农业物联网技术论文篇二
基于物联网技术的智慧农业实施方案分析
摘要:我国发展越来越快,科学技术水平也越来越高,并且我国的技术水平还处在不断发展的过程中。我国的农业生产也不断加入高科技,农业不断向现代化方向发展。在农业生产中物联网技术逐渐受到重视。物联网技术是_种新的农业发展的模式,是智慧农业技术,这项技术不但能提高我国农业的生产效率,还能促进农业的现代化发展。这项技术主要是解决我国农业信息传播不够及时、新技术推广受限等问题。文章将针对物联网技术在我国智慧农业中的促进作用进行详细的分析,从而为我国农业发展做出贡献,推进我国农业的不断发展。
关键词:物联网;技术角度;智慧农业;实施方案
我国是一个地大物博的国家,自古以来就是农业大国,在古代农作物的产量主要受自然气候的影响,而现在我国通过技术手段可以大大地提高农作物的产量。我国一直在提倡生态农业和智慧农业,现在我国的技术更是在不断更新和发展,尤其是物联网技术的出现大大促进了智慧农业的发展,利用物联网技术是发展我国智慧农业的一个重要手段,也是我国农业发展的必经之路。科学技术为农业生产提供的是技术保障和技术创新,为了确保我国的农产品能够实现自给自足并能满足出口要求,我国的农业必须不断创新发展,农业的发展还能促进农民增收,农民增收有利于提高农民的生活水平,有利于我国社会的稳定和发展。物联网技术是利用现代化的通信技术手段对农业生产进行跟踪和监控管理。在以前我国的农民主要是通过自己的经验进行农业种植,我国的农业专家也主要是通过人工测量和人工种植试验田的方法收集农业信息。这不仅要消耗大量的人力和物力,而且还非常消耗时间,整体效率很低,而且受多种不确定因素的影响,准确度也很低。但是自从采取了物联网技术之后,应用无限传感器收集信息不仅降低了人力、物力消耗,而且准确度和效率都得到了提高。众多的传感器节点组合在一起就形成了一张功能各异的监控网络,能够及时发现农业生产中存在的问题,并准确指出问题发生的位置,分析问题发生的原因,这样就可以不断提高农业生产的综合效益,使我国的农业不断发展和进步。
1.智慧农业发展的现状分析
智慧农业是我国农业发展的一个新的方向,区别于传统农业的主要依靠人力和经验的种植方法,智慧农业更倾向于收集和整理农业生产中的宝贵经验,通过物联网技术将这些有效信息进行整合和分析,然后共享。这样做可以大大地提高农业生产的效率,促进农业的现代化发展。
1.1农业基础设施现代化现状
我国一直都在关注农业发展,尤其是对于基础设施方面的建设更是尤为关心,现在因为政府的重视和支持,农业设施不断改建,我国的农田灌溉设施更加完善,农业电网设施也更加完备,农村的水利设施也得到了完善,我国的农业基础设施建设已经由量的进步变成了质的发展,可以说基本实现了农业生产的现代化。但是不足之处是,东西部的发展还存在着一定的差距,东方的农业发展由于地理和自然条件的先天优势,而且在基础设施建设方面也优于西部,所以东部的发展还是要快于西部。现在我国还在不断打造更加现代化的农业生产,只要我们不断地按照国家的指导执行,在国家的扶持下一定会使农业得到更陕、更好的发展。
1.2物联网技术在农业中的应用现状
现在网络已经不再是城市的专属,很多村镇都已经引入了互联网,一些发展较快的村镇甚至实现了光纤网络。现在可以说是,村村有电话,村村有限电视入户,基本上实现了网络普及。这也为我国的物联网技术在农业中的运用提供了基础。从种植到收获到销售整个的流程记录和研究农业产品的信息,同时还通过物联网技术对农业的农田、土壤和水利等进行合理的分析和分配,达到效率的最大化。
1.3物联网技术在农业应用中存在的问题
虽然物联网技术已经在农业生产中得到了应用并起到了重要的作用,但是仍然有一些问题存在。首先,我国的信息化由于受到各种条件的限制并没有得到全面普及,有些农村的基础设施还不够完善,虽然这项技术可能取得了试点的成功,但在普及的过程中受到了限制。除了基础设施方面的力度不够,还有就是农村缺乏专业的农业人才,人们的就业观往往是向往城市的繁华,很少有人才会回到农村,这也是我国农业难以得到发展的一个非常重要的影响因素。还有一点就是技术层面的因素,由于我国的农村宽带技术还不是很完善,所以缺乏信息技术层面的支撑,这也是造成物联网技术难以在农业生产中全面普及的一个重要问题。
1.4新技术推广应用不足
现在的物联网技术在智慧农业方面的应用还包括对农业新技术的推广应用工作。这项新型技术虽然受到了国家的重视和重点扶持,但是由于现在各地还是处在一个初级的摸索阶段,所以还是会遇到很多问题。比如各地的农业生产现状不同、网络普及程度不同、人才和技术水平不同,这些都造成了新技术的推广受到了限制。而且有的运营商为了获得利益的最大化,往往会对资源的分享设置障碍,这样会造成访问受限和信息共享不畅通等问题,甚至农民需要对新技术进行购买,大大增加了农民的经济负担,这样做也大大地阻碍了农业新技术的推广和普及,同时也会打消农民学习新技术的积极性,影响我国智慧农业发展方案的实施。
2.从物联网技术方面对智慧农业进行的方案设计
2.1物联网技术的指导思想
我们要通过以点带面的方法对物联网技术实施试点应用,然后针对各地的不同情况,进行符合地区特色的规划和实施。我们要以增加农业产品的产量、提高农业产品的质量、不断增加农民的收入为动力,不断构建物联网,收集和推广各项农业生产方面的知识和技术,实现农业生产各项资源的有效整合,把农业生产的产业链进行横向和纵向的延伸发展,同时也有利于促进我国农业的可持续发展,提高我国农业的现代化水平,加快我国农业和国际化接轨的速度。
2.2物联网技术的方案架构
在此过程中我们不要进行不必要的浪费,要秉承节约成本的原则,根据现在的资源进行收集和整理工作,不断进行资源的整合工作,然后通过物联网共享信息资源,在农业生产的过程中不断进行研发,通过研发的技术再反过来促进生产,达到良性的循环。 智慧农业物联网并不是一个个独立的模块,而是有着自己的方案架构,主要是由田间管理框架、水文管理框架、种子管理框架、气象管理框架、流转管理框架、虫害管理框架、农药管理框架、农机管理框架、物流管理框架、加工管理框架和电力管理框架等众多的组织框架构成的。这样几个框架结构分成几个重要的模块,对我国的农业生产技术进行分类,促进我国的农业技术发展,可以不断提高我国农业人才的技术能力和我国农业的可持续发展。物联网为农业生产提供了安全、可靠的网络运行环境,使我国农业的各项数据和信息都能得到有效的共享。在构建这个方案框架的过程中,还需要国家和政府给予大量的支持才能够完成这项复杂的工程。
2.3物联网技术的组织保障
对于物联网这项技术,我们必须进行好规划和顶层的设计。这对技术的要求很高,涉及的技术层面也比较广,所以为了实施好资源的收集整理和共享,就必须强化顶层设计,不能出现重复建设的浪费现象。必须投入大量的人力、物力研究这个课题,要不断发展人才并且通过这些技术人才的研究做好农业物联网各方面的制定工作,一定要建立完善的组织保障。相关的政府部门也应该成立专门的工作小组,对这项工作中遇到的问题及时跟踪和解决,不断地对出现的问题进行协调,保证物联网技术的实施能够顺利进行。
2.4物联网技术的人才培养
目前,我国物联网技术发展受到限制,还有一个重要的影响因素是缺乏相关的人才。物联网技术的人才本来就很缺乏,农业方面的人才更是紧缺。所以现在的当务之急是要联合各大高校和科研机构培养这方面的人才。这些人才不仅要精通物联网技术,还要懂农业生产方面的知识和技术。我国可以组织人员对这些人才进行集中培训,并且根据实际需要为这些人才提供进修条件,使他们能不断地更新和发展技术。除了物联网技术的人才培养,还要加强农业生产人员的培养,这些人才要懂农业技术,还要能掌握简单的物联网技术,这样才能够自主地从物联网上获得自己想要的信息和技术知识,不断促进农业的现在化发展。我国可以建立对这些人才的鼓励机制,对农业现代化做出贡献的人员可以获得相关的奖励,以此激励他们更好地进行农业生产技术的研发和共享。
3.结语
综上所述,通过对我国农业发展现状和我国农业信息化程度的分析可以得出结论,我国必须通过物联网技术的实施来促进智慧农业的发展。在我国的农业现代化发展进程中,各级政府都应该对智慧农业和物联网技术引起足够的重视,并且根据各地区的实际情况和各地区农业发展的实际程度加强对物联网技术的实施。这项技术是我国实现农业大数据发展的一项重要途径,一定能促进我国农业向着集约化、科学化、标准化和信息化发展。可以说物联网技术就是一项对于农业生产领域的重要改革,是促进我国农业向着智慧农业发展的必经之路。物联网是一个无处不在的网络,它可以对信息进行收集和智能化的处理,可以将海量的信息进行存储和提取,可以有效地提高我国农业生产技术的交流和发展,可以帮助农民解决在生产中遇到的实际问题。相信在这项科学技术的帮助下,一定可以实现我国农业的全面现代化,这也需要大家的共同努力。
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现代化智能灌溉技术推广困难与发展方向论文
在学习、工作中,大家都接触过论文吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。那么,怎么去写论文呢?以下是我为大家整理的现代化智能灌溉技术推广困难与发展方向论文,仅供参考,大家一起来看看吧。
摘要: 本文阐述了农业灌溉技术的现状和发展方向,对物联网、无线传感器、大数据以及智能感知等人工智能技术与灌溉技术相结合,实现农业灌溉的智能化、规模化管理,以及农业生产的灌溉环节面临的困难和挑战做出了深入的分析,对农业生产的智能化有一定的参考意义。
关键词: 智能灌溉;传感器;无线;物联网;大数据;
农业是社会生产和生活的基础。随着科技的发展,各项技术不断应用到农业生产中,“智慧农业”以智能感知、物联网、大数据和机器学习为依托,逐渐成为现代农业建设的主方向。
水资源的储备和利用技术与现代农业的发展休戚相关,水资源的不合理利用,甚至浪费,成为农业现代化发展的瓶颈。另外,水资源的地域分布不均和季节分布不均,干旱缺水与水资源短缺已成为制约现代农业可持续发展的重要因素。一方面是水资源严重不足,一方面是不科学的灌溉方式,这不仅造成了水资源的浪费,更加剧了水资源的短缺。另一方面,气候变化及其影响也是现代化智能灌溉要面临的挑战。气候变化会导致水质的下降,水和土壤盐分的增加,进而加大灌溉需求,最终导致农业生产成本的提高。
农业智能化灌溉技术通过基于无线传感器技术的物联网技术、云计算技术、大数据技术以及人工智能技术等,集智能感知、智能预报、智能决策、智能分析为一体,为农业生产灌溉提供智能预测与决策方案,达到精确化灌溉的目的,是高品质农作物产品生产的重要一环。
因此,发展农业智能化灌溉技术,实施旨在改善水资源管理的技术创新,实现水资源的合理利用,同时,能够实施水肥一体的灌溉技术的革新,在大幅减少灌溉水用量的同时,能够降低农作物生产成本,提高作物的产量和质量,是目前我国农作物生产的一个战略目标。
1、我国农业灌溉技术的现状
灌溉行业发展迅速,在欧美发达国家已经有了成熟的应用。以滴灌、喷灌为主的水肥一体化灌溉模式在国外已经非常普及,但国内,农业生产企业总体上对于水肥一体化的认知程度还是不够。
我国大部分地区,特别是北部地区,由于干旱气候决定的资源性缺水比较严重,而中部地区则同时面临着严重的水质性缺水和资源性缺水。即使是南方地区,也存在季节性缺水的情况,给农业生产发展带来了阻碍。同时,气候环境、温室效应等因素也使得水资源的供需矛盾日渐显现,在一定程度限制了这些地区的经济发展和繁荣。
目前,农业生产灌溉技术主要采取滴灌、喷灌、微灌等节水灌溉措施,虽然相对于大水漫灌而言,已经实现了较高的效率,但从综合效果看,还无法根据农作物的生产环节进行按需灌溉,精细化程度远未满足当下生产的需要。公开资料显示,生产一公斤粮食耗水量高达800公斤,相对于先进国家,生产一公斤粮食耗水量约为500公斤,差距还是很明显。
传感器的兴起使农业生产更加精准和安全,比如,现在许多灌溉公司正在开发跟气候环境、土壤环境相关的传感器技术,通过物联网技术,来实现对农业灌溉的精细化管理和控制,但目前,特别是国内,对这些技术的应用,还处于探索初级阶段。
为了全面实现我国农业高效灌溉系统的建设,必须要大力推广基于物联网结合无线传感器技术的农业灌溉应用,建立基于物联网和传感器等新技术基础上的节水灌溉体系。
2、实施基于无线传感器的智能化物联网灌溉技术的意义
2.1实施基于无线传感器的智能化物联网灌溉技术,为实现我国从传统农业向现代化、集约化、规模化农业发展提供了一个强有力的.技术支持,是解决我国农业灌溉作业中水资源短缺问题的最佳途径。
2.2农业生产中,灌溉环节是最为重要、也是人力成本花费较高的环节。智能化物联网灌溉技术的应用,不仅能够节约灌溉用水,还能够最大化降低人力成本。
2.3实施基于无线传感器的智能化物联网灌溉技术,能够对植物生长的各个环节进行精细化的监控,提高作物产量;另外,结合水肥一体灌溉技术的应用,还有利于提高和改善农作物的品质和产量,达到增产增收的效果。
2.4实施基于无线传感器的智能化物联网灌溉技术,能够实现灌溉的自动控制、远程控制,减少人为操作的盲目性与随意性,提升农业灌溉的综合管理水平,改变原先粗放式的灌溉模式,全面提高农业生产的效率,为规模化、集约化农业生产奠定基础,有效地缓解我国灌溉水资源紧缺的问题。
综上所述,基于无线传感器的智能化物联网灌溉技术,必然成为今后农业智能化灌溉发展的趋势。
3、现代化智能灌溉技术推广的困难
3.1商业型智能灌溉设备系统成本高昂,中小农业商户承担不起费用,无法使用智能灌溉系统,比如:典型商业传感器非常昂贵,因此提供可连接到节点的低成本传感器用于灌溉管理和农业监控系统,成为推广智能灌溉的一个挑战。
3.2不同土壤类型和土地所需的灌溉水量不同,如果没有因地制宜地实施灌溉方案,使用过多或过少的水量都有可能造成产量损失或质量达不到要求。在过多灌溉的情况下,径流会导致营养物的流失以及水资源的浪费;水量过少,无法满足农作物生长需求。使用智能灌溉调度系统可以帮助用户确定最佳的灌溉方案,有效提高生产力并减少这些不利的环境影响,也是农业灌溉智能化地必要途径,由于前期需要高投入,农民地积极性很难被调动,致使新技术的实施进展缓慢。
3.3基于物联网和无线传感器的智能灌溉技术,涵盖了农业科学,电子科学,计算机信息科学,环境科学等多学科技术,比如,不同类别的的作物对土壤环境和温湿度环境的要求是不同的、地下根部分和地上茎叶部分对水分要求也不同,有的作物的价值在根部,有的作物价值在叶部,因此,就需要灌溉系统根据不同的要求采用不同的灌溉方式。因此,智能化灌溉技术的实施,有比较高的挑战。
4、现代化智能灌溉技术的发展方向
基于物联网和无线传感器等智能感知技术的现代智能灌溉技术,利用无线传感器技术,采集土壤的温度、湿度、酸碱度以及土壤的水分含量、二氧化碳浓度等土壤墒情信息,结合气候环境传感器采集的温湿度、光照强度等环境信息,实时监测周围环境的变化,甚至能够监测到作物表面的水分等作物生理信息,并通过物联网无线通讯网络,将采集的原始信息传送到云端数据中心进行处理、存储,实现信息互通与共享。再通过大数据技术对这些信息进行综合对比分析,根据分析结果对灌溉实行智能化的判断,制定出最适宜作物生长的灌溉方案,根据需要实时、自动驱动相应的灌溉设备,对农作物实施智能化、精细化的灌溉,灌溉阶段完成后,作物生长监控系统可以对灌溉结果进行对比分析,提供更合理的灌溉调整方案,形成闭环,最大化减少人工干预,使得各功能模块达到互相协作的目的,有效帮助农业生产者计划和管理灌溉的时间、灌溉的频率和用水量,将作物生长需要的水分和土肥环境调整到最优状态,减少水的浪费,节约生产成本,并最大程度地减少过量灌溉,从而确保灌溉的准确性与高效性。另外,通过土壤传感器对土壤成分的分析,进行灌溉系统施肥操作,实现水肥一体的灌溉作业,是现代化智能灌溉技术的发展方向之一。
随着农业物联网平台的建设的不断推进,结合气候预报信息和相关传感器收集的气候信息,对可能发生的气候灾害采取预防性措施,例如:针对干旱气候,可以提前布局,储蓄水量,以备干旱来临,有充足用水,实施预防性灌溉,提高农作物抵抗灾害的能力。
综上所述,构建一个多功能,高效率、低能耗的基于智能灌溉技术的节水灌溉平台具有十分重要的意义,也是未来物联网智能化灌溉发展的必然趋势。总之,随着科技的发展,新的技术不断出现,智能灌溉技术融合到农业生产的整个过程,形成完整的闭环系统,不断提升农业生产管理水平,是现代化智能灌溉技术发展总的方向。
5、结论
物联网结合无线传感器技术作为新一代信息化技术的高度集成与综合性应用,已经成为了当今科技发展的战略发展方向之一。我国农业生产规模的不断扩大和农业发展的需要,水资源管理至关重要。物联网与农业的相结合,为农业信息化技术与农业产业的发展,提供了新的机遇和挑战,同时农业生产也为互联网技术提供了一个广阔的应用平台,尤其是智能灌溉技术的应用,可以直接有效地解决当前农业发展中遇到的问题,为农业的现代化进程提供强劲的动力,实现高效的精准化灌溉,全面提高农业生产效率。
建设我国农业高效智能化灌溉体系,必须要大力推广基于物联网结合无线传感器技术的农业灌溉应用,以提高农业生产效率和水资源的利用率,保证粮食生产和消费用水的充足和节约。
6、参考文献
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传统农业生产活动中的浇水灌溉、施肥、打药,农民依靠人工估摸,全凭经验和感觉来完成。而应用物联网,诸如瓜果蔬菜的浇水时间,施肥、打药,怎样保持精确的浓度,如何实行按需供给等一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关,农民只需按个开关,作个选择,或是完全听“指令”, 就能种好菜、养好花。 从传统农业到现代农业转变的过程中,农业信息化的发展大致经历了计算机农业、 数字农业、精准农业和智慧农业 4 个过程。我国发展现代农业,面临着资源紧缺与资源 消耗过大的双重挑战。以信息传感设备、传感网、互联网和智能信息处理为核心的物联网将为农业生产过程中量化分析、智能决策、变量投入、定位操作的现代农业生产管理技术体系开辟新的思路和有利手段,将在农业领域得到广泛应用,并将进一步促进信息 技术与农业现代化的融合。 基于物联网的智能农业可用于大中型农业种植基地、设施园艺、畜禽水产养殖和农产 品物流,布设的 6 种类型的无线传感节点,包括空气温度、空气湿度、土壤温 度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等,并通过低功耗自组织网络的无线通信技术实现传感器数据的无线传输。所有数据汇集到中心节点,通过无线网关与互联网或移动网络相连,实现农业信息的多尺度(个域、视域、区域、地域)传输;用户通过手机或计算机可以实时掌握农作物现场的环境信息,系统根据环境参数诊断农作物生长状况和病虫害状况。同时,在环境参数超标的情况下,系统可远程对灌溉等农业装备进行控制,实现农业生产的产前、产中、产后的过程监控,进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态、 安全等可持续发展的目标。2002 年,英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分 布在葡萄园的每个角落,每隔 1min 检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量,以确 保葡萄可以健康生长。研究人员发现,葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析,便能精确地掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日 照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。2008 年美国 Crossbow 公司开发了基于无线传感网络的农作物监测系统,基于太阳能供电,能监测土壤温湿度与空气温度,通过 Internet 浏览器为客户提供了农作物健康、生 长情况的实时数据,已经在美国批量应用。 美国加州 Camalie 葡萄园在 4.4 英亩(1 英亩 = 6.07 亩)区域部署了 20 个智能节点, 组建了土壤温湿度监测网络,同时还监测酒窖内存储温度的变化,管理人员可通过网络远 程浏览和管理数据,在应用了网络化的监测管理之后,葡萄园的经济效益显著提高。与 2004 年的 2t 产量相比,2005~2007 年的产量逐年翻一番,分别达到了 4t,8t 和 17.5t,同时也 改善了葡萄酒品质,节省了灌溉用水。 日本富士通公司开发的富士通农场管理系统以全生命周期农产品质量安全控制为重点,带动设施农业生产、智能畜禽和智能水产养殖,实现设施农业管理、养殖场远程监控 与维护、水产养殖生产全过程的智能化。无锡阳山镇专门开发桃园种植技术的物联网监测系统,实现了高科技种桃,令人叹为 观止。该镇有 25 亩桃林作为物联网种植园的示范基地,由 22 个传感器和 3 个微型气象站 组成的监测系统充当“智慧桃农”。这种绿色农业种植模式有效压缩了成本,提高了经济效 益,实现了高产、优品的种植目标。中科院遥感应用研究所开发的基于无线传感网络和移动通信平台的农业生态环境监测系统,解决了大棚内监测温度、湿度的困难,在环境参数超过用户设置的范围时,系统可以通过短信方式对用户进行报警,同时用户可利用手机短信获取大棚内实时的温度、湿度 或者登录 Internet 网页查看,用户还可以通过手机短信对大棚内的浇灌系统、天棚等设备进 行控制。 上海交大机电控制与物流装备研究所针对葡萄新梢生长发育的规律特点,开发研制了 基于嵌入式控制器和 CCD 彩色相机的葡萄新梢生长图像数据采集记录系统, 实现了葡萄新梢生长态势的在线监测。该系统针对葡萄生长发育特点,配备球坐标式图像采集支架,实现对图像采集角度的自由调整;设计开发的全光谱辅助照明装置,大限度地减少或避免了直射光对成像质量的影响;嵌入可编程式控制器实现了无人值守的自动拍照模式,用户可根据需求预先自由设定拍摄间隔,从而无需人工干预即可获取清 晰的图像数据。由于采用了商业化的 CCD 彩 色相机,拍摄到的图像分辨率高且色彩真实,有利于后续的图像分析处理,可以得到理想的图像分割效果和精度。同时系统还具备现场大 容量 SD 卡存储和远程无线网络传输功能,既延长了监控周期,又可以实时地共享观测结果。
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4.0(Farming4.0)”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9.7%。
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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智慧农业就是利用信息技术管理农业生产,合理配置农业生产资源,实现农业生产的高产出、低成本。智慧农业也是利用网络技术经营农业,通过移动平台或计算机平台,利用传感器和软件控制农业。简单来说,就是让农业生产、加工、销售更加智能化。
1.智慧农业是未来的必然趋势,因为低成本,高产出,专家会参与生产,农民的合作会加强,只要配合专家做好自己的工作,但是外行人越来越多,农民不可能跟上时代的发展,不学习很难利用高效的智慧农业。就中国而言,智慧农业是中国智慧经济发展的重要组成部分。智慧农业可以通过物联网等现代技术有效解放人力,解决我国农业用工荒问题。
2.中国自古以来就是一个农业大国,农业在中国举足轻重。然而,近年来,中国正在逐渐失去人口红利优势,面临农业劳动力短缺,这对中国的经济发展和政治稳定产生了很大的负面影响。因此,在劳动力短缺的情况下,我国有必要发展智慧农业,利用现代技术进行科学种田。
3.智慧农业的发展在一定程度上缓解了中国劳动力短缺的问题。智慧农业是物联网、云计算等现代智能技术在农业领域的应用,是中国智慧经济的重要组成部分。农业的智慧可以促进农业生产的精细化、高效化和农业的可持续发展,可以帮助农业生产者建立追溯体系,有利于保障我国农业食品安全。在我国农业生产智能化的过程中,植保无人机、农用无人车、自动采摘机器人、自动分拣机器人等现代化设备用于农作物播种和采摘,让老人和小孩经过培训后轻松完成农作物生产,极大地解放了人力。
增强多方协调联动,推动智能服装技术的R&D和应用。加强与各级政府、高校、科研院所的沟通合作,培养更多从事农业研究的科技人才,进一步壮大智能服装行业从业人员。大力支持智慧服装产业重点企业和科研项目发展,促进科研成果快速转化,为智慧农业普及提供资金支持。