智慧农业的应用现状与发展趋势

2022-12-24王卫斌

湖北植保 2022年5期

王卫斌

(仙桃市河堤岸生态牧业有限公司专家工作站，湖北仙桃 433000)

民以食为天，农业是人类的衣食之源、生存之本；农业不兴，则难谈百业之兴。加速推进智慧农业的发展，不仅是我国农业产业现代化发展的方向与需要，更是实施乡村振兴战略、推进农业精准种管收、增产提质的主要驱动力量。目前，农业生产从耕、种、管到收、加、销等众多环节中，已经采用了部分智慧装备，为我国种养殖效益提升和推进乡村振兴，提供了较大的便利，但我国智慧农业与国外发达国家相比，还有很大差距，在专业人才培养、基础建设、机械化普及、资源整合等众多环节上还需要进一步完善，本文针对目前江汉平原智慧农业发展现状与发展趋势提出了见解。

1 智慧农业的基本特性

智慧农业就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理；智慧农业还是目前全球及我国现代农业发展的一种新潮流、新趋势。传统农业模式在可耕种土地资源不断减少、世界人口增加、人口老龄化加剧、自然灾害和恶劣环境等的情况下，远不能满足和适应农业的可持续发展需要。尤其是农产品的质量安全问题，农业生产资源逐步衰竭和不足，农业生产过程中对环境的污染，人们对农副产品种类和品质的多样化，口感、营养等方面的要求不断提升等诸多问题，都会使农业发展陷入恶性循环；而智慧农业正是基于传统大肥大水粗放式种、养、管、产、销的发展缺陷，利用数字技术、互联网技术、现代机械化技术、人工智能、基因重组等先进技术，为现代化农业发展提供一条光明之路。智慧农业和传统农业相比，最大的特点就是以高新技术进行精准种、养、管、收、产、销，用人工智能和高新技术保证对资源的最大节约，提供更多更优的农副产品，取得更大更好的经济效益。智慧农业是由信息技术支持，根据空间、时间、定位、定时、定量等实施一整套现代化农业操作与管理系统，其基本涵义就是根据作物生长的土壤性状、气温、湿度、土壤水分温度、含水量、二氧化碳浓度、光照强度等调节对作物的投入，即一方面查清土壤内部的性状与生产力，另一方面确定农作物的生产目标，调动土壤生产力，以最少或最节省的投入，达到同等或更高的收益，并可改善环境，高效利用各类农业资源，取得最大的经济效益、环境效益和社会效益。

2 智慧农业系统架构

智慧农业系统必须设有多个处理系统和采集系统以及无线传输系统、远程监控系统、数字处理系统和专家系统等。前端遥感采集系统主要负责农业环境的光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制；无线传输系统主要是将前端传感器采集到的真实数据影像等，通过无线传感网络输送到后台服务器；远程监控系统通过现场布置的摄像头等监控设备，实时采集视频信号，通过电脑或手机随时随地观察现场情况，查看现场温度和湿度等具体参数，并进行远程控制调节；数字处理系统负责对采集的数据进行分析处理和存储，为用户提供决策依据；专家系统则根据智慧领域的专家或专家组提供的专业知识和经验，进行推理判断，提供决策咨询，以解决实际生产过程中复杂的技术难题。

3 智慧农业应用现状

3.1 农业基础设施尚待改善

在我国大农业中，各项农田设施欠缺，国家虽然每年投入巨资进行标准化农田建设，但大部分大田面积仍旧供水保水困难。尤其是我国土壤结构复杂多样，土地性状在短时期内难以达到智慧农业所需要的硬性要求，由于几千年传统农业的耕整、播撒，导致小农户相对分散，田间所需的传感设施、监控设备等基本为零，更难说是远程传输系统和智慧平台，在目前大农业中几乎是一片空白。智慧农业需要种植面积相对集中、土地平整辽阔且土壤酸碱性相似，种植作物属性、科目类别及生长周期等基本相同，且对机耕道路、供排水等硬件设施要求较高；江汉平原江河纵横、湖泊沟渠众多，目前种植养殖交叉，种植作物品种多但面积小，而水产养殖又插花于农作物之中，加之基本农田的水利设施严重老化破损，都极大地阻碍了智慧农业的快速发展。

3.2 机械化设施急需改造升级

在我国农业生产中，先进机械设备不足，如果没有现代机械和智能做支撑，智慧农业基本是纸上谈兵，机械化普及是智慧农业的关键所在。目前我国机械化普及率虽然达到85%以上，但机械服务主要用于耕整、播种和收割，尤其是这些机械设备购入较早，损耗老化严重，加之无智能接口，根本无法满足智慧农业的需求；而农业机械更新换代迅速，各厂家没有统一预留智慧接口，都极大地制约了智慧农业的发展。

3.3 遥感设施和观测设施缺失

通过卫星云图进行各类数据分析和农业气象预报，可以提前预知气象情况和灾害预警，但却无法避免恶劣气候和自然灾害造成的农业设施和农作物及农副产品的损失，现代人工智能只能减少而不可能完全避免自然灾害对农作物以及对各种设备设施的损害。智慧农业需要可覆盖的遥感传输和监控观察系统以及现代化信息与互联网技术支持，可以根据时间、空间、定位、定时、定量在人工智能指挥下进行巡飞巡察，实时监控大田作物生长情况，以便进行智慧决策。但目前所有大田作物的遥感和监控系统几乎是零基础，而购买、安装、调试、使用这些设备还需要较长的时间，这种现状极大地延缓了智慧农业的发展。

3.4 实际农业人员年龄结构严重老化

智慧农业需要大量专业性、复合性人才，既要会远程操作各类传输分析系统，也可近处进行无人机和无人拖拉机的遥控操作技能。但在目前实际农业生产中，主要人群为60岁以上的老人，要求其重新学习并进行知识更新换代以胜任农业智能化操作，都是极为困难的一件事，由此极大地影响了智慧农业的发展。

3.5 专业性智慧农业人才缺乏

智慧农业从业人数尤其是专业技术人员短缺，从机械支撑、数字技术到智能技术，都需要专业人才的操作。目前，我国各高校院所虽然都开办了智慧农业专业和培训班，培养了大批的专业人才，但离所需人才数量还有巨大的缺口，尤其是所培养的人才过度书本化、过度理论化，缺乏实操能力，特别是对农业中的种植养殖、加工销售等实际情况了解偏少。智慧农业目前是个高投入、低回报的行业，以工业化的手段和投资来运作农业，在短期内难以得到回报，金融和相关主体对智慧农业投资谨慎，也制约了智慧农业中各种必要硬件设施和装备，制约了智慧农业的快速发展。

4 智慧农业发展趋势及建议

4.1 发展趋势

虽然我国中央政府从2012年就开始陆续出台发展数字乡村的意见文件达20多篇。尤其2022年中央一号文件指出，物联网、人工智能以及大数据等关键技术支持，将促进农业信息数据化，推进数据农业的有效实践。近年来，农业农村部积极推动智慧农业和乡村数字建设，作为乡村振兴战略、国家信息化发展的重要组成部分，统筹部署实施。下一步，农业农村部将持续谋划实施智慧农业工程，推进物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术与农业深度融合，加快农业全产业链数字化转型。我国各级政府也出台了若干文件从政策上积极支持智慧农业的发展，但江汉平原智慧农业目前还基本处于初级发展阶段。

随着数字化技术的不断普及，人工智能的广泛运用，现代农业机械化水平不断提升，智慧农业将是农业发展的必然趋势，智慧农业的发展和普及也将是传统农业发展的一次重要革命。尤其是在国家多项政策支持鼓励下，数字技术促进乡村振兴、智能育种、智能装备等技术不断快速发展，在农业生产中的种植、养殖、加工、储存、销售等过程中都会逐步运用。在将来的智慧农业中，大数据信息必将渗透农业全产业链，从种子、肥料开始，到田间的管理以及其后的废弃物处理过程，将体现出信息科技对农业产业发展的支撑作用，智能化设备将得到广泛应用。智慧农业发展必然趋势就是农业无人化、少人化的操作实景，信息化科技推动农业生产方式变革，对农业种植、养殖业进行工厂化生产、加工和销售，实现农业产业链上合作企业的共同利益。