5G 時代農業信息化的發展趨勢

南 農

5G 是第五代移動通信技術的簡稱，其優勢主要為信息傳輸速度快，如4G 時代，網速為63 M/s，最快的家庭寬帶網速也只是189 M/s，而5G 時代的網速則高達10 000 M/s，傳輸速度對比之后高下立見；同時還能支持多連接設備，實現同頻全雙工，即5G 網絡環境下，每平方千米可以支持100 萬臺設備同時上網，這有效地解決了在人口密集的地方，信號差、網速慢等問題。隨著5G 標準的逐步確定，商用的步伐逐漸加快，5G 技術必將迅速滲透到各行各業，并推動新一輪的產業變革。其技術創新主要表現在以下6 個方面：

1）5G 將采用512-QAM 或1024-QAM 更高的資料壓縮密度調制/解調制器，目前4G 使用256-QAM 或64-QAM 的調制以壓縮傳輸資料，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有限，在高頻的毫米波大多是軍用戰斗機雷達或測速照相等少數設備，頻譜寬度更高，而且更容易找到連續頻譜，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）相控數組天線，MIMO多輸入多輸出利用電磁波的空分復用和路徑不同多天線系統提高傳輸速率，類似在軍用領域的技術延伸出的商用技術版本。4）波束自適應和波束成形，能夠提高特定方向的波瓣優化傳輸距離。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，設備會比較省電。6）為了適應工業物聯網、無人駕駛汽車、商用無人機等新技術的應用，網絡延遲時間將降低到1 ms以下。

進入5G時代，我國農業的信息化建設迎來了進一步發展的機遇，而在這一發展過程中，智慧農業也從最初的愿景逐漸變為現實。所謂智慧農業就是依托物聯網技術，利用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農業生產過程進行全面控制，并依據信息數據制定更加科學可靠的農業發展決策的一種新型農業發展模式。

在農業信息化發展背景下，智慧農業的概念早已形成，但是我國廣大農村地區普遍存在網絡覆蓋率低、網絡容量不夠、各設備之間通信故障頻發等問題，嚴重阻礙了智慧農業的推進。如今進入5G 時代，5G 網絡在廣大農村地區全面覆蓋，必將為實現智慧農業提供強有力的技術支持，而農業信息化發展必然會呈現出更加智能、更加高效的發展趨勢。

5G技術的應用，將推進農業綜合服務云平臺的搭建

智慧農業系統的構建需要在技術的支持下形成基礎設施層、資源層、服務層和應用層，這樣才能實現各類農業信息在平臺中生成、整合、分析以及應用。5G 技術在農業信息化發展過程中的引入，首先，打破了農業信息網絡與農業資源建設之間的隔閡。在5G 網絡環境下，各類農業信息的傳遞更加便捷高效，不同地域、不同部門之間的農業信息能夠在暢通的交換與傳遞中實現高度整合，從而有效解決了傳統農業信息系統建設中信息橫向交流障礙重重、信息傳輸時效性差、信息共享性不足等問題，打通了農業信息交流的節點，提升了農業信息綜合利用效率。其次，5G 技術帶來的海量信息資源，為農業精準化生產管理提供了有效的支撐。在傳統農業中，經驗占據主導地位，粗放的經營方式更多的是建立在傳統經驗的基礎之上，這就導致在農業的生產與管理過程中存在著諸多的不確定性。但在5G技術的支持下，海量的農業數據成為農業生產管理決策的重要依據，傳統經驗逐漸被精準的數據所替代，如農業綜合服務云平臺可以整合氣象信息、作物與土壤信息、管理信息、市場流通和消費信息等，并經過大數據的綜合運算分析，為農業生產者與管理者提供精準、精細的數據支撐服務，進而讓農業生產管理過程更加智能高效。

5G 技術的應用，將進一步完善農業信息服務體系，推進農業產業結構優化

在現已形成的農業信息系統基礎上，5G 技術的引入推進了云服務、一體化農業信息服務體系的改進與完善。及時、準確、高效的信息傳輸，促進了開放與共享程度更高、功能更完備的農業信息服務體系建設。在農業信息服務平臺的支持下，農業的信息化管理不再僅限于農業的生產與管理層面，而是深入到了農村的建設與發展中來，同時，在網絡體系的支持下，智慧農業對于金融、保險、醫療等公共服務的吸引力增強，促進了市場資源逐漸流入到農業中來，為農村的建設與發展提供了更加便捷、經濟、高效的信息資源。此外，5G網絡與農業經營主體的融合有效推進了農業產業的優化與創新，一方面，農戶、農民專業合作社、農業企業等根據信息資源，逐漸構建集生產、流通、加工、儲運、銷售、服務為一體的現代農業生產鏈條；另一方面，二、三產業與農業互動融合，推動了農村生態旅游、休閑觀光農業等新興產業的發展，優化了傳統農業結構，促進了農業的轉型升級。

5G技術的應用，將促進智慧農業的發展，推動智慧農業標準體系的構建

目前，關于5G時代智慧農業發展的討論如火如荼。例如，2019年10月11日，在內蒙古呼和浩特市召開首屆5G智慧農業發展論壇——圓桌論壇：5G 時代，智慧農業發展新路徑，與會領導、專家對于內蒙古地區在5G 時代的智慧農業發展現狀作出了全面分析，并對智慧農業的發展進行了展望。當然，智慧農業作為新生事物，其在發展過程中還存在許多“盲區”，而建立相關行業的標準也是當前我國農業發展過程中必須要面臨的問題。在5G 技術的輔助下，發展智慧農業不再是“紙上談兵”，而是具備了切實可行的發展條件，由此，相關部門則可以根據智慧農業發展實踐經驗，從資源、網絡、應用、技術、人才、法規等6個主要方面融會貫通地建立基礎標準、通用標準、專用標準，以形成智慧農業的發展框架，在技術的支持下促進智慧農業的標準化、規范化發展。

5G技術的應用，將提高大數據應用效率

5G 技術在信息數據傳輸方面的優勢，必然為農業信息數據的采集、整合與利用提供新的發展空間。例如，在5G網絡環境下，生物調查已經可以通過計算機運算進行，海量的基因信息流可以在云端被創造和分析，同時，進行假設驗證、試驗規劃、定義和開發，并針對作物種植作出抗旱、抗澇、抗病蟲害等決策，以降低生產成本，有效控制作物種植的環境風險；當地農業管理部門可以通過大數據平臺采集消費者的需求報告，進行市場分析，提前規劃生產，并為農戶提供種植建議，以便作出更加精準、有效的農事安排；5G技術推進了遙感衛星和無人機在農業管理中的應用，數據平臺可以及時獲取氣候、自然災害、病蟲害、土壤墑情等信息，并預測作物長勢，指導灌溉和施肥，預估產量，以確保農作物在全過程的監控中實現高效生產。

5G 技術的應用，將推進農業生產應急指揮工程的建設，提高農業生產風險抵御能力

在傳統農業生產管理模式中，由于信息傳遞效率低下，相關部門關于農業生產的應急部署難以及時下達，導致農業生產應急指揮反應遲鈍，無法有效抵御農業生產風險。在5G 網絡環境下，各部門、各環節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，協調合作，制定出科學可靠的安全預警方案。例如，在監控農業安全隱患過程中，相關部門可以根據其他部門提供的信息數據，合理劃分危險區域，并確定危險源以及其中存在的安全隱患信息，利用系統平臺加強對危險源的監測、監控，做好提前防范，減少或者消除突發事件對農業生產造成的負面影響。此外，5G 技術促進了農業監測預警網絡的建設，形成了在線監測、預測預警，以及建立了遠程指揮系統，有效提升了相關部門應急指揮能力。

5G 技術的應用，將促進農產品質量溯源工程建設，有效保障食品安全

食品安全是當前社會關注的焦點，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。在農產品生產過程中，當地可以利用5G技術優勢，促進移動互聯網、物聯網、RFID 技術、二維碼標識等技術在生產、流通、倉儲、銷售各環節的推廣應用，利用技術手段提升生產環節的安全意識，提高質量監管效果。5G 技術的應用將推動農業全程質量追溯體系的構建，在技術支持下，消費者可以從農產品的源頭查起，全面了解產品的生命周期，確保安全可靠；監管部門可以針對追溯體系提供的信息數據作出安全預警，并對問題產品進行召回，嚴查安全生產責任，進而形成全面覆蓋、多方聯動的安全監管機制。

5G 技術的應用，將推進農產品電子商務體系的構建，提高農業市場化水平

5G 技術引導農業進入了互聯網、物聯網體系，進一步打通了農業發展在空間上的局限，依托倉儲、包裝、運輸等環節，縮短了從生產到銷售的距離，推動了“農業+電商”模式的構建。在5G 網絡環境下，農村的物流配送體系不斷完善，農產品網上流通渠道數據監測收集體系逐步建立，消費者可以直接與農戶建立聯系，并依托5G 網絡環境實現對配送過程的精準監測，而這一發展模式必將進一步開拓農產品的銷售市場，提高農業市場化水平。

進入5G 時代，農業信息化發展不斷加快，而在原來技術背景下形成的農業大數據分析也逐漸向技術應用創新轉變。面對5G 時代為農業帶來的海量數據，相關部門應推進技術應用與創新，搭建智慧農業發展平臺，將農業的海量數據資源與應用場景進行深度融合，進而從產業結構優化調整的角度帶動智慧農業的全面發展，提高我國農業信息化發展水平。