加強農機智能化水平 加快智慧農業應用發展

張艷杰

(榆樹市農業機械化學校，吉林 榆樹 130400)

0 引言

智慧農業是以物聯網、大數據、云計算技術等為支撐手段的一種新型農業發展形態[1]，是繼傳統農業、機械化農業、信息農業、智能農業后發展起來的一個更高端的農業生產意識形態[2]。

目前，我國農業生產中面臨著土地資源退化、水資源短缺、社會勞動力老齡化嚴重等問題[3]，加劇了農業生產壓力，迫使農業生產不得不加快生物技術、信息技術及智能裝備的研究與發展，轉變傳統的農業生產方式、管理方法與經營模式，應積極充分利用農業“互聯網+”契機，全面穩步推進智慧農業發展[4]。

針對以上問題，本研究基于智慧農業的基本含義、發展優勢等詳細闡述了智慧農業發展的核心內容及關鍵技術，并系統分析了國內外智慧農業生產的主要特點及限制條件，提出未來我國智慧農業發展的主要趨勢與目標，研究結果以期為提升我國農業高效發展，為推動我國農業現代化進程提供技術參考。

1 智慧農業的含義及應用先進性

1.1 智慧農業的含義

智慧農業是農業發展4.0階段提出的概念，主要包括智慧生產、智慧經營、智慧管理及智慧服務等，主要應用于農業生產、農機制造及農產品加工等領域[5]，核心技術主要依托物聯網、大數據、云計算技術等。

1.2 智慧農業發展優勢及先進性

1.2.1 實現農業高效生產，提升農業生產效率

基于智能農業機械進行農業操作，不僅可以解決目前農業勞動力短缺等問題，還可以提高農業生產效率，推動農業生產向大型化、集約化及規模化方向發展。云計算及農業大數據等技術便于生產管理者靈活、便捷地掌握天氣變化，合理制定農業生產模式，避免由于自然災害等造成糧食產量驟減，提升農業應對自然風險的能力。

1.2.2 促進農業可持續發展

智慧農業可以利用互聯網技術，對農產品建立全程可溯源及食品安全體系，消費者可以清楚了解農產品從田間到餐桌的整個生產流程，可以推動農產品綠色、安全、優質發展。

1.2.3 推動農業可持續發展

利用智慧農業生產技術可以改善生產環境，實現農業資源高效、循環利用，通過農業精準管理，實現化肥、農藥等精準利用，推動農業廢棄資源高效利用，減少環境污染，改善農業生產環境。利用衛星搭載高精度遙感設備，構建農業生產環境監測體系，對農業生產土壤、作物生長、水文等農業資源實現高效監測，配合專家調度系統，實現農業生產高效管理[6]。

2 智慧農業的核心內容及關鍵技術

2.1 核心內容

2.1.1 智慧科技

科技是解決農業生產的支撐技術之一，農業只有依靠科技才能實現進步與可持續發展，改善農業生產環境。隨著互聯網等技術的發展，方便了農業生產實踐及行業交流，有助于農業科技的進步發展。

2.1.2 智慧生產

智慧生產是農業生產系統的核心，根據農業生產中的物質變化規律，減少資源浪費，減輕對生態環境造成的污染，在保證農業高效生產的同時，發展綠色農業，提升農產品市場競爭力。

2.1.3 智慧管理

現代農業生產要求農業生產人員實時了解農田配置情況，靈活掌握自然環境變化，加強對農業生產的監管與開發，實現農業生產精準預測，保證農業生產中的各相關管理措施更加精準與智能，促進農業可持續發展。

2.2 關鍵技術

2.2.1 云計算技術

云計算技術是根據農業生產中各項數據的采集、整理及保密規定等，按照一定的方法進行儲存，云計算技術可以實現對儲存數據調用及共享，實時為農業生產者提供決策管理，為現代農業生產提供充分的數據參考[7]。

2.2.2 大數據技術

大數據技術是指利用數理統計方法，通過對海量數據進行精準分析、分類與總結，提煉出有價值的數據信息，分析復雜數據之間的關系，主要用于農業災害分析、農業資源管理，研究目前農業生產中面臨的資源、環境多樣性等問題，為智慧農業發展提供參考。

2.2.3 農情自動監測系統

農情自動監測系統主要基于先進無線傳感器、物聯網技術、云平臺及大數據等信息技術，對農作物生長情況、病蟲害等進行監測預警，農業生產者足不出戶就可以觀測到農業種植區域的作物長勢，及時根據天氣變化情況及市場對農產品的供需情況進行分析，及時調整農業管理措施，提供智能化決策與管理技術[8]。

2.2.4 農機自動調度系統

農機自動調度系統是指通過土地管理技術，優化農機農田結構布局，為農業機械田間作業提供便利條件，為農田標準化建設提供決策依據，提高農業機械作業效率，另一方面，農機自動作業技術是目前無人農場研究的主要技術之一，是采用無人駕駛拖拉機，在沒有人為干預的前提下在田間進行自主作業。無人駕駛拖拉機能利用環境感知技術、無線傳感器技術、定位導航技術、激光雷達技術等監測自身的運動狀態，通過核心控制系統，判斷自身的轉向及行駛速度等，實時調整農業機械自身作業狀態，實現無人管理。

3 國外智慧農業發展現狀

3.1 美國：信息化支撐農業快速發展

美國是目前世界上農業生產技術水平最高、生產效率最高及農產品出口量最大的國家之一，農業已經逐漸成為美國在世界市場中最具有競爭力與影響力的產業之一。美國農業信息化建設起步于20世紀中期，經過半個多世紀的發展，美國逐漸成為世界上農業信息程度最高的國家，極大地促進了美國農業生產整體水平的提升與發展。

3.2 法國：完善農業信息化體系

法國是世界上農業出口量僅次于美國的第二大國家，農業產量及出口量均位居歐洲第一位。法國農業氣候條件優越，為多種作物生長提供有利條件與環境，但是由于農業生產面積有限，目前，法國農業生產主要以中小農場為主，采用“精耕細作”的農業生產模式，其農業主要生產特點可以概括為“三位一體”(圖1)，主要是由政府、農業合作組織及私人企業共同承擔農業建設，各個部門有各自的側重點，農戶可以根據實際生產需要，自行進行選擇。

圖1 法國“三位一體”農業生產特點

3.3 日本：利用互聯網技術振興農業

日本耕地面積較小，農業從業人員老齡化問題較為嚴重，從事農業生產的人口正在逐漸減少，日本政府十分重視利用互聯網技術振興農業發展。

4 智慧農業發展難點與限制條件

4.1 智慧農業生產體系推廣困難

目前，大部分地區從事農業生產的勞動者文化素質較低，對先進技術接受容納程度不高，推廣智慧農業生產體系首先需要部署大面積的無線傳感器，如農業傳感器，對土壤環境、水質等進行實時監測，前期投入較為昂貴。因此，大多數農戶生產積極性不高，因此，如何讓農戶接受智慧農業生產體系帶來的商業價值，是目前我國現代農業生產的主要突破方向。

4.2 智慧農業物聯網尚未形成標準化生產體系

智慧農業生產體系需要使用大量傳感器設備，對傳感器設備的可靠性、穩定性及精度有較高要求，但是，目前我國自主研發的相關設備質量亟待提升，且設備長期暴露在農業環境中，風吹日曬會導致傳感器故障頻發。另一方面，傳感器及相關數據處理平臺的應用尚未形成完善的國家技術標準體系，無法在全國范圍內進行大面積推廣與應用，成為限制智慧農業物聯網體系推廣的主要因素之一。

4.3 多個生產部門合作不協調

智慧農業生產中，物聯網技術是一個涉及多方面且復雜的系統工程，需要氣象環境、計算機、通信及檢驗部門等多部門的多方協作，但是各個部門無法明確自己的責任，不能保證物聯網在不同生產環節實施。

5 智慧農業未來發展趨勢與目標

5.1 加大生產投入與政策集成

加強各個部門的有效溝通，推動智慧農業信息化建設及相關政策的修訂工作，依法建立促進智慧農業發展的長效機制，不斷增加智慧農業的科技推廣、體系建設及基礎設施等方面的投入，為智慧農業的發展提供良好的環境，逐步建立完善的農業信息標準化體系，促進物聯網信息系統融合，在進行全面推廣工作并應該先以實驗地區開展相關的試點工作。

5.2 加強人才培養

在加強專業人才培養的同時，應該同步加強對農戶及農業生產經營者的培訓力度，提高當前農戶的生產技能與管理水平，通過建立企業“流動服務站”“專家服務站點”及定期培訓組織等形式，對不同農業生產地區農戶進行技術培訓，高校或企業可設立人才培養啟動資金，確保農業相關人才培養及科研工作的穩步發展。

5.3 推進基礎設施建設

推進基礎設施建設，加快農村地區信息基礎及寬帶普及，加強物聯網設備硬件設施配置，實現設備升級，逐步推廣智能化數據采集渠道及監測系統，強化利用現代互聯網技術替代傳統農業生產方式進行農業生產數據采集與處理。

6 結論

智慧農業是以物聯網、大數據、云計算技術等為支撐手段的一種新型農業發展形態，是繼傳統農業、機械化農業、自動化農業、信息化農業等發展后更加高端的農業生產階段，能實現農業生產、設施園藝、養殖業、農產品物流技術等優化配置與科學化管理，促進農業高產、優質、安全、智能化發展。本研究基于智慧農業的基本含義、發展優勢等詳細闡述了智慧農業發展的核心內容及關鍵技術，并系統分析了美國、法國等國家智慧農業生產的主要特點，提出我國智慧農業發展的主要限制條件并給予相關的發展建議，研究結果以期為我國農業高效發展提供技術參考與借鑒。