王瑛皎 （上海市寶山區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心 201999）

農(nóng)業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，在從田間到餐桌、從種植到加工、從存儲到運輸?shù)确矫娑歼h落后于第二、第三產(chǎn)業(yè)，尤其在近10年的經(jīng)濟發(fā)展中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值在國民經(jīng)濟總量中的占比逐年降低，且顯露出諸多問題：（1）農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，可耕地資源逐漸減少，且存在耕地質(zhì)量退化大、耕地污染面積大、耕地有機質(zhì)含量低、耕地品質(zhì)等級低、基礎地力低等諸多問題。（2）生產(chǎn)方式落后，與農(nóng)業(yè)發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平相比相差距甚遠，尤其是機械化水平低于世界平均水準，僅為日本的1/90、美國的1/5，且農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)不高，缺乏國際競爭力。（3）在農(nóng)產(chǎn)品加工過程中，由于工藝落后，導致農(nóng)產(chǎn)品損失嚴重。（4）在農(nóng)產(chǎn)品倉儲階段，存儲方式仍以常溫存儲或自然存儲為主，不僅不利于鮮活農(nóng)產(chǎn)品的保存，而且增加了農(nóng)產(chǎn)品安全風險。

近年來，云計算、大數(shù)據(jù)等新型互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和國家對發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+ ”產(chǎn)業(yè)的大力支持，為陷于發(fā)展瓶頸的農(nóng)業(yè)指明了發(fā)展方向，即發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”模式的智慧農(nóng)業(yè)[1]。一方面，“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”可促進農(nóng)業(yè)的專業(yè)化分工，提升資源的高效配置，打破小農(nóng)經(jīng)濟對農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約；另一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術的物聯(lián)化、智能化等手段，可為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提供更加準確的管理與全方位的信息服務。西甜瓜是上海市的區(qū)域特色農(nóng)產(chǎn)品，皮薄堅韌、品質(zhì)優(yōu)良，深受消費者喜愛。為推進西甜瓜產(chǎn)業(yè)轉型升級，筆者通過對西甜瓜結合智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要意義及相關運營模式進行闡述，并在此基礎上，對西甜瓜智慧型生產(chǎn)發(fā)展中存在的問題及發(fā)展趨勢進行分析和展望，以期促進西甜瓜產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)轉型升級。

1 西甜瓜結合智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要意義

1.1 有效管理西甜瓜全生命周期，實現(xiàn)全生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)共享

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術是智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)在西甜瓜生產(chǎn)中的主要應用是實時監(jiān)測并查清西甜瓜生長過程中田塊的土壤性狀和生產(chǎn)環(huán)境狀況(如光照強度、空氣溫濕度、CO2濃度等)，同時使用紅外成像系統(tǒng)配合衛(wèi)星鳥瞰和觀察西甜瓜的長勢情況，配合生物量地圖系統(tǒng)及時判斷西甜瓜是否缺少相關營養(yǎng)元素，并將數(shù)據(jù)傳給化肥供應商，直接獲得當前最適合西甜瓜生長的肥料配方，從而通過變量施肥技術動態(tài)調(diào)節(jié)西甜瓜生長過程中的水、肥等生產(chǎn)要素投入量[2]。另外，應用物聯(lián)網(wǎng)還可實現(xiàn)西甜瓜產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)共享，使其從播種、灌溉、施肥、病蟲害防治到收獲的全生產(chǎn)流程一直處于智能決策狀態(tài)。

1.2 有效監(jiān)測西甜瓜生產(chǎn)、運輸和倉儲全過程，保證西甜瓜質(zhì)量安全

農(nóng)產(chǎn)品安全問題一直是大眾關注熱點，2016年中央農(nóng)村工作會議也明確指出，在當今互聯(lián)網(wǎng)技術時代，只有發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，提升農(nóng)產(chǎn)品物流倉儲水平，才能有效降低農(nóng)產(chǎn)品價格，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，上海市民在很多超市購買到的西甜瓜均可實現(xiàn)全程可追溯，即以條形碼和二維碼為主要載體，對西甜瓜的生產(chǎn)、收購、運輸實行全程追溯，見圖1。經(jīng)分析，西甜瓜全程可追溯平臺的搭建是以“三品一標”為切入點，對西甜瓜生產(chǎn)、運輸和倉儲過程的信息進行及時采集和實時上傳，形成獨一無二的檔案，并自動生成可查詢的二維碼，再利用4G網(wǎng)絡技術，將已形成的檔案信息準確地反饋給消費者，從而實現(xiàn)西甜瓜產(chǎn)品從田間、采收、加工、包裝、流通的全程可追溯數(shù)字化管理。

圖1 西甜瓜生產(chǎn)、加工、存儲、運輸全程追溯流程

1.3 提升管理效能，增加產(chǎn)品附加價值

智慧農(nóng)業(yè)是充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術的跨界融合，是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺、云平臺的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)和新模式。因此，智慧農(nóng)業(yè)利用遠程無線操控技術和遠程監(jiān)管技術，可實現(xiàn)西甜瓜產(chǎn)業(yè)的智能化和信息化管理，提升管理效能，增加西甜瓜產(chǎn)品附加價值。

2 智慧農(nóng)業(yè)下西甜瓜產(chǎn)業(yè)的運營模式

智慧農(nóng)業(yè)運營模式是由智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智慧農(nóng)業(yè)管理、智慧農(nóng)業(yè)信息服務三大系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、遠程控制、執(zhí)行指令五個子系統(tǒng)組成。智慧農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高形態(tài)，是通過傳感系統(tǒng)進行信息搜集，利用大數(shù)據(jù)技術、云計算技術進行數(shù)據(jù)處理，進而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準化生產(chǎn)、管理、自動化調(diào)節(jié)的過程[3]。西甜瓜產(chǎn)業(yè)結合智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要將互聯(lián)網(wǎng)技術與移動信息技術作為一個中心系統(tǒng)，通過“互聯(lián)網(wǎng)+西甜瓜企業(yè)”“互聯(lián)網(wǎng)+西甜瓜產(chǎn)業(yè)”，依靠西甜瓜大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)云計算和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)共同組成一個完整的智慧西甜瓜產(chǎn)業(yè)鏈條，見圖2。在實際的西甜瓜生產(chǎn)中，經(jīng)營者可通過智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，同時通過大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)技術隨時獲取西甜瓜的生長狀態(tài)信息，從而極大地提升西甜瓜的生產(chǎn)效率和管理水平。

圖2 智慧西甜瓜產(chǎn)業(yè)鏈條

2.1 西甜瓜智能生產(chǎn)

西甜瓜生產(chǎn)是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，西甜瓜生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)技術的結合使西甜瓜產(chǎn)業(yè)運行更高效、更具活力，即可通過RS遙感技術、GPS 全球衛(wèi)星定位技術、GIS 地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)西甜瓜自動化生產(chǎn)。具體而言，西甜瓜生產(chǎn)者可通過RS技術對西甜瓜實行遠程操作，通過各種感應系統(tǒng)得出西甜瓜的生長狀態(tài)，再根據(jù)GPS、GIS系統(tǒng)，確定西甜瓜的具體位置和地理環(huán)境，從而做出對西甜瓜生長最優(yōu)的抉擇。

2.2 西甜瓜智慧管理

利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術可實現(xiàn)對西甜瓜種植的智能化管理和運營，且管理能貫穿整個西甜瓜產(chǎn)業(yè)鏈，包括西甜瓜災害監(jiān)測平臺和西甜瓜產(chǎn)品B2B交易平臺等。西甜瓜災害監(jiān)測平臺可為西甜瓜種植人員提供精準的氣象服務和災害預報，是西甜瓜安全生產(chǎn)的根本保障，且該平臺的智能監(jiān)測系統(tǒng)還能對西甜瓜種植環(huán)境進行24 h監(jiān)測，周圍環(huán)境一旦發(fā)生改變，系統(tǒng)將通過移動通訊直接反饋給種植人員，以便其及時做出應對。西甜瓜產(chǎn)品B2B交易平臺是幫助買賣雙方完成西甜瓜產(chǎn)銷對接的重要平臺，該平臺旨在利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，通過移動客戶端APP完成線上與線下的服務交易對接，根據(jù)供需雙方的不同要求，提供定制化服務，且在該交易平臺上，供貨方可隨時發(fā)布西甜瓜產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)和價格信息，需求方也可隨時查詢信息、詢價，平臺通過云計算技術對接符合要求和條件的供需雙方，從而形成一個完整的交易。

2.3 西甜瓜智慧信息服務系統(tǒng)

西甜瓜智慧信息服務系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進信息技術對西甜瓜數(shù)據(jù)進行采集、加工與傳輸?shù)倪^程，該系統(tǒng)既是實現(xiàn)信息化種植的過程，也是將信息轉換成生產(chǎn)力的過程。西甜瓜信息服務系統(tǒng)的主要內(nèi)容涵蓋西甜瓜市場、西甜瓜科技、西甜瓜金融等信息，能幫助農(nóng)民及時把握西甜瓜產(chǎn)品市場價格，準確高效地定位市場。西甜瓜信息服務系統(tǒng)以先進的3S技術和空間數(shù)據(jù)庫為基礎，以數(shù)據(jù)為核心，具有準確、高效、全面等特點。

由圖3可知，西甜瓜信息采集主要是通過遙感信息采集、GPS信息采集、人工報送等方式，采集的數(shù)據(jù)包括大量實時影像數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)來源不同按照邏輯關系又將數(shù)據(jù)劃分為空間數(shù)據(jù)、決策數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)；西甜瓜信息監(jiān)測系統(tǒng)是對收集到的數(shù)據(jù)進行云計算處理和統(tǒng)計分析，使種植人員可清晰地了解當前西甜瓜的生長狀況，從而為以后的種植策略提供依據(jù)；西甜瓜管理分析決策系統(tǒng)是在監(jiān)測結果的基礎上對數(shù)據(jù)進行進一步分析（包括災害預測、土質(zhì)和水質(zhì)預測、氣候評估等），并在災害發(fā)生之后為種植人員提供應急方案；精準西甜瓜示范系統(tǒng)是將前面系統(tǒng)的分析直接應用，對西甜瓜的差異性進行定量和定性分析，為西甜瓜生長過程中出現(xiàn)的各種問題提供解決方案。

圖3 西甜瓜智慧信息服務系統(tǒng)

3 西甜瓜智慧型生產(chǎn)發(fā)展中存在的問題

3.1 資金匱乏，西甜瓜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展缺乏規(guī)劃

智慧農(nóng)業(yè)必須充分依托大數(shù)據(jù)收集傳輸系統(tǒng)、終端遠程控制系統(tǒng)和控制指令系統(tǒng)等多種現(xiàn)代化技術裝備，才能實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實時監(jiān)控、智能感知和精準化管理，而西甜瓜生產(chǎn)的相關技術設備（如智能檢測設備），進口價格較高，難以在上海地區(qū)西甜瓜小面積種植戶中推廣應用。同時，由于我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展起步較晚，且上海地區(qū)西甜瓜種植面積逐年減少，導致上海地區(qū)發(fā)展西甜瓜智慧農(nóng)業(yè)的基礎條件較差。另外，西甜瓜作為智慧農(nóng)業(yè)中的較小部分，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏整體規(guī)劃，具體表現(xiàn)為：基地建設和資金籌集缺乏有效銜接，應用技術沒有形成規(guī)?；w系進行推廣，項目落實和產(chǎn)業(yè)融合存在脫節(jié)現(xiàn)象，西甜瓜智慧型生產(chǎn)只處于生產(chǎn)的信息化和智慧化層面上，對西甜瓜產(chǎn)品的數(shù)字物流配送和物聯(lián)網(wǎng)應用的運行機制還缺乏整體性戰(zhàn)略規(guī)劃；更重要的是，西甜瓜產(chǎn)業(yè)的信息化和物聯(lián)網(wǎng)的智慧化聯(lián)系并未完全建立，可持續(xù)性和智慧化程度不高。

3.2 西甜瓜產(chǎn)業(yè)科學技術與信息化建設不足

智慧農(nóng)業(yè)所依托的信息采集處理系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)是以科學技術為基礎，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、優(yōu)化升級農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式具有重要意義。但當前我國對西甜瓜產(chǎn)業(yè)信息采集處理系統(tǒng)的科研投入明顯不足，且農(nóng)業(yè)科技成果轉化率總體偏低，不僅智能感知系統(tǒng)靈敏度不高，且終端遠程控制系統(tǒng)和執(zhí)行控制指令系統(tǒng)的精確性也有待提高。同時，西甜瓜生產(chǎn)基地缺乏對西甜瓜生產(chǎn)技師的實地指導，導致西甜瓜生產(chǎn)中的科技貢獻率較西方發(fā)達國家偏低。另外，由于農(nóng)民自身素質(zhì)限制、政府對農(nóng)村地區(qū)信息化建設投入不足以及網(wǎng)絡運營商出于成本收益考慮在農(nóng)村進行信息化基礎設施建設的意愿不強等原因，我國農(nóng)村地區(qū)信息化建設和發(fā)展存在明顯不足，信息入戶率、網(wǎng)絡覆蓋率、計算機普及程度遠遠低于城市地區(qū)。這些都制約了西甜瓜產(chǎn)業(yè)智慧型生產(chǎn)發(fā)展。

3.3 土地規(guī)?；?jīng)營進程緩慢，西甜瓜產(chǎn)業(yè)化水平較低

土地是西甜瓜生產(chǎn)的基本要素，土地資源的合理流轉和規(guī)?；?jīng)營是實現(xiàn)西甜瓜產(chǎn)業(yè)智慧型生產(chǎn)和發(fā)展的前提和基礎，而由于我國廣大農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)老、醫(yī)療等社會保障體系不健全，大多數(shù)農(nóng)民依然將土地視作基本生活和養(yǎng)老的保障，加之農(nóng)民在土地流轉談判中處于劣勢地位，土地流轉價格往往低于市場價格，嚴重損害了農(nóng)民的切身利益。因此，農(nóng)民進行土地流轉的意愿不高。同時，由于土地流轉信息平臺建設滯后，我國農(nóng)村土地流轉的速度偏低和規(guī)?？傮w偏小，嚴重制約了智慧農(nóng)業(yè)的長足發(fā)展。另外，由于我國多數(shù)農(nóng)戶無力進行土地規(guī)模化經(jīng)營和購買先進的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機具，加之部分地區(qū)土地資源呈零星分散分布，小規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占據(jù)主導地位，導致我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營水平較低。由于土地規(guī)?；?jīng)營進程緩慢，加上農(nóng)產(chǎn)品科技含量較低，缺乏市場競爭力，嚴重影響了西甜瓜結合智慧農(nóng)業(yè)的推廣應用[4]。

4 西甜瓜產(chǎn)業(yè)智慧化發(fā)展的趨勢

4.1 統(tǒng)一規(guī)劃，完善農(nóng)村網(wǎng)絡基礎設施建設

未來5～10年，伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷成熟發(fā)展，電信的普惠便捷服務，質(zhì)優(yōu)價廉、簡單易用的農(nóng)村移動終端的普及，移動互聯(lián)網(wǎng)將成為農(nóng)村網(wǎng)絡基礎設施的主流。統(tǒng)一規(guī)劃，完善農(nóng)村網(wǎng)絡基礎設施建設，不僅能為打造現(xiàn)代智慧鄉(xiāng)村提供重要支撐，還能帶動西甜瓜產(chǎn)業(yè)智慧化發(fā)展。

4.2 加快生物信息學、人工智能、無人機植保等新技術在西甜瓜生產(chǎn)中的運用

隨著高通量植物表型測量技術、人工智能和傳感器等技術的快速發(fā)展，信息技術與基因組學、生物信息學、大數(shù)據(jù)、控制技術等將進一步融合，例如，可利用農(nóng)業(yè)遙感、數(shù)據(jù)建模、組學分析等新技術，對西甜瓜基因型—環(huán)境—表型關系進行深入解析，為揭示西甜瓜表型形成規(guī)律、基因和環(huán)境調(diào)控機制、構建高效精準分子設計育種體系提供支撐，從而保障西甜瓜產(chǎn)品的安全有效供給。同時，將農(nóng)業(yè)智能機器人、小型便攜式智能農(nóng)機、智能語音識別系統(tǒng)等一系列具有自主知識產(chǎn)權的裝備和產(chǎn)品廣泛應用到西甜瓜全產(chǎn)業(yè)鏈中，能大大提高勞動生產(chǎn)率和資源利用率。此外，通過無人機植保將控制、導航、通信等技術進行高效集成，形成自動化作業(yè)技術體系，能實現(xiàn)西甜瓜生產(chǎn)中無人機植保的全程智能化作業(yè)和智能化管理，不僅可極大地節(jié)省勞動力，還可更好地保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。

4.3 利用大數(shù)據(jù)為西甜瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供集約化、個性化、精準化的信息服務

西甜瓜產(chǎn)業(yè)中的大數(shù)據(jù)應用，將不斷地向深度和廣度延伸，例如，可利用大數(shù)據(jù)的技術挖掘體系和機器學習、自然語言處理等智能化信息處理工具，自動發(fā)現(xiàn)、挖掘、預測用戶的興趣或偏好，能實現(xiàn)個性化信息內(nèi)容的關聯(lián)與推薦。同時，大數(shù)據(jù)應用能根據(jù)西甜瓜產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)主體（種植、養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)企業(yè)、產(chǎn)品流通經(jīng)銷商等）和各主體所處的基本情景（所處的地理位置、從事農(nóng)業(yè)活動的季節(jié)等），向各主體推送符合其需求的精準服務信息。