加强农机智能化水平 加快智慧农业应用发展

张艳杰

(榆树市农业机械化学校，吉林 榆树 130400)

0 引言

智慧农业是以物联网、大数据、云计算技术等为支撑手段的一种新型农业发展形态[1]，是继传统农业、机械化农业、信息农业、智能农业后发展起来的一个更高端的农业生产意识形态[2]。

目前，我国农业生产中面临着土地资源退化、水资源短缺、社会劳动力老龄化严重等问题[3]，加剧了农业生产压力，迫使农业生产不得不加快生物技术、信息技术及智能装备的研究与发展，转变传统的农业生产方式、管理方法与经营模式，应积极充分利用农业“互联网+”契机，全面稳步推进智慧农业发展[4]。

针对以上问题，本研究基于智慧农业的基本含义、发展优势等详细阐述了智慧农业发展的核心内容及关键技术，并系统分析了国内外智慧农业生产的主要特点及限制条件，提出未来我国智慧农业发展的主要趋势与目标，研究结果以期为提升我国农业高效发展，为推动我国农业现代化进程提供技术参考。

1 智慧农业的含义及应用先进性

1.1 智慧农业的含义

智慧农业是农业发展4.0阶段提出的概念，主要包括智慧生产、智慧经营、智慧管理及智慧服务等，主要应用于农业生产、农机制造及农产品加工等领域[5]，核心技术主要依托物联网、大数据、云计算技术等。

1.2 智慧农业发展优势及先进性

1.2.1 实现农业高效生产，提升农业生产效率

基于智能农业机械进行农业操作，不仅可以解决目前农业劳动力短缺等问题，还可以提高农业生产效率，推动农业生产向大型化、集约化及规模化方向发展。云计算及农业大数据等技术便于生产管理者灵活、便捷地掌握天气变化，合理制定农业生产模式，避免由于自然灾害等造成粮食产量骤减，提升农业应对自然风险的能力。

1.2.2 促进农业可持续发展

智慧农业可以利用互联网技术，对农产品建立全程可溯源及食品安全体系，消费者可以清楚了解农产品从田间到餐桌的整个生产流程，可以推动农产品绿色、安全、优质发展。

1.2.3 推动农业可持续发展

利用智慧农业生产技术可以改善生产环境，实现农业资源高效、循环利用，通过农业精准管理，实现化肥、农药等精准利用，推动农业废弃资源高效利用，减少环境污染，改善农业生产环境。利用卫星搭载高精度遥感设备，构建农业生产环境监测体系，对农业生产土壤、作物生长、水文等农业资源实现高效监测，配合专家调度系统，实现农业生产高效管理[6]。

2 智慧农业的核心内容及关键技术

2.1 核心内容

2.1.1 智慧科技

科技是解决农业生产的支撑技术之一，农业只有依靠科技才能实现进步与可持续发展，改善农业生产环境。随着互联网等技术的发展，方便了农业生产实践及行业交流，有助于农业科技的进步发展。

2.1.2 智慧生产

智慧生产是农业生产系统的核心，根据农业生产中的物质变化规律，减少资源浪费，减轻对生态环境造成的污染，在保证农业高效生产的同时，发展绿色农业，提升农产品市场竞争力。

2.1.3 智慧管理

现代农业生产要求农业生产人员实时了解农田配置情况，灵活掌握自然环境变化，加强对农业生产的监管与开发，实现农业生产精准预测，保证农业生产中的各相关管理措施更加精准与智能，促进农业可持续发展。

2.2 关键技术

2.2.1 云计算技术

云计算技术是根据农业生产中各项数据的采集、整理及保密规定等，按照一定的方法进行储存，云计算技术可以实现对储存数据调用及共享，实时为农业生产者提供决策管理，为现代农业生产提供充分的数据参考[7]。

2.2.2 大数据技术

大数据技术是指利用数理统计方法，通过对海量数据进行精准分析、分类与总结，提炼出有价值的数据信息，分析复杂数据之间的关系，主要用于农业灾害分析、农业资源管理，研究目前农业生产中面临的资源、环境多样性等问题，为智慧农业发展提供参考。

2.2.3 农情自动监测系统

农情自动监测系统主要基于先进无线传感器、物联网技术、云平台及大数据等信息技术，对农作物生长情况、病虫害等进行监测预警，农业生产者足不出户就可以观测到农业种植区域的作物长势，及时根据天气变化情况及市场对农产品的供需情况进行分析，及时调整农业管理措施，提供智能化决策与管理技术[8]。

2.2.4 农机自动调度系统

农机自动调度系统是指通过土地管理技术，优化农机农田结构布局，为农业机械田间作业提供便利条件，为农田标准化建设提供决策依据，提高农业机械作业效率，另一方面，农机自动作业技术是目前无人农场研究的主要技术之一，是采用无人驾驶拖拉机，在没有人为干预的前提下在田间进行自主作业。无人驾驶拖拉机能利用环境感知技术、无线传感器技术、定位导航技术、激光雷达技术等监测自身的运动状态，通过核心控制系统，判断自身的转向及行驶速度等，实时调整农业机械自身作业状态，实现无人管理。

3 国外智慧农业发展现状

3.1 美国：信息化支撑农业快速发展

美国是目前世界上农业生产技术水平最高、生产效率最高及农产品出口量最大的国家之一，农业已经逐渐成为美国在世界市场中最具有竞争力与影响力的产业之一。美国农业信息化建设起步于20世纪中期，经过半个多世纪的发展，美国逐渐成为世界上农业信息程度最高的国家，极大地促进了美国农业生产整体水平的提升与发展。

3.2 法国：完善农业信息化体系

法国是世界上农业出口量仅次于美国的第二大国家，农业产量及出口量均位居欧洲第一位。法国农业气候条件优越，为多种作物生长提供有利条件与环境，但是由于农业生产面积有限，目前，法国农业生产主要以中小农场为主，采用“精耕细作”的农业生产模式，其农业主要生产特点可以概括为“三位一体”(图1)，主要是由政府、农业合作组织及私人企业共同承担农业建设，各个部门有各自的侧重点，农户可以根据实际生产需要，自行进行选择。

图1 法国“三位一体”农业生产特点

3.3 日本：利用互联网技术振兴农业

日本耕地面积较小，农业从业人员老龄化问题较为严重，从事农业生产的人口正在逐渐减少，日本政府十分重视利用互联网技术振兴农业发展。

4 智慧农业发展难点与限制条件

4.1 智慧农业生产体系推广困难

目前，大部分地区从事农业生产的劳动者文化素质较低，对先进技术接受容纳程度不高，推广智慧农业生产体系首先需要部署大面积的无线传感器，如农业传感器，对土壤环境、水质等进行实时监测，前期投入较为昂贵。因此，大多数农户生产积极性不高，因此，如何让农户接受智慧农业生产体系带来的商业价值，是目前我国现代农业生产的主要突破方向。

4.2 智慧农业物联网尚未形成标准化生产体系

智慧农业生产体系需要使用大量传感器设备，对传感器设备的可靠性、稳定性及精度有较高要求，但是，目前我国自主研发的相关设备质量亟待提升，且设备长期暴露在农业环境中，风吹日晒会导致传感器故障频发。另一方面，传感器及相关数据处理平台的应用尚未形成完善的国家技术标准体系，无法在全国范围内进行大面积推广与应用，成为限制智慧农业物联网体系推广的主要因素之一。

4.3 多个生产部门合作不协调

智慧农业生产中，物联网技术是一个涉及多方面且复杂的系统工程，需要气象环境、计算机、通信及检验部门等多部门的多方协作，但是各个部门无法明确自己的责任，不能保证物联网在不同生产环节实施。

5 智慧农业未来发展趋势与目标

5.1 加大生产投入与政策集成

加强各个部门的有效沟通，推动智慧农业信息化建设及相关政策的修订工作，依法建立促进智慧农业发展的长效机制，不断增加智慧农业的科技推广、体系建设及基础设施等方面的投入，为智慧农业的发展提供良好的环境，逐步建立完善的农业信息标准化体系，促进物联网信息系统融合，在进行全面推广工作并应该先以实验地区开展相关的试点工作。

5.2 加强人才培养

在加强专业人才培养的同时，应该同步加强对农户及农业生产经营者的培训力度，提高当前农户的生产技能与管理水平，通过建立企业“流动服务站”“专家服务站点”及定期培训组织等形式，对不同农业生产地区农户进行技术培训，高校或企业可设立人才培养启动资金，确保农业相关人才培养及科研工作的稳步发展。

5.3 推进基础设施建设

推进基础设施建设，加快农村地区信息基础及宽带普及，加强物联网设备硬件设施配置，实现设备升级，逐步推广智能化数据采集渠道及监测系统，强化利用现代互联网技术替代传统农业生产方式进行农业生产数据采集与处理。

6 结论

智慧农业是以物联网、大数据、云计算技术等为支撑手段的一种新型农业发展形态，是继传统农业、机械化农业、自动化农业、信息化农业等发展后更加高端的农业生产阶段，能实现农业生产、设施园艺、养殖业、农产品物流技术等优化配置与科学化管理，促进农业高产、优质、安全、智能化发展。本研究基于智慧农业的基本含义、发展优势等详细阐述了智慧农业发展的核心内容及关键技术，并系统分析了美国、法国等国家智慧农业生产的主要特点，提出我国智慧农业发展的主要限制条件并给予相关的发展建议，研究结果以期为我国农业高效发展提供技术参考与借鉴。