数字赋能农业农村现代化

孙伟

近年来，新一代信息技术发展日新月异。数据爆发式增长、海量集聚，数字化、网络化、智能化加速向农业产业体系、生产体系、经营体系广泛渗透，深刻改变全球经济版图格局。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》强调要“建设智慧城市和数字乡村”；2021年中央一号文件提出，要实施数字乡村建设发展工程，显见发展数字经济、建设数字中国是解决好“三农”问题、支撑乡村振兴战略工作的重要内容。

而品牌化作为质量兴农战略的重要体现，如何助推普通农产品实现“数据资源禀赋”农产品的提档升级，使农产品品牌实现从知名度到体验度、美誉度到忠诚度的口碑升级，中国农业科学院农业物联网技术与服务创新团队（以下简称农业物联网团队）不断在实践中寻找答案。

实现畜牧业智慧养殖

为加快我国畜牧业信息化发展，农业物联网团队历经14年探索，创建了“物联牧场”理论方法与国家级测试平台，克服了畜禽饲养模式差异大所导致的现代信息技术和畜牧产业深度“融合难题”，为推进畜牧业信息化创新发展提供了方法论。

农业物联网团队是成立于2016年的中国农业科学院院级创新团队，长期致力于研发农业物联网关键技术与装备、研制农业区块链平台与应用产品、研究农产品市场时空大数据理论与方法、探索农业信息化战略制定与政策优化。团队由首席科学家、骨干专家、研究助理等31人组成，在畜禽养殖、农作物种植等领域，通过创新信息采集与控制技术，融合区块链、大数据、人工智能等新方法，研究农业全产业链时空信息分析算法，研发软硬件产品，为畜牧业与种植业架起信息化桥梁，推动农产品品牌效益实现新飞跃。

“物联牧场”就是物联网技术在牧场生产、经营、管理和服务中的集中应用。比如人们经常看到奶牛耳朵上挂着的标识牌，这些小小标识牌隐含着特有的与电子标识、条码标识相配套的畜禽个体和小群体编码规则，构建了高/低频RFID、二维码、条形码等混合标识技术与关联信息库。目前，农业物联网团队建立起5种畜禽多维立体信息感知方法，形成了包括22项关键技术的技术体系。而包括3个子平台、14个系统、66台套设备的国家级农业物联网科技创新、仿真测试与综合服务平台填补了该领域国内空白。

在畜禽业发展过程中，由于传感技术集成创新不足、缺少畜禽无应激数据获取途径，导致畜禽在复杂环境下多特征联动感知难。针对这一难题，农业物联网团队研制畜禽“生态—生理—生长”多通量专用传感技术，创新了畜禽多维立体感知方法，为智慧养殖获取海量数据提供了技术保障。

农业物联网团队通过研建33项传感技术实现了生态环境变量的立体化监测，同时研发畜禽生理健康的奶牛电子项圈、电子药丸、肉牛维生素A缺乏非侵入式诊断等28项传感技术，使畜禽生理健康变量得以数字化表达。此外，农业物联网团队还研制了畜禽生长发育的奶牛评价智能化工具、种猪动态称重、瘤胃传感等自动化记录畜禽生长发育变量。农业物联网团队的一系列研究得到了业内的普遍认可，研究成果核心内容获2019年“大北农科技奖”、2020年中国农业科学院杰出科技创新奖。

精准种植的“智囊团”

除了助力畜禽业高质量发展，农业物联网团队在农作物种植业领域也发挥着“智囊团”的作用。而对设施蔬菜室外环境變化常常导致室内环境调控滞后这一难题，农业物联网团队聚焦“设施蔬菜智能管控关键技术与系统集成”研究，研制环境信息高精度监测装置，同时建立水肥精准调控模型，研制能够精准采摘的机械手、智能喷药机器人，大幅提高设施蔬菜环境智能化、精准化管理水平。

值得一提的是，为了实现露天和设施内环境信息高精度监测，农业物联网团队研制出“设施蔬菜外部环境监测站”和“设施蔬菜内部环境监测仪V3.0”，同时找到了能融合室内外环境参数的温室智能预调控装置及方法，实现了室内多因素耦合非线性系统的精准预控制，从而降低温室内环境参数波动幅度。设施蔬菜“一机全管”智能化环境调控装备，将设施蔬菜生产环境实时感知、动态监测、可靠传输和智能控制等功能集于一体，有助于蔬菜精准种植。

为了能让蔬菜每一刻茁壮成长，农业物联网团队在设施蔬菜智能管控领域创制关键技术与系统，为设施蔬菜打造安心摇篮。设施蔬菜水肥精准调控模型，能够根据番茄表型参数和生长环境信息，生成最优决策目标方案，实时动态调整设施番茄水肥施用量；集成应用于设施蔬菜水肥智能施用装备中的设施农业物联网网关系统，能够解决现有网关的数据传输速度慢、不稳定、功耗高等问题；综合集成智能化环境调控装备、物联网网关、水肥一体机及设施番茄水肥精准调控模型等软硬件系统，保障着设施番茄全周期的水肥精准施用。

目前，农业物联网团队设施果蔬技术装备已投入应用示范，建设试验示范基地1处，主要开展设施蔬菜研究实验、技术装备熟化、成果示范推广，并平行复制到设施葡萄高效种植中。“摇篮”落到实处，每一颗高效精准生长的蔬菜生机勃勃。

除了“润物细无声”的设施蔬菜环境智能管控系统，农业物联网团队在充满“科技感”的智慧农业机器人领域也成果颇丰。如通过研制基于双目视觉深度特征分析的智能番茄采摘装置及方法，实现了单体和成串番茄精准抓取和采摘，提高了设施番茄自动化采收水平；研制果蔬采摘机械手，在一定空间范围内让果蔬采摘精准无损。

助推农产品绿色效益飞跃

在农业物联网团队的努力下，不少畜禽养殖企业的养殖环境、产品品质显著提高，供应了安全优质的肉类产品，创造出显著的经济效益和社会效益。以山东诸城外贸有限责任公司为例，自2008年参与农业物联网团队项目合作以来，其养殖的肉鸡成活率从92%提高至95%，单只防疫成本降低0.15元，肉鸡鸡舍监测控制设备购置的综合成本下降0.23元/只，全程能耗减少10%以上。

目前，农业物联网团队的项目成果已在山东、北京、海南等31个省市区推广应用，涵盖奶牛、肉牛、生猪、蛋鸡、肉鸡等5种主要畜禽。北京大北农、诸城外贸、亿利源等龙头企业的应用数据显示：不同畜种饲料转化率提高8%至10%，死淘率降低5%至10%，用工减少约25%，能耗降低约12%至15%，生产用水节约4%至9%。

在推动农业物联网、区块链、人工智能等新一代信息技术在江苏省盐城市大数据产业园落地应用方面，农业物联网团队正在与盐城市大数据集团有限公司开展科技合作。盐城市拥有充沛的土地后备资源，农业经济总量超千亿元，生猪、蔬菜、家禽、水产、经济林果等主导优势产业规模均达到双百亿元，农业产业基础好、实力强、潜力大。农业物联网团队将发挥数字农业农村国家队优势，助力“盐城链产业创新基地”产业生态建设、核心技术研发、场景应用推广、科技成果转化、人才输送培养等。

现阶段，农业物联网团队还正在为东台西瓜、射阳大米等盐城知名农产品品牌搭建全产业链追溯平台，后续计划为盐城构建农业农村智慧大脑，以信息技术的力量实现盐城农业高质量发展和农业农村现代化。

当前，我国城乡居民生活水平不断提高、营养膳食结构持续优化，节能环保理念持续深入，“绿色健康优质、节能低碳环保”成时代发展潮流，农业物联网技术也因此得到迅猛发展和广泛应用，它们为相关农企带来了显著的绿色效益，市场空间巨大。今后，信息数字化技术将在农业领域进行深度融合，持续展现效益“倍增”效应，不断推动产业链、创新链、价值链迈上高台阶。相关企业若能做好绿色节能效益品牌的宣传推介，释放“数据资源禀赋”品牌效应、实现品牌口碑升级，不仅能将优质农产品销售出去，更能让顾客为品牌“留下来”。