城市人對農(nóng)業(yè)的印象大多停留在“鋤禾日當午，汗滴禾下土”的辛勞，抑或是“晨興理荒穢，帶月荷鋤歸”的悠然。然而，信息技術(shù)手段的應(yīng)用已經(jīng)促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了根本性改變，2016年“智慧農(nóng)業(yè)”在中央一號文件中的正式提出，標志著農(nóng)業(yè)的發(fā)展進入新階段，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的結(jié)合，正在顛覆我們對農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)認知。

我國人地矛盾突出，農(nóng)村人口老齡化嚴重，年輕勞動力外流，很多地區(qū)出現(xiàn)農(nóng)地無人耕種的情況，傳統(tǒng)耕作方式效率低下，化肥、農(nóng)藥的濫用造成嚴重的面源污染。因此，需要更加高效、綠色的發(fā)展方式，促進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

智能化給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的選項。首先，智能化使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得簡單、節(jié)約，減輕了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對人的過度依賴，減少用工投入；其次，智能化使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準、高效，依靠合理的數(shù)據(jù)指標精確控制，大大減少了投入物用量；再次，智能化使農(nóng)業(yè)向市場端、消費者靠近，有效應(yīng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的市場問題；最后，智能化滲透農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，有效地整合農(nóng)業(yè)資源，提升農(nóng)業(yè)價值。

隨著農(nóng)業(yè)機械化的不斷深入發(fā)展，智能化的優(yōu)勢越來越明顯，并在資源整合與數(shù)據(jù)集成、生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后信息流三個方面發(fā)揮著重要作用。

資源整合與數(shù)據(jù)集成

資源整合，農(nóng)業(yè)形成一張圖

以地理信息為經(jīng)濟社會信息資源整合的框架，首先通過地理信息集成資源環(huán)境、農(nóng)業(yè)企業(yè)、個體農(nóng)戶和宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)，基于地理信息、農(nóng)業(yè)企業(yè)、個體農(nóng)戶的農(nóng)田地塊專業(yè)數(shù)據(jù)，將經(jīng)濟社會要素及其現(xiàn)象和過程展現(xiàn)在地理空間上，實現(xiàn)經(jīng)濟社會信息資源基于現(xiàn)實世界時空框架的整合與集成，然后采用地理信息技術(shù)實現(xiàn)經(jīng)濟社會信息資源的可視化與決策分析，建立“農(nóng)業(yè)一張圖”的區(qū)域信息資源整合、共享交換與應(yīng)用模式。

數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)遠程控制與服務(wù)

數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用

數(shù)據(jù)集成是云服務(wù)平臺針對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的分布式管理系統(tǒng)，其目的是為農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的接入、存儲、分析、發(fā)布等管理服務(wù)，形成完整的數(shù)據(jù)服務(wù)體系，實現(xiàn)云平臺數(shù)據(jù)共享，包括6個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)管理中心系統(tǒng)、數(shù)據(jù)適配系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、中心日志系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)三維虛擬展示

以農(nóng)業(yè)區(qū)域三維虛擬仿真和實景數(shù)據(jù)為支撐，構(gòu)建三維綜合展示系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)區(qū)的三維地圖顯示、瀏覽、查詢功能，提供基于三維電子地圖的地圖書簽服務(wù)、查詢服務(wù)、地圖標記服務(wù)等。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化

生產(chǎn)過程管理，讓數(shù)據(jù)“說話”

以烏蘭察布市數(shù)字馬鈴薯基地為例，該基地建設(shè)了一套包含智慧農(nóng)田與智慧農(nóng)機模塊的數(shù)字農(nóng)業(yè)體系，采用“感知－分析－響應(yīng)”模式，運用水肥一體化自動灌溉系統(tǒng)、植保無人機決策系統(tǒng)、作物與土壤環(huán)境可視化監(jiān)測系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)決策平臺，構(gòu)建起一套遍布田間的感知網(wǎng)、一個整合了所有采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心、一套涵蓋了灌溉、施肥、植保、氣象信息、災(zāi)害預(yù)警、日常管理的數(shù)據(jù)支撐平臺，以及一套做出自動響應(yīng)或為決策者提供建議的決策中樞。

在蘭陵縣設(shè)施蔬菜生產(chǎn)實踐中，采用高精度數(shù)字模擬專用環(huán)境、作物生理以及長勢等傳感器和分布式系統(tǒng)設(shè)計，精確感知作物生長環(huán)境、生理以及作物健康、果實品質(zhì)等綜合信息，通過溫室植物健康狀況調(diào)控模型，生成多參數(shù)信息耦合決策指令，智能化、自動化控制溫室卷膜、通風、消毒、灌溉施肥、二氧化碳精準施肥等設(shè)備，進行作物生長環(huán)境水、肥、藥的精量調(diào)節(jié)，實現(xiàn)溫室“作物促控—環(huán)境耦合”的可視化綜合控制。

裝備智能，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無人化

智能農(nóng)機的應(yīng)用給農(nóng)業(yè)帶來一場技術(shù)革命。農(nóng)機設(shè)備連接農(nóng)機信息化管理調(diào)度系統(tǒng)，借助衛(wèi)星定位、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感和移動通信等技術(shù)，結(jié)合AIGIS地塊管理大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)農(nóng)機移動監(jiān)控與調(diào)度管理。

多光譜遙感測繪無人機可按既定軌跡，自動進行田間信息采集與反饋，包括播種初期的發(fā)芽率及成活率，田間管理期的總體長勢和病蟲害等，及時為下一步管理作出反應(yīng)。

農(nóng)機自動駕駛儀輔助大型農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)自動化，確保農(nóng)機作業(yè)規(guī)范化、標準化，提高農(nóng)田利用率，為未來農(nóng)機的發(fā)展方向提供了指引。

農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后信息流

商品化處理

銀川市興慶區(qū)正在圍繞蔬菜種植著手構(gòu)建國家數(shù)字農(nóng)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用基地，為提高蔬菜商品化，在采后加工流程，基地計劃研發(fā)蔬菜產(chǎn)后商品化處理設(shè)備，對蔬菜大小、顏色等指標進行快速、無損、自動化檢測等，實現(xiàn)自動化清洗、自動化分級、自動化貼標、自動化包裝、自動化掃碼、自動化信息采集等功能。下圖為一種西紅柿采后一體化處理設(shè)備示意。

溯源與反饋

農(nóng)產(chǎn)品信息在農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈條中流動。倉儲物流系統(tǒng)與大田種植信息管理系統(tǒng)相結(jié)合，農(nóng)產(chǎn)品信息（從播種到采收加工全部信息）隨之進入流通數(shù)據(jù)庫，并附著在商品二維碼上，終端消費者購買后可通過手機掃碼對農(nóng)產(chǎn)品進行溯源。農(nóng)產(chǎn)品流通數(shù)據(jù)同時在線上進行反向傳輸，生產(chǎn)者可通過手機查詢農(nóng)資產(chǎn)品數(shù)據(jù)、管理自己的日常賬目（包括進貨、銷貨、庫存、資金等）。

展 望

“十四五”時期，我國智慧農(nóng)業(yè)的總目標是用電腦強化人腦、用機器替代人力、用自主替代進口，實現(xiàn)生產(chǎn)智能化、作業(yè)精準化、管理數(shù)字化和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化。

智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展將在信息交互、自主決策、智能服務(wù)三大領(lǐng)域迎來更大的發(fā)展。

信息交互將愈加便捷。智能化設(shè)備采集、處理的數(shù)據(jù)信息需要通過顯示儀展示，以便工作人員第一時間做出應(yīng)對。未來農(nóng)業(yè)信息的展示將會向著智慧化跨越，通過智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)將復(fù)雜的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)生動地呈現(xiàn)，并對超限指標預(yù)警，輔助工作人員快速做出反應(yīng)。智能化儀器操作起來也會更加方便，農(nóng)民可以輕易地看懂生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并進行遠程操控。

自主決策將越發(fā)普遍。智能設(shè)備能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，并把信息反饋給處理系統(tǒng)，最后再由人發(fā)出正確的操作指令。未來農(nóng)業(yè)將會把一部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全交由計算機自主決策，比如智能溫室依照太陽升起時間與光照強度自由開放棉被卷簾，智能水肥一體化通過監(jiān)測數(shù)據(jù)自主進行澆水施肥的操作，智能農(nóng)機通過智慧系統(tǒng)數(shù)據(jù)指令自主進入田間耕作等等。

智能服務(wù)將特別突出。農(nóng)業(yè)具有其特殊性，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的“由種到收”逐漸發(fā)展成為向全方位多領(lǐng)域的融合，需要強大的技術(shù)支撐。未來農(nóng)業(yè)將會產(chǎn)生更高級的智慧化服務(wù)，不局限于生產(chǎn)的某一環(huán)節(jié)，服務(wù)模式也會多種多樣，向農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈條中擴散。

撰稿 | 陳立光 清研集團園林綠地研究部研究員

編輯 | 陳澤璽

圖片 | 網(wǎng)絡(luò)