“智慧农业”——农业发展的新时代

随着第四次工业革命的快速发展，信息科学技术和多领域科学技术深度融合，诱发新的产业技术革命。新一代信息 科技 与农业的深度融合发展，孕育了第三次农业绿色革命——农业的数字革命，使农业进入了网络化、数字化、智能化发展的新时代。

在农业数字革命的推动下，世界农业产生了两大变革：一是产生了以 智慧农业 为代表的新型农业生产方式，让农业生产更加“智慧”、更加“聪明”；二是促进了 农业数字经济 发展，激活了“数据要素”的价值潜能，赋能数字农业农村新发展。

2020 年中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》再次对智慧农业的发展给出了指导：“依托现有资源建设农业农村大数据中心，加快物联网、大数据、区块链、人工智能（AI）、第五代移动通信网络（5G）、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用”

智慧农业是依托互联网技术、大数据以及远程监控等现代高 科技 对传统农业进行科学化管理，在农业经营与管理的过程中实现资源消耗最低、环境破坏最少，进而实现农业生产成本的降低，实现农业现代化、智能化发展。智慧农业是农业发展的高级阶段，也是农业发展的必然趋势，从管理学角度而言，智慧农业的生产率及能源使用效率更高。

近10来，美国、英国、德国、加拿大、日本、韩国等农业发达国家高度关注智慧农业的发展，从国家层面进行战略部署，积极推进 农业物联网、农业传感器、农业大数据、农业机器人、农业区块链 等智慧农业关键技术的创新发展。

2015年，加拿大联邦政府预测与策划组织发布了《MetaScan3：新兴技术与相关信息图》，指出土壤与作物感应器（传感器）、家畜生物识别技术、农业机器人在未来5-10年将颠覆传统农业生产方式。日本2015年启动了“基于智能机械+智能IT的下一代农林水产业创造技术”项目，核心内容是“信息化技术+智能化装备”。

2017年，欧洲农机工业学会提出了“农业40（Farming40）”计划，强调智慧农业是未来欧洲农业发展的方向。

2018年，美国科学院、美国工程院和美国医学科学院联合发布《面向2030年的食品和农业科学突破》报告，重点突出了传感器、数据科学、人工智能、区块链等技术发展方向，积极推进农业与食品信息化。美国NSTC“国家人工智能研发战略计划”中，将农业作为人工智能优先应用发展的第10个领域，资助农业人工智能 科技 的中长期研发；美国农业部“2018-2022年战略规划”中，突出了农业人工智能、自动化与遥感技术的应用。

根据国际咨询机构（Research andmarket）分析，2019年全球智慧农业市值167亿美元，2027年将达到292亿美元，2021-2027年全球智慧农业市值年复合增长率（Compound annual growthrate，CAGR）将达到97%。

目前，国际上以美国为代表的大田智慧农业、以德国为代表的智慧养殖业、以荷兰为代表的智能温室生产以及以日本为代表的小型智能装备业，均取得巨大进步，形成了相对成熟的技术与产品，而且还形成了商业化的发展模式，为我国发展智慧农业提供了可借鉴的经验。

我国2014年提出“智慧农业”的概念，与美国相比落后大约30年。我国农业上应用信息技术起步较晚但发展较快。由于我国区域间经济发展不均衡，智慧农业在不同地区发展差异较大，东部地区因地理优势和经济因素在智慧农业发展上取得了显著成果，西部地区山区多，发展相对较慢，并且还存在原始的传统农业。我国智慧农业的发展在2009-2015年进入缓慢增长期，2016-2020年进入快速增长期。

我国智慧农业科学研究在实验室中的进展迅速，但在实际应用中进展缓慢，并且依托现代化农业设施的发展，主要集中在农田改造、水利设施、电力设施等方面。部分地区发挥其独特优势，尽管总体经济落后。

2016 年，新疆地方政府大力倡导智慧农业概念，新疆生产建设兵团利用智能专家系统与专家智慧库等技术在呼图壁县红柳塘示范园区进行棉花种植生产布局，并重点建设了“123工程”，因地制宜，大大推进了当地棉花产业体系的快速发展。

近年来，浦东新区在智慧农业发展中成果显著。第一，初步建立了智慧农业发展体系，建立了大数据中心、智慧农业工作机制和研发平台；第二，建立“农民一点通”和“惠农通”等服务平台，加强对农民生产技术上的指导；第三，建立了田间档案记录及二维码管理的农产品监控与追溯系统，及时记录农产品生产过程中的播种、施肥、施药等各种数据，为农产品的质量安全提供保障；第四，物联网建设试点初步建立，现有19家智慧农业示范基地，主要利用传感器在大棚中运用“水肥一体化”技术进行生产；第五，推动智慧农业发展的同时带动了一批高 科技 企业，例如：上海孙桥农业园区、多利农庄等。

2020年，广东建立了以政府为引的投资引入民间资本，通过“1+4+N”模式发展智慧农业，即以“基础设施、平台载体、龙头企业和新型农民”为核心要素，优先在农业生产经营管理及农产品质量安全等N个场景和领域进行推广应用，获得了良好的效果。

目前，从我国农业生产模式及农民文化素质角度来看，智慧农业存在应用难题。由于我国农村人均占地少且文化素质不高，大部分农业生产采用包干到户及分散经营的小农生产，因此在模式上和技术上存在推广难题。

比如，想要实现农业生产转型发展智慧农业的农户只能自己出资购买相应的设备及软件服务，这一方面将给农民带来较大的经济压力，另一方面也会提升农民的生产经营风险。同时，对于新兴互联网技术而言，我国在应用方面还未实现标准规范化发展，许多传感器、智能设备及机械设备之间无法形成数据信息共享，致使不同厂家的产品只能独立化运营，无法形成规模化发展，同样不利于智慧农业的发展。

其次，在农业数据共享方面，不仅我国农村地区信息化建设成熟度不同，导致无法建成健全的农业信息数据共享平台。同时，由于我国农业统计数据部门较为且各部门的信息化发展程度与技术也存在差异性，进一步加剧了农业数据共享体系建设。具体发展问题包括：不同农业数据统计部门根据自身需求搜集和计算数据，缺乏统一的体系规划，致使农业数据重复获取或者存在数据空白问题；农业数据平台网站较多，但是每个平台之间界限不清，底层架构的不同导致数据无法实现共享。

随着新技术和新方法的进步，智慧农业所涉及的元件更加微型化、功能也更加多样化，为智慧农业的发展打下了良好的基础；传感器等微型元件的低廉化，使智慧农业的发展更为迅速。智慧农业不是简单的把智能农机搬运到农村作业，还需要一个“智慧乡村”及其完善系统的基础设施和服务保障。在国家政策的支持下农村地区信息化程度越来越高，农民重视文化的观念越来越强烈，相信智慧农业将会迎来更好的发展期

当前，我国正处于向第二个一百年奋斗目标迈进入 历史 关口，大力发展智慧农业，对变革传统农业生产方式，大幅度提高农业资源利用率和生产效率，实现农业高质量发展具有重要作用，对“全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化”具有重大意义。

参考资料

百度百科——智慧农业

《 中国农业文摘·农业工程 2021年第6期 —— 智慧农业的发展现状与未来展望 》

《 农业经济  2021/10 —— 我国智慧农业的发展困境与战略对策 》

《 现代农业研究26卷 —— 智慧农业发展现状及前景分析 》

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智慧农业系统组成：
“智慧农业”系统及其整体解决方案，可以实现农产品从选种、育苗，到生产管理、订购销售、物流配送、质量安全溯源等产、供、销全过程的的高效感知及可控，促进传统农业向智慧农业转变。它涵盖农业规划布局、生产、流通等环节，主要由以下三大子系统构成：精准农业生产管理系统、农产品质量溯源系统和农业专家服务系统。
1、“智慧农业”精准农业生产管理系统
利用温度、湿度、光照、二氧化碳气体等多种传感器对农牧产品（蔬菜、禽肉等）的生长过程进行全程监控和数据化管理，通过传感器和土壤成份检测感知生产过程中是否添加有机化学合成的肥料、农药、生长调节剂和饲料添加剂等物质；结合RFID电子标签对每批种苗来源、等级、培育场地以及在培育、生产、质检、运输等过程中具体实施人员等信息进行有效、可识别的实时数据存储和管理。系统以物联网平台技术为载体，提升有机农产品的质量及安全标准，从而让老百姓能够吃上放心菜。
系统主要功能：
1、农业现场数据采集功能（如温湿度、土壤酸碱度等）；
2、农业生产现场视频采集、生产过程监控功能；
3、生产过程中积累的大量数据分析功能；
4、远程卷帘、灌溉、风机等遥控功能；
5、手机监控、控制功能；
2、“智慧农业”农产品（猪肉）质量溯源系统
农产品质量管理系统，通过固定式专用RFID阅读器自动识别个体，进行自动分拣归栏，自动饲喂、自动追踪记录活动规律、饲养数据等，监控农产品（生猪）生长密度、环境参数，通过网络实时更新到档案数据库。进而通过RFID或条形码管理系统实现物流的追溯（通过包装条码查询产品物流状态）和产品质量的追溯（查询此批次产品的相关质量数据），为客户提供产品增值服务，同时也为企业生产管理者提供一手的现场数据。
产品主要功能：
1、农产品安全生产管理；
2、农产品流通管理；
3、农产品质量监督管理；
4、农产品质量追溯；
3、“智慧农业”农业专家远程诊断服务系统
农业专家远程诊断服务系统，采用3G无线传输技术、网络视频压缩技术将视频信息、控制信息等监控数据进行压缩编码，通过无线数据网络，传给专家，实现专家足不出户，即可远程实时指导、浏览和在线答疑、咨询等服务。并可记录视频信息的一整套远程专家诊断系统产品。
专家诊断平台的功能：
1、种养殖人员与专家双向音视频实时沟通功能；
2、远程传感提醒及遥控功能；
3、多领域农业专家、多用户综合服务功能。

智慧农业就是通过自动的智能农业设备和产品，推动农业产业链改造升级;实现农业精细化、高效化与绿色化,保障农产品安全、农业竞争力提升和农业可持续发展。简单一点来说就是用工具实现降本增效。现在的智慧农业系统一般都是只做到了监控，很多企业都甚至都做不到辅助决策，帮助农民解决种植的根本问题，完全算不上是智慧农业解决方案。
极飞智慧农业管理系统是如何解决农民种植工作这个问题的：极飞投入大量成本在中国架设了2300多个RTK导航基站，覆盖超过 35,000 个农村。为了监测打药的最优环境，极飞铺设农田里的物联网，以无人机的使用优化反哺智慧农业的落地，“
极飞打造六条产品线，包括农业无人机、遥感无人机、农业无人车、农机自驾仪、农业物联设备、智慧农业系统，全自动设备贯穿智慧农业耕种管收生产全周期，利用机械的标准化实现精准化。
在智慧农业落地中，机器作业积累的大量数据，则会进一步赋能农民，辅助良性资金链的形成。“农作物可以大致分为两类，一类是粮食产品，在国家保障粮价稳定的前提下，极飞让粮食生产更加高效和安全，提高生产效率；另一类是像蔬菜、水果等高价值的经济作物，国家的干预相对较少，国内与进口生产效率以及产品品质相当的前提下，作物价格差异很大，差别就在于品牌的可信度上，不稳定的和非标准化的品质影响价值，智慧农业的生产流程能为其背书”。

智慧农业是以物联网、人工智能、大数据、农业生产技术为基础，为农业生产者提供从生产到经营的“智慧农业”整体解决方案。其主要包括以下几个内容：
远程智能农业监控：通过在农业生产现场搭建“物联网” 监控网络，实现对农业生产现场气候环境，土壤状况，作物长势，病虫害情况的实时监测；并根据预设规则，对现场各种农业设施设备进行远程自动化控制，实现农业生产环节的海量数据采集与精准控制执行。

农产品标准化生产：通过自主研发或与第三方合作导入，为农作物品类逐步建立起“气候，土壤，农事，生理”四位一体的农业生产与评估模型，将农业生产从以人为中心的传统模式，变革为以数据为中心的现代模式，通过数据驱动农业生产标准化的真正落地，进而实现农产品定制化生产。
农产品安全追溯及防伪鉴真：通过采集农产品在生产、加工、仓储、物流等环节的相关数据，为农产品建立可视化产品档案，向消费者充分展示产品安全与品质相关信息，实现从农田到餐桌的双向可追溯。同时，通过一物一码技术，帮助农业生产和流通企业实现产品防伪鉴真，并精准获取客户分布数据。

农产品品牌营销服务：依托专业的农产品营销团队，为优质农产品提供差异化品牌服务。通过提炼品牌核心理念，打造品牌故事，包装设计和媒体内容营销，同时对接特定销售渠道，彻底打通农产品供应链，提升品牌心智显著性与购买便利性，帮助客户最大化品牌价值，实现产品增值与农民增收。
智慧农业通过信息技术与传统农业的深度融合，能够帮助农业生产者提高土地亩产，稳定产品品质、降低生产成本、节约自然资源、并减少环境污染。

智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用，主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。
（1）监控功能系统：根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
（2）监测功能系统：在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线
传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
（3）实时图像与视频监控功能：农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络，通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如：哪块地缺水了，在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。
因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。

智慧农业项目名称有很多，以下是一些常见的智慧农业项目名称：
1 农业物联网
2 智慧果园
3 智慧农场
4 农业大数据
5 农业无人机
6 智慧温室
7 智慧农机
8 智慧养殖
9 农业机器人
10 农产品追溯系统
这些智慧农业项目都是利用现代科技手段，如物联网、大数据、人工智能等技术，来提高农业生产效率、降低生产成本、增加产品质量，实现农业可持续发展的目标，具有很大的发展潜力和社会意义。

蜂窝物联自主研发的智慧农业物联网云平台可实现在线环境监测+大数据分析+可视化监控+自动化控制，实时掌控农作物的“心跳”、“脉搏”、“体温”、“温饱状态”、“病虫害”等特征，实现农业设施智能化远程控。相比传统农业管理，可节水50%-80%，节约肥料30%-60%，节省农药50%，提高效率5倍以上，目前福建蜂窝物联网科技有限公司智慧农业物联网解决方案已在全国各地的温室大棚、生态农林园场、水产养殖和畜牧养殖基地广泛应用。
（1）一套投入，全面升级
一套设备的成本投入，便能完成对温室大棚的全面智能化、生产标准化的升级改造。节约成本，有效节约成本。
（2）产品升级，全为致富
保障产品的优质、高产，形成极富特色、极具卖点的品牌农产品。产品加分，消费者放心,新农人致富。
（3）产业升级，激活资源
以大数据调动农场全部可用资源，激活农场休闲、旅游等功能。助力农业产业的全面升级,新农人多方面创收。

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