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我国才智农业现状及展开途径剖析

发布时间:2022-10-05 10:57:18 来源:环球体育APP下载在哪下载

  当时,农业面对着资源紧缺与资源耗费过大的两层应战。到2030年,全球人口估计将打破85亿。处理全球的粮食供应,已成为世界社会面对的一大难题。

  我国是农业大国,农业是我国全面建成小康社会、完结国家现代化的根底。可是,本钱地板和价格天花板的两层揉捏使得我国农业的展开分外困难。我国农业现已到了火急需求转型晋级的要害阶段。进步农业出产技能配备和信息化水平,展开才智农业是我国完结现代农业的必经之路[3]。可是我国农业出产水平区域差异较大,不同根底条件下的才智农业展开途径不尽相同。因此,需求量体裁衣、科学规划、做好顶层规划,走与当地农业展开水平和展开需求相习惯的才智农业展开路途。

  才智农业是农业出产的高级阶段,其概念由电脑农业、精准农业、数字农业、智能农业、互联网+农业等相关概念演化而来[5]。其技能系统包括物联网、互联网、5S、云核算、大数据、区块链、遥感等多种现代信息技能。

  才智农业技能效果下,农业出产力的三要素:劳作者、劳作工具和劳作对象均已产生实质性改动,是引领农业展开方法改动的革命性力气[1]。它将现代信息化技能归纳运用到农业的出产、办理、营销等各个环节,完结农业智能化决议计划、社会化服务、精准化培养、可视化办理、互联网出售等的一种新的展开系统和展开形式[5]。引导传统农业向信息化、高效化方向展开,然后改动农业工业结构,完结转型晋级[7]。

  广义的才智农业还包括农业电子商务、质量安全溯源、才智农旅、农业信息服务等方面,完结了更齐备的信息化根底支撑、更透彻的农业信息感知、更会集的数据资源、更广泛的互联互通、更深化的智能操控和更具象化的大众服务[5]。

  才智农业的榜首步是完结农业的数字化,即经过传感器、射频辨认、遥感、地舆信息等感知技能完结农业出产进程和农业出产要素的数字化搜集,一起运用互联网技能完结数据的实时传输。例如:经过在出产环境内安置传感器,搜集作物成长环境中的温、光、水、气、肥等要害参数信息;运用网络摄像头实时监测出产区域内农作物的成长状况、病虫害产生状况,并守时上传图片信息。

  在感知层搜集的海量数据的根底上,能够经过人工智能、大数据、云核算等技能进一步完结数字化的农业。即经过数理统计剖析和科学的模型算法,完结农业工业链各环节上的智能剖析、智能预警、智能决议计划、主动操控、产销对接等功用,进步农业出产运营功率。

  世界各国农业展开进程基本是:从以膂力和畜力劳作为主农业1.0阶段,到以农业机械为首要出产工具的农业2.0阶段,再到以农业出产全程主动化配备支撑的农业3.0阶段,终究到达以无人化为首要特征,以物联网、大数据、云核算和人工智能为首要技能支撑的全要素、全链条、全工业、全区域的智能农业阶段,即农业4.0阶段[2]。

  世界范围内,才智农业范畴的立异展开方兴未已。发达国家在此方面的研讨和运用更是早于我国,现在已依据本身的技能优势和其农业出产特色创始了不同的才智农业展开形式,并取得了阶段性效果,充沛发挥了才智农业高功率、高收益的特征[7]。

  榜首阶段:萌发期20世纪70年代末,以美国为代表的欧美国家首要开端了农业信息化的运用研讨,专家系统开端在农业范畴萌发。选用合适的常识标明技能和推理战略,运用多媒体技能并能以信息网络为载体,向农业出产办理供给咨询服务,辅导科学种田,在必定程度上替代农业专家,关于进步作物产值、改进质量、进步农业办理的智能化决议计划水平具有重要意义[1]。美国Illinois大学开发了榜首个专家系统:大豆病害确诊专家系统(PLANT/ds)。

  开端开发的系统首要是面向农作物的病虫害确诊,20世纪80年代中期至80年代末,农业专家系统从单一的病虫害确诊转向出产办理、经济剖析决议计划、生态环境、农产品商场出售办理等[1]。在相继开发的专家系统中,最成功的是美国农业部农业研讨服务中心作物模仿所研发的棉花办理专家系统(COMAX-GOSSYM),能为农场供给灌溉、上肥、运用脱叶剂和棉桃开裂的最佳计划[5]。

  第二阶段:快速展开期20世纪90年代,人工智能在农业中的运用进入快速展开期。专家系统范畴出现许多效果,核算机视觉技能在农业中取得较大展开。在农产品分级、农产品加工、植物成长监测、农作物病虫害检测、农业机器人等方向均出现了许多研讨效果[1]。

  第三阶段:规划运用期21世纪,国外发达国家农业出产的才智化已进入规划运用期。美国大农场对物联网设备技能的选用率高达80%。有100余个农业电子信息搜集点为全美农业运营供给最新的农资买卖信息和农业科研信息。在智能灌溉方面,经过无线传感器网络搜集土壤成分数据及其他环境要素来削减水的糟蹋;运用物联网技能监测农作物病虫害等信息,协助农场主及时采纳应对方法;农业机械装置主动导航、传感设备,便利操作及信息获取、进行决议计划;粮仓主动化办理,可长途办理玉米、种子等散装货品库存[2]。估计到2020年,美国均匀每个农场将具有50台物联网联接设备。

  别的,采摘机器人在日本、美国、荷兰等国家已有开端运用。核算机视觉技能用于品种分类辨别取得更大展开,核算机视觉生果分级主动化系统已运用于实践出产[1]。农业无人机已运用在农田植被数据监测、农田土壤剖析及规划、农田喷洒等多个方面[1]。在日本,人工光植物工厂被用于蔬菜的商业化出产,每年每单位面积出售量大约是露地出产的100倍,截止2012年12月,日本商业化运营的植物工厂现已超越120家[1]。

  发达国家的农业实践标明,才智农业是农业展开进程中的必定趋势。我国才智农业出现杰出的展开势头,但全体上还归于现代农业展开的概念导入期和工业链逐渐构成阶段[5]。

  20世纪80年代,我国农业专家系统开端起步,虽起步较晚,但展开很快,首要包括上肥专家咨询系统、培养办理专家系统等,触及作物培养、品种挑选、育种、病虫害防治、出产办理、节水灌溉、农产品点评等方面。[1]

  1996~2005年间,我国系统展开了以农业专家系统为中心的智能化农业信息技能运用演示工程。全国共研发出5个农业智能系统开发渠道,超越70个运用结构,超越200个本地化农业专家系统,触及粮食、果树、蔬菜、畜牧、水产等不同农业范畴,构成了我国特有的“电脑农业”,全面推动了我国农业智能信息技能的运用与展开。[1]

  我国将核算机视觉技能运用于生果等的检测分级虽相对较晚,但因为学习了国外的研讨效果,展开速度较快[1]。

  自2008年无锡汉和榜首架植保无人机面试以来,我国农业无人机职业如漫山遍野般展开起来,首要运用于土壤湿度监测、农田喷洒、植被掩盖度的监测等方向[1]。

  2009年“感知我国”方针提出后,农业物联网和无人机开端迅速展开。物联网、移动互联、大数据、云核算、空间信息技能、智能配备技能开端进行深化交融[1]。

  我国农业乡村信息化现已由起步阶段进入快速推动阶段,农业高产、优质、高效、生态、安全的要求愈加火急,农业出产方法逐渐向集约化出产、工业化运营、社会化服务、商场化运作、信息化办理改动,这些改动都火急需求现代信息技能的支撑。农业信息技能的运用将从单项技能运用向归纳集成技能运用过渡,以农业物联网为代表的信息技能将为农业乡村信息化的展开带来微弱的推动力[4]。

  才智农业在我国的展开已初见成效,但也还存在要害技能环节和准则机制建造层面支撑缺少的问题,缺少一致、清晰的顶层规划,资源同享困难,重复建造现象杰出。首要体现在如下几个方面:

  现在农业物联网展开已构成了以农业专用传感器、网络互联和智能信息处理等共性要害技能研讨为要点,以感知农业资源和环境改动、动植物生命系活动,完结农业机械配备作业调度和长途监控、农产质量量安全可追溯集等运用展开方向。

  但我国才智农业相关范畴的研讨起步较晚、投入低。在农业信息搜集、长途监控、数据处理等方面,农业专用传感设备品种不全、功用不完善,精确度与灵敏性尚待进步;在农业主动化操控方面,存在环境操控主动化程度还不高的状况;在农业智能化决议计划支撑方面,有关农作物成长的数字化模型仍未树立完结,并且因为缺少一致的标准,智能剖析效果存在误差[5]。一起,才智农业的工业链仍比较单薄,相关软硬件系统的出产、装置、施行、运维整套环节都较单薄[1],工业化程度低、标准标准缺失[4]。

  才智农业触及的运用面较广,其展开必定要经过一个培养、展开和老练的进程。因此需求政府主管部分科学策划,进行专业的顶层规划和科学的分步规划,拟定出契合当地展开状况的才智农业展开规划及配套推动方法。但现在来看,大部分区域对往后的要点展开范畴、不同展开阶段的详细运用方法以及推动规划、政府定位、相关企业的协同展开方法等尚缺少系统规划。

  农业才智化标准是农业才智化建造有序展开的底子保证,也是整合才智农业资源的根底。但我国现在传感器与数据渠道、人机交互接口、系统数据对接等方面没有出台一致的国家技能标准。各出产厂家无法规划化出产产品,终端本钱偏高成为限制推行的重要要素。数据源成为农业大数据建造的门槛。因此,火急需求加快拟定农业才智化建造的相关标准系统,树立健全相关工作准则,推动才智农业建造的标准化和准则化[5]。

  我国仍处在由传统农业向现代农业改动的进程中,传统落后的农业出产运营方法仍然影响着农业展开[11]。一方面,现有农业出产运营形式限制物联网运用的规划化展开。小农户在才智农业方面投入,本钱高、危险大、效益也不明显。另一方面是乡村区域根底设备建造遍及滞后。才智农业离不开底层硬件和传输层的网络支撑,但其根底硬件设备投入大。农业场景电子设备故障率高,设备后期运转保护要求高。

  现在,才智农业的商业形式有三种:运营企业做的演示性项目,由运营企业出资;农业主管部分主推的项目,由农业主管部分出资;有需求的规划化出产企业自行出资。这三种形式都没有很好地处理推行才智农业本钱高、工业链参加的主动性不行等问题[6]。

  才智农业出产设备对操作和运用者的文明水平要求相对较高,彻底没有文明根底的运用者或许很难正确操作和运用。但我国现状是乡村人才许多涌入城市,实践农业从业者教育年限偏低,常识水平遍及不高。现在相关训练组织缺少、训练内容粗浅,农人专业本质底子达不到展开才智农业所需的条件[7]。

  当时我国才智农业展开处于初级阶段,科研系统的研发效果转化率较低、转化进程较长,工业物联网系统的老练技能直接运用到农业又存在一些本钱和运用场景上的壁垒。农业出产场景多、需求差异大,现在的许多农业处理计划缺少关于详细问题直击痛点的针对性和对特定需求的习惯性。技能、商场联络还不行严密[7]。

  我国农业正向常识高度密集型的现代农业展开,但才智农业技能的研讨与运用尚处于起步阶段,较发达国家要落后20年以上,有些方面乃至仍是一片空白。

  才智农业依照工业展开理念,充沛运用现代信息技能效果,以信息和常识为出产要素,经过互联网、物联网、云核算、大数据、智能配备等现代信息技能与农业深度跨界交融,完结农业出产全进程的信息感知、定量决议计划、智能操控、精准投入和工厂化出产的农业出产方法。具有农业可视化长途确诊、长途操控、灾祸预警等功用办理。是农业信息化展开从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,是继传统农业(1.0)、机械化农业(2.0)、生物农业(3.0)之后,我国农业4.0的中心内容[1]。

  从农业1.0到4.0不仅是一个时刻阶段的概念,也不仅是一种出产方法的更新,更是代表了一种农业商业形式因时因地的演化。这种代际演进是多种要素一起效果的效果。因为我国农业展开的区域差异长期存在,因此我国农业形状从1.0到4.0多阶段并行状况也将长期存在。总体上,我国正处在农业1.0长期存在、农业2.0遍及推行、农业3.0老练进步、农业4.0演示运用的并行推动时期,行将全体进入农业3.0年代[2]。

  农业2.0与农业3.0这两个年代在必定程度上是相伴共进的。从展开进程来看,农业信息技能的展开除了需求信息化根底设备外,还离不开农业机械化、设备化、配备化等运用环境。而主动化除了支撑机械化,更以信息化驱动农业向更高的智能年代跃进。但该阶段的主动化往往只产生在一个单元内部或某个环节[2]。

  在我国,占国土面积70%的是山区、半干旱草原和高原,因受地舆气候束缚不或许经过农业出产的规划化和设备化来进步乡村工业结构[8]。展开才智农业不能盲目跟风,应该脚踏实地,捉住工业痛点处理问题。

  在农业出产环节,才智农业对农业出产各要素施行数字化规划、智能化操控、精准化运转、科学化办理,促进出产要素的优化配备,进步农业出产力,推动农业出产向集约化、规划化、精准化改动[1]。包括:

  1、面向大田精准出产技能系统构建。要点研讨植物成长环境信息、生命信息特征辨认新原理、新方法,展开土壤-动植物-生态环境与机器集成交融运用根底研讨,打破依据斗极的导航与机器主动操控、变量作业与数字化管控、农用航空等中心技能;研发联合整地、精益制种、精量耕种、精准施药、高效收成等粮经作物出产严重配备,明显进步犁地、良种、肥料、灌溉用水的运用功率,完结高效出产[1]。

  2、面向果园及设备农业智能化出产技能系统构建。要点打破柔性规划、仿生、形式辨认、自主导航严重要害技能,研发专用根底作业部件;研发果园除草、喷药、修剪、收成机器人和设备农业耕种、嫁接、移栽、喷药、采摘、水肥一体化灌溉等设备设备,明显进步土地产出率和劳作出产率,下降农业从业人员劳作强度[1]。

  3、面向动植物周年设备出产高效农业系统构建。首要研讨依据畜禽水产成长发育规则的环境与营养调控模型,研发动物行为无应激判别、饲料主动投喂、奶牛主动挤奶、粪便主动铲除等智能设备,研发全主动动物周年高效出产技能系统;研讨全封闭条件下植物-环境-营养互作机理模型,研发依据植物成长发育规则的环境-营养自习惯调控技能与营养循环利益技能,构建合适我国不同区域的全封闭植物工厂。明显进步戈壁沙漠区、矿藏开采区、抛弃犁地、盐碱地、海岛与海上等非犁地资源运用功率[1]。

  在农业运营环节,经过“互联网+”电子商务等形式,展开农业新业态,促进农业一二三产交融,促进农人收入继续较快添加[1]。包括:

  1、面向农产质量量安全全程操控技能系统构建。要点研讨农产品产地环境质量动态检测与预警、农产质量量与质量快速检测、农产品智能包装与数字化物流、农产品溯源与监管云渠道等技能系统,明显进步农产品流转功率和质量安全水平[1]。

  2、活跃推动农业电子商务。树立电子买卖和结算方法的新形式,研讨农业电子商务大数据系统与云服务技能,树立农产品产销信息服务渠道,完善部分间、区域间监管信息同享联接机制,整合批发商场、银行、税务、工商范畴信誉信息,推动龙头企业与电子商务、网络金融等互联网业态的深度交融[1]。

  在农业物联网技能研发与推行方面,要处理要害共性问题、构成标准标准,加强方针推动、从顶层规划推动工业良性展开。包括:

  1、加强软硬件开发。研发契合我国农业不同运用方针的高牢靠、低本钱、习惯恶劣环境的农业物联网专用传感器,处理农业网物联网自组织网络和农业物联网感知节点合理布置等共性问题,树立契合我国农业运用需求的农业物联网根底软件渠道和运用服务系统。

  2、树立健全标准标准。在国家物联网根底标准上,赶快拟定物联网农业职业运用标准,要点包括农业传感器及标识设备的功用、功能、接口标准,田间数据传输通信协议标准,农业多源数据交融剖析处理标准、运用服务标准、农业物联网项目建造标准等,辅导农业物联网技能运用展开。

  3、构成工业良性展开机制。加快拟定才智农业展开的工业方针。才智农业是一个技能运用巨大且杂乱的系统,要完结工业化,愈加需求对整个工业链展开有谨慎的规划与规划。不然,工业化的展开就会堕入盲目与被迫。一起,各级政府应将国家层面的引导性方针依据当地农业展开现状和经济展开状况从顶层规划层面拟定农业现代化展开战略,高位引导拉动才智农业建造,执行详细推动方针。整合建造资金,加快乡村信息传输根底设备建造,进步乡村电脑、互联网运用率,活跃构建掩盖乡、镇和村的信息需求供应链,完结光纤到户,促进才智农业展开[7]。

  才智农业是一项大型、归纳性的系统工程,触及到全工业链的改造。掩盖了上游的出产端、中心的流转端以及下流的零售各个环节。需求从微观规划、顶层规划、技能推动等多个方面着手尽力,一起推动传统农业向才智农业转型晋级[7]。一起,我国农业出产的杂乱性和区域展开水平的差异性也决议了我国展开才智农业有必要分步推动。下面将从工业链、区域展开差异性和技能展开阶段等多个视点来讨论我国才智农业的展开途径。

  近年来在生鲜零售职业的影响之下,消费端及流转环节的信息化转型正在加快。但受我国农业现状及农业出产本身特色所限,出产端信息化展开缓慢。农业上游工业分支繁复、系统杂乱。其间既包括农机工业链,也有种肥等各类农资工业链。我国农业长期以来培营养散,以粗豪的人力投入为主,数据堆集匮乏。这些要素决议了我国农业上游在数字农业转型进程将缓慢而困难,需求更长的时刻。

  农业上游的数字化转型大致包括三个进程——首要是将农业出产中各环节的人工经历转化为数据表达,即完结农业出产进程的数字化。然后将数据可视化,使出产者取得数据并依据数据进行判别、然后决议自己的耕耘操作,改动传统凭经历、凭感觉的决议计划方法。第三步是在海量数据的根底上,树立数据模型并不断优化算法的剖析才能;经过大数据剖析与专家系统决议计划,依据详细农业场景的需求来核算出定论。使得农人在取得数据的一起也取得科学的耕耘操作主张。

  现在国内各类农业数据服务商的才能大部分还停留在供给信息层面,对数据的解读、剖析和运用才能还比较弱。但怎么经过多维度农业数据的整合,为农业出产供给科学有用的主张,为客户添加收益,是工业可继续展开的要害。也是终究有必要完结的意图。

  才智农业展开应从运用较为老练、出资较小的阶段性效果开端,逐渐配套进步精准程度。在技能上,首要展开3S集成技能,开发运用软件,再研发智能操控的配备和农机具;在技能施行进程中,先进行人工搜集信息,惯例机械操作,逐渐过渡到半主动化、主动化作业;在推行上,先在受自然条件影响小、时空差异不大和工业化程度较高的设备农业出产中运用,在大规划的农场和农业高新技能归纳开发试验区实践,然后才向有条件的乡村和农户浸透。这样,既可使我国的才智农业与世界接轨,又契合我国国情,逐渐形本钱身特色[1]。

  [1]赵春江等.我国智能农业展开陈述[M].北京:科学出版社,2017.6

  [2]李道亮.农业4.0:行将来临的智能农业年代[M].北京:机械工业出版社,2018.1

  [3]谢能付,曾庆田,马炳先,冯建中,姜丽华,郭雷风.智能农业—智能年代的农业出产方法革新[M].北京:我国铁道出版社有限公司,2020.6

  [6]中关村大数据工业联盟,清华大学两岸展开研讨院主编.互联网+农业:大数据引爆农业工业结构革新[M].北京:我国社会出版社,2016.4

  [7]张文瑞.互联网布景下我国才智农业展开途径探析[J].乡村金融研讨,2018.4:72-76.

  [8]温铁军,张俊娜,邱建生,罗加铃.农业1.0到农业4.0的演进进程[J].今世乡村财经,2016(2):2-6.

  [9]韩楠.我国展开才智农业的途径挑选[J].农业经济,2018.11:6-8.

  [10]钱晔,孙吉红,黎斌林,彭琳,沈颖鸣,沈其蓥.大数据环境下我国才智农业展开战略与途径[J].云南农业大学学报(社会科学),2019,13(1):6-10.

  [11]张新红,刘阳.新一代信息技能驱动下我国才智农业展开途径挑选[J].河南农业,2020,2(下):35-37.回来搜狐,检查更多

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