1、全球智慧农业发展历经三个阶段
全球智慧农业的发展主要经历了三个阶段，分别为萌芽期、快速发展期和规模应用期。
萌芽期：从20世纪70年代末开始，美国为代表的欧美国家率先开始农业信息化、智能化的应用研究，以农业专家系统（运用新型技术、结合农业知识和专家经验等，为农业生产经营者提供相关咨询服务）为代表的农业信息化应用开始在农业生产领域萌芽。我国在20世纪80年代，也逐步启动了农业专家系统的研制，主要涵盖作物耕种、病虫害防治、生产管理和节水灌溉等方面。
快速发展期：20世纪90年代，农业信息技术快速发展，计算机视觉技术发展迅猛，使农业机器人成为了新的发展方向。“中国863电脑农业”是该项技术应用示范的典型工程，不仅推动了中国农村的发展和农业现代化进程，还为世界范围内各个发展中国家提供了先进经验和典型参考模式。
规模应用期：进入21世纪，各国工业化、城镇化不断发展，农村劳动力短缺，全球面临结构失衡和老龄化等问题，为农业机器人、精准农业等领域快速发展提供空间。在此期间，采摘机器人和计算机视觉技术的结合使水果自动分拣系统得到广泛应用，无人机植保技术也得到发展。新技术的不断应用，推动了智慧农业的发展，形成新的农业发展形态。从社会环境方面来看，农业劳动力不断向其他产业转移，结构性短缺和老龄化趋势已成为全球问题，另外，世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架，提出智慧农业研究计划；欧盟出台《地平线2020》，提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台；欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40；德国发布《有机农业-展望战略》等。全球的宏观环境也展现了全球智慧农业已经步入规模运用期。
2、需求拉动传统农业向智慧农业转型
根据联合国的计算，到2050年，世界上将有97亿人口，比2020年增加约20亿人口。根据联合国粮食及农业组织的说法，2010年至2050年间全球农业产量的增长为69%才能满足所需。由于城市迁移和人口老龄化，农业劳动力变得越来越稀缺。日益加剧的气候变化正在以难以预测的方式改变生长条件，地球的资源和生物多样性正在减少。所以，在接下来的几十年里，农业将变得非常重要，它必须能满足不断增长的人口需求。此外，食品行业目前占世界能源消耗的30%和温室气体排放的22%。因此，挑战不仅在于生产更多的食物，而且在于可持续地生产。这就是农民和农业综合企业转向物联网和智能农业技术以改进分析和提高生产能力的原因。智慧农业正在成为优化和保护人力和自然资源的一种日益必要的方式，全球各国都在加快智慧农业布局，加深人工智能、大数据、云计算等技术在农业领域的应用。
根据联合国粮食及农业组织最新统计数据，2017-2020年全球农业产值呈现增长态势。2020年，全球农业产值达398万亿元，其中亚洲提供了将近一半的农业产值。前瞻根据往年全球农业产量数据，初步统计2021年全球农业产值超过4万亿。
从数字经济农业渗透率来看，中高收入国家大数据、云计算等新一代信息技术运用较广，传统产业数字化转型程度较深。2020年，高收入国家数字经济农业渗透率达125%，中国数字农业经济渗透为89%，离高收入国家还有一定差距。2021年，全球数字经济第一产业渗透率为839%。
3、中国智慧农业相关专利最多
通过智慧芽专利网搜索“智慧农业”、“农业物联网”等关键词，搜索范围包括专利标题、摘要和权利要求，全球共有6514项相关专利。其中，中国是相关专利申请数量最多的国家，申请数量高达4679项，占全球申请数量的718%。其次，申请数量较高的国家为印度，共申请598项，占比92%。
4、智能技术拉动全球智慧农业市场增长
智慧农业已成为当今世界现代农业发展的大趋势，世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架，提出智慧农业研究计划。欧盟出台《地平线2020》，提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台。欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40。德国发布《有机农业-展望战略》，明确基于“工业40”的基本理念发展智慧农业。荷兰《数字化战略》明确数字化技术在开放式耕种、精准农业、温室园艺、畜牧养殖、食品质量安全以及生产链各环节的应用。日本发布“机器人新战略”，启动基于智能机械+IT的“下一代农林水产业创造技术”。
智慧农业市场在过去的几年里出现了显著增长，这主要是由于人工智能、物联网等技术在智慧农业中的进步和实施，以及由于人口的快速增长，粮食供应系统面临的压力不断增加，现代农业技术和养殖监测技术越来越受到重视。根据BIS research发布的研究数据，2020年全球智慧农业市场规模约为124亿美元，2021年增长至147亿美元。预计未来全球智慧农业市场将继续保持高增长趋势，至2027年，全球智慧农业市场规模有望超过400亿美元。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智慧农业发展前景预测与投资战略规划分析报告》有以下创新点：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。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。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，通物联网下现代农业发展的重点 随着科技的迅速发展，物联网在农业上的应用会越来越广泛，一批关键农业信息感知技术和新兴产业培育问题也期待科技突破。物联网在农业上的应用会朝着微小型、可靠性、节能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。一是以农业专用传感器、网络互联和智能信息处理等农业物联网共性关键技术研究为重点，突出自主知识产权，强化自主创新。二是以利用物联网技术探测农业资源和环境变化，感知动植物生命活动，农业机械装备作业调度与远程监控，农产品与食品质量安全可追溯系统等为重点，强化集成应用。三是以农用传感器和移动信息装备制产业、农业信息网络服务产业、农业自动识别技术与设备产业、农业精细作业机具产业、农产品物流产业等为重点，培育新兴产业。此外，农业资源的发展重点是对土地、水源、生产资料等的管理；农业生态环境的发展重点是对土壤、大气、水质、气象、灾害的监测；在生产过程管理的发展上，重点是农田精耕细作、设施农业、健康养殖等；在农产品质量安全管理的发展上，重点将是产地环境、产后、贮藏加工、物流运输、供应链可追溯系统；在农业装备与设施的发展上，重点是工况监测、远程诊断、服务调度等方面
物联网在农业领域的应用如下：
目前物联网在农业领域有很多应用，以物联网和现代信息化技术为纽带，通过“建立体系、平台管理”的思路，将农业园区进行统一规划，建立了视频监测系统、物联网监测与控制系统、水肥一体化智能灌溉系统、智慧农业展示系统，分步建设现代化服务体系，打造智慧型现代农业产业链的生态圈。
视频监测系统主要用于大棚内部安防检测，观察作物的生长态势。系统由前端摄像机采集数字图像信号，通过传输系统将信号传输至本地监控中心系统，由该系统进行控制、切换、显示、录像、回放等 *** 作，实现系统的各项功能，同时通过本地广域网线路，中心监测系统可使用电脑或手机进行远程显示、录像和控制远程视频。
物联网监测与控制系统
系统是以物联网为基础，应用农业物联网传感器作为支撑，在农业生产管理过程中，可以进行实时的环境参数采集，将光照、空气温湿度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等采集到数据库，并通过网络将其传输到控制平台。
系统可以根据数据进行智能判断，远程控制温室大棚设备（包括风机、湿帘、滴灌设备等），进而进行环境调控，以“对症下药”的方式，满足温室大棚作物的生长要求，智能温室大棚控制系统在农业生产种植中的应用，正真实现了种植自动化、管理智能化、 *** 作简单化，不仅提升了温室大棚种植技术水平，而且降低了农业生产的成本费用。
数字农业是指以现代信息技术为基础，以提高农业生产效率和产品质量为目标，运用计算机、传感网络等高新技术，通过现代信息通信技术对农作物的生长、加工、管理等环节进行有效监控和控制的农业生产过程。
那么数字农业与传统的农业有什么不同呢？它与现代物联网有什么不同呢？现代社会，随着信息技术手段在农村的广泛应用，以及互联网、物联网技术与数字农场、智能电网和智慧社区建设相结合，使农村的信息化程度不断提高。为了适应新形势提出的对信息化发展需求，人们开始将农业作为一个新兴产业加快发展。这是随着工业技术和信息系统的飞速发展出现的结果。
一方面，数字农业是在各种信息技术应用手段下生产出来的一种新型数字化农村生产方式；另一方面，数字农业又是一种全新技术体系。因此在新形势下将数字农业与传统农业进行融合，将其建设成为一个智慧乡村中具有独特优势和发展前景的新兴产业。
1、数字化农场
数字化农场是指通过信息技术手段建立数字农场，以实现农场的生产经营活动的高效管理和智能化控制。数字化农场是现代化农业生产必不可少的环节，它可以提高现代农业的生产效率，降低农业成本，提升农业发展水平，从而使农业成为现代化的朝阳产业。
它为现代农业发展提供了一个全新的产业平台，促进了农业生产方式的现代化和智能化。随着农业现代化技术及自动化设备的发展，数字化农场有望实现农业信息化。但由于其生产与种植过程复杂。数字化农场将有助于提高农业生产效率，促进农业生产标准化进程，提高农业经济效益，改善生态环境和农民生活质量，推动社会进步。
数字化农场实现过程包括:
1利用计算机技术分析气象资料，预测天气变化和植物生长规律;
2自动采集植物生长状况和土壤湿度数据;3生产数据与环境变化信息同步;
4自动灌溉设备自动控制作物生长或施肥;
5自动排灌灌溉设备（水）灌排等。实现了农业生产智能化的数字化农场。
例如：中国农业科学院的张洪波教授在河北三河市燕郊农场应用了先进设备种植大棚西瓜，这是国内第一个采用机械化育苗方式生产西瓜的规模化农场。现在大棚西瓜育苗已成为了常态化生产模式。在我国数字农场也得到了广泛应用，效果显著。
2、农业物联网
近年来，农业物联网发展迅速，包括智能温室、智能作物管理系统、智慧农业的物联网应用、农业物联网环境监测系统等。未来农业物联网将在农业生产的各个环节实现有效监控、控制、优化资源配置，充分发挥农业物联网在智慧农业发展中的重要作用，有效提升我国农业现代化水平。
(1)智能温室由传感器装置与温度探测器两部分组成。传感器装置主要通过移动设备对温室内气温、湿度、空气温湿度、土壤温湿度进行采集。传感器装置可以将传感器收集到到的信息通过无线网络发送到控制室，然后控制室通过传感器装置根据接收到的信息进行 *** 作设置和控制实现精准控制温室内作物生长发育过程中所需要温湿度及空气质量状况。
温室内温度传感器设置在室外环境中，通过安装在温室顶部的温度传感器，可以实时监测到温室内的温度变化情况来进行调节，从而保证温室内空气以及农作物生长发育情况。传感器装置利用移动设备（手机）实现与环境之间的无线通信和实时互动，从而实现整个温室内部环境调节与自动控制的功能。
温室内各功能设备均可实现数据传输功能，便于温室设备之间及对温室内部各部分参数（温度、湿度及光照）进行实时监控及调节。整个系统将根据温室内各个功能设备产生到信号数据，实现无人值守控制系统及农业物联网环境监测系统技术的应用以及农业生产全程监控智能化。
3、农业云平台
未来，智慧乡村建设中的数字农业将主要通过以下四个方面来实现。
首先，在智慧农业中建立一个具有数据处理、管理和分析能力的云平台，通过云平台实现对传统农业的信息、资源的整合，进而实现对农村基础设施与环境的管理。
其次，利用数字技术打造一个基于大数据和云计算的平台，对传统农业中不合理的部分进行优化并建立数据分析模型来进行分析与改进，从而实现对农业资源管理的优化与利用。
再次，要利用现代网络以及物联网技术，实现对农业信息网络系统优化升级和全面监控，从而实现对农业信息网络系统对用户和产品需求的及时反馈以及信息获取以及处理反馈服务的精准优化和安全保障义务。
最后，通过云上村互联网平台实现与政府等部门的互通与对接。让农民通过云上村互联网平台获得生产信息和知识，实现高效农业生产模式的转变。数字农业正逐渐成为我国未来三年现代农业发展的重要方向之一，但目前我国数字农业还处于发展阶段。未来数字农业会以什么样的方式发展？农民朋友将如何利用网络？这将成为制约数字农业发展的主要问题之一！
4、智能农田管理系统
智能农田管理系统是由电脑或手机控制的农田自动监测、自动计算和自动报警系统。可以完成农业监测自动化的系统包括自动气象监控系统、自动土壤水分监控系统、自动灌溉控制系统等。
其中，自动气象监控系统可以实现对田地的实时监控，当温度过高或过低时会自动向控制中心发送警报，通过控制中心将其发送到控制中心。通过与当地气象部门的联网管理和信息共享，可以快速对田地里的空气进行自动调节。自动土壤温度监控系统是将土壤温度监测系统安装在田里，采用 GPS定位系统将田间观测温度进行准确定量地测量。
该系统在全国共有22万亩农田得到了应用。这些田里基本上都有这种监测设备，可以及时地了解到农作物生长的各个阶段，保证农作物长得好。而且智能农田监测系统对土壤的有效监测还有其他多种方式，包括在线监测、移动监测与远程实时监控等。所以智能农田监测系统就是能够及时地监测到农作物对生长环境的变化趋势以及农作物所需的水分、温度等变化情况，帮助人们及时做出相应的判断和决策。
智慧农业是以信息和知识为核心要素，通过互联网、物联网、大数据、人工智能和智能装备等现代信息技术与农业跨界融合，实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的全新农业生产方式，是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段。
智慧农业
智慧农业整合生物技术、信息技术、智能装备三大生产力要素。智慧农业包括智能农业装备、智能传感器系统、智能无人机、智能机器人、软件等主要技术。
美国、英国、澳大利亚、法国、德国、日本等国家围绕智慧农业进行了广泛的布局，2015-2025全球智慧农业市值将达到683亿美元。
智慧农业
发展趋势：
一、大数据技术渗透农业全产业链。未来发展农业，要从全产业角度进行布局。大数据技术全面渗透了从种子肥料开始，到生产、加工、配送到消费者餐桌，再到废弃物处理的全过程，体现出信息科技对农业产业发展的支撑作用。
二、智能化装备广泛应用。智能化的装备是通过智能化的改造和升级，使机器具有一定的智能性，可以全面或部分的辅助人便捷、可靠地完成特定复杂的目标任务。世界智能农机装备发展经历了不同的历史阶段，从机械化到数字化、自动化、智能化，现在已经衍生了系统。目前，国际上研究农机装备，重点体现在自动驾驶拖拉机、农业机器人和农业无人机等方面。
智能农机
三、无人化、少人化发展迅速。由于农村劳动力减少，农村出现了无人种地的情况，特别是热天打药、冷库长时工作等复杂农业生产环境条件，对人的身体有很大危害。基于劳动力减少和工作环境恶劣，无人化、少人化农场是未来的发展趋势。
四、信息科技推动农业生产方式变革。原来在田里种地、养殖，现在可以进行工厂化生产，比如植物生产工厂、工厂化养猪等模式。
农业物联网应用功能主要有一下几个方面：
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。
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