聯(lián)，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的反過來和安全標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前我國的新興農(nóng)業(yè)仍然自在奮起直追階段。2017年我國農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)量只有美國的1/5，農(nóng)業(yè)人口卻是美國的100倍。因此打造不依賴人的高度自動化智能化的智慧農(nóng)業(yè)勢在必行，并且已經(jīng)取得了初步成效。以河南省為例，在部分地區(qū)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域打造智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)初見成效，在9個市建成20個類似站點(diǎn)的“作物生長遠(yuǎn)程感知系統(tǒng)”，科研人員在鄭州的監(jiān)控室就可以隨時監(jiān)測掌握小麥的生長狀態(tài)進(jìn)行診斷分析，實(shí)驗(yàn)區(qū)每畝增產(chǎn)26公斤并節(jié)約化肥成本30元。此外鶴壁市創(chuàng)建了全國首批、全省上唯一的農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化示范基地，在農(nóng)業(yè)和農(nóng)畜產(chǎn)品均獲得初步成功，提升了科技進(jìn)步對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率。

2? 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

智慧農(nóng)業(yè)的本質(zhì)就是用高新技術(shù)和科學(xué)管理，依托于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)強(qiáng)調(diào)時間和空間中進(jìn)行現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的操作與管理。整個智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要由三個部分組成，分別是智能感知和監(jiān)測、智能分析規(guī)劃和決策及智能執(zhí)行。

2.1? 智能感知和監(jiān)測的應(yīng)用

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)效率較低，生產(chǎn)管理的過程中90%都靠人進(jìn)行經(jīng)營。而計(jì)算機(jī)科學(xué)中的智能感知和監(jiān)測可以有效解決人的重復(fù)勞作及效率問題，主要是體現(xiàn)在圖像識別技術(shù)。在農(nóng)作物的播種到成熟、收割的過程中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)利用集合信號處理技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識、數(shù)學(xué)知識，進(jìn)行農(nóng)作物在生長過程中圖像的采集，主要是對農(nóng)業(yè)四情的分析與處理——墑情、苗情、病蟲情和災(zāi)情。智能化應(yīng)用場景無處不在，捕捉的數(shù)據(jù)圖可以轉(zhuǎn)換為可操作的處方圖。對采集的圖像信息進(jìn)行識別和分析，有效地監(jiān)控農(nóng)作物的生長過程 ，及時解決農(nóng)作物在生長過程中出現(xiàn)的問題保證糧食的豐收。農(nóng)作物出現(xiàn)生長雜草或者感染上害蟲時，智能感知和監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)問題，利用光譜分析法分析出不該生長的植物，植保無人機(jī)及時進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，或者除草機(jī)器人用機(jī)械手臂進(jìn)行除草劑噴酒。害蟲的識別模式可以采用燈光誘導(dǎo)法進(jìn)行處理，利用黑光燈的光亮吸引害蟲，再利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對害蟲進(jìn)行攝像和識別，最后通過計(jì)算機(jī)技篩選出害蟲的種類，從而實(shí)現(xiàn)害蟲的種類的識別。

2.2? 智能分析規(guī)劃與決策

計(jì)算機(jī)網(wǎng)格技術(shù)是一種對區(qū)域性農(nóng)業(yè)的進(jìn)行精確和細(xì)致化設(shè)計(jì)的過程，運(yùn)用于智慧農(nóng)業(yè)的檢查和測定。將一個區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分成幾個相同的網(wǎng)記錄農(nóng)作物的生長環(huán)境的變化，記錄和提取的數(shù)據(jù)，將所得到的農(nóng)業(yè)信息傳入到電腦中，根據(jù)不同區(qū)域農(nóng)作物的生長狀況進(jìn)行不同的策略，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的精準(zhǔn)化。將農(nóng)業(yè)信息建立數(shù)據(jù)庫需要這幾個方面：地理基礎(chǔ) 網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)庫、土壤網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、環(huán)境網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、氣象網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫、作物網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫等等。這種計(jì)算機(jī)網(wǎng)格技術(shù)的使用時的能夠?qū)r(nóng)作物生長過程中微觀、中觀以及宏觀各個緯度進(jìn)行把控。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以將農(nóng)作物在生長過程中的各個因素（土壤、 環(huán)境、水分、濕度、光照、以及微量元素、平均溫度、農(nóng)作物品種等等）進(jìn)行精準(zhǔn)化的管理，幫助制定快速、精準(zhǔn)、智能的決策。同時，智慧農(nóng)業(yè)在改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。把農(nóng)田、畜牧養(yǎng)殖場、水產(chǎn)養(yǎng)殖基地等生產(chǎn)和周邊生態(tài)環(huán)境視為一個整體 ，以精密運(yùn)算確定施肥不會造成土壤板結(jié)，畜禽糞便處理后避免造成水和大氣污染。智能機(jī)械取代了人的農(nóng)業(yè)勞作，解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)勞動力日益緊張的問題，同時實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度規(guī)模傾向集約化。

2.3? ?智能執(zhí)行

智慧農(nóng)業(yè)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的執(zhí)行分為三個方面：第一，在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。自動化裝備的發(fā)展機(jī)器的存儲容量、運(yùn)算速度都遠(yuǎn)超人類，可以極大程度地解放人類的雙手，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)和增效的效果。農(nóng)作物成熟時計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)對農(nóng)作物的成長狀態(tài)和存儲的信息進(jìn)行對比，判斷農(nóng)作物是否成熟。如果農(nóng)作物成熟，可以利用自動收割系統(tǒng)實(shí)行自動化的收割，并進(jìn)行脫皮、脫水、入庫等一體化動作。第二，農(nóng)作物健康的生長和成熟，需要適宜的溫度、濕度、氧氣濃度等條件。通過對農(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將其輸入計(jì)算機(jī)中，和計(jì)算機(jī)中存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果沒有達(dá)到農(nóng)作物所需要的適宜條件，計(jì)算機(jī)可以發(fā)出指令，進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)，將度調(diào)控、濕度調(diào)控以及氧氣調(diào)控設(shè)置到合適的條件，這樣可以降低人力的投入，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境調(diào)控?cái)?shù)據(jù)化管理的提升。杭州的一項(xiàng)移動信息技術(shù)是，當(dāng)從事對蝦養(yǎng)殖的蝦塘水溫發(fā)生變化時，技術(shù)人員的手機(jī)會收到信息要及時處理。另外包裝上的二維碼可以溯源查到蝦是哪個塘生產(chǎn)的、養(yǎng)殖過程中的用藥問題、加工工藝等相關(guān)信息。

3? 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中應(yīng)用推廣

3.1? 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣

農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。5G時代的智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用將最新的信息技術(shù)系統(tǒng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程，是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化形成的重要依據(jù)。整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)循環(huán)，將互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合，整體數(shù)據(jù)分析、在線服務(wù)、生產(chǎn)檢測等 新型商業(yè)模式，掌握農(nóng)業(yè)裝備的運(yùn)行情況，引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化、規(guī)模養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品精細(xì)化加工、物資綜合利用的系統(tǒng)技術(shù)體系。

3.2? 深化計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

在智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)方面，我國的計(jì)算技術(shù)還處于初級階段。國家的“中國制造2025”產(chǎn)業(yè)升級浪潮中，智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的科技水平在不斷提高，在朝著更加科學(xué)化水平發(fā)展，同時積極借鑒國際上在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的信息化技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，把成功經(jīng)驗(yàn)向全國推廣。

3.3? 加強(qiáng)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的人才培養(yǎng)

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要各方面人才的共同努力，農(nóng)業(yè)發(fā)展中的精細(xì)化及整合農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各種信息，根據(jù)需求建立起特色的農(nóng)業(yè)電商平臺，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來更多經(jīng)濟(jì)效益。加強(qiáng)企業(yè)、院校以及農(nóng)民的聯(lián)系，通過利用一些高等院校的專業(yè)知識和科研能力獲得最新的技術(shù)，通過企業(yè)獲知最新的技術(shù)農(nóng)業(yè)設(shè)備，進(jìn)行專業(yè)型人才的培養(yǎng)，共同培養(yǎng)人才實(shí)現(xiàn)三方共贏。

4? 結(jié)語

通過對計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)格技術(shù)在現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用，可以有效地促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。有利于農(nóng)作物更好的生長，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理水平的提高提供了很大的好處。計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，可以減輕農(nóng)民們的勞動強(qiáng)度，提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。未來智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢聚焦于人工智能、5G技術(shù)以及合成生物技術(shù)，可以促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，有效解決未來人類面對的糧食危機(jī)。

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