河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程系 袁江明 趙曉順 李建昌 郝建軍

1 智能化農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)信息化、農(nóng)機(jī)智能化發(fā)展如火如荼。打造智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)的有力推手之一就是要積極發(fā)展提升智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備水平?，F(xiàn)今，自動(dòng)控制技術(shù)、新能源技術(shù)、電子智能技術(shù)、信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能農(nóng)業(yè)AI 機(jī)器人技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)電液控制技術(shù)等諸多技術(shù)日漸成熟，此上諸多技術(shù)皆可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的耕整地機(jī)、植物保護(hù)、種植施肥、農(nóng)田排灌、作物收獲等農(nóng)機(jī)智能化領(lǐng)域，進(jìn)而逐漸實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)智能化、管理智能化。做到了農(nóng)業(yè)資源和勞動(dòng)生產(chǎn)力利用率、環(huán)境污染降低效率的雙提升，將經(jīng)濟(jì)、生態(tài)兩者的效益提升到新的階段同時(shí)做到真正落實(shí)可持續(xù)發(fā)展這一綠色理念。將智能化新技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械后，農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能將會(huì)大幅提升，例如：多功能性、安全性、使用可靠性等，同時(shí)，智能化農(nóng)機(jī)可以做到24 小時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)，故障診斷、實(shí)時(shí)控制等，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有更加科學(xué)的指導(dǎo)作用，通過(guò)分析氣候信息和產(chǎn)量信息等準(zhǔn)確預(yù)測(cè)指導(dǎo)下一階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)分析當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響合作物的生長(zhǎng)狀況，得出更加準(zhǔn)確科學(xué)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作。長(zhǎng)久時(shí)間下來(lái)，智能農(nóng)業(yè)無(wú)論是從資源，環(huán)境，產(chǎn)量都將更具有優(yōu)勢(shì)。

2 各國(guó)智能農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

現(xiàn)今，越來(lái)越多的國(guó)家投身于建設(shè)智能農(nóng)業(yè)，并且研究出一系列傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所沒(méi)有的新技術(shù)以及農(nóng)業(yè)機(jī)械。國(guó)內(nèi)外企業(yè)未打造智能化農(nóng)業(yè)，開(kāi)發(fā)了新型智能設(shè)備以適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而大大提高生產(chǎn)效率。

（1）美國(guó)在20 世紀(jì)90 年代中期安裝了農(nóng)業(yè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開(kāi)啟了農(nóng)業(yè)高科技的時(shí)代，隨之智能化設(shè)備，智能化管理發(fā)揮作用。至今，美國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平發(fā)達(dá)，農(nóng)機(jī)化，智能化普及廣。相關(guān)資料顯示，約翰迪爾公司使用農(nóng)機(jī)制作而成的信息收集器和傳送儀器會(huì)監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)，并將獲取的信息傳送至衛(wèi)星，經(jīng)過(guò)分析，進(jìn)行電腦作圖，進(jìn)而土地產(chǎn)量、施肥情況等通過(guò)繪圖展現(xiàn)出來(lái)，可以告知農(nóng)民，使農(nóng)民對(duì)第二年的耕作有更加精確的估計(jì)，真正邁向智能化。

（2）德國(guó)主要以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主。德國(guó)有發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)的工業(yè)，農(nóng)業(yè)機(jī)械總量在德國(guó)年出口量的占比最大，居西方發(fā)達(dá)國(guó)家之首。通過(guò)將其先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于播種機(jī)、噴灌機(jī)、除草劑等農(nóng)業(yè)機(jī)械中來(lái)，大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)降低生產(chǎn)中的人力物力，毫無(wú)疑問(wèn)，應(yīng)用智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備方面，德國(guó)在世界范圍內(nèi)是領(lǐng)先的。

（3）澳大利亞在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展多個(gè)智能農(nóng)業(yè)計(jì)劃，通過(guò)試用智能化農(nóng)業(yè)計(jì)劃來(lái)探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用。Kirby智能農(nóng)場(chǎng)是國(guó)家計(jì)劃的其中一個(gè)重要試點(diǎn)。Kirby 智能農(nóng)場(chǎng)主要以菜牛生意和美利奴羊毛為主，同時(shí)產(chǎn)出的各種谷物可用于牲畜飼料生產(chǎn)商的原料供應(yīng)。智能農(nóng)場(chǎng)通過(guò)安裝眾多的傳感器進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤和空氣的溫度、土壤電導(dǎo)性、牲畜分布，通過(guò)將傳感器獲取的數(shù)據(jù)分析，然后“智能農(nóng)場(chǎng)信息平臺(tái)”將會(huì)得到分析后的信息流。每5 分鐘將形成一個(gè)數(shù)字地圖，實(shí)時(shí)反饋信息，提供給農(nóng)場(chǎng)運(yùn)行必要的決策幫助[1]。

（4） 現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)智能裝備在日本農(nóng)田作業(yè)中已廣泛應(yīng)用于耕地、播種、收獲等，推廣農(nóng)機(jī)結(jié)合農(nóng)藝，尤其是國(guó)家日光溫室作業(yè)小型農(nóng)機(jī)的智能裝備，發(fā)展水平達(dá)到世界領(lǐng)先。

3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是各方農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的方向之一。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)中應(yīng)用程度越高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率也會(huì)隨之提高。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過(guò)分析得出不同土壤特性和每種作物的生長(zhǎng)特點(diǎn)，進(jìn)而確定種植最合適的農(nóng)作物，并確定每塊土地上最合適的肥料，同時(shí)確定了適合施肥和灌溉的最佳時(shí)間，通過(guò)此方法獲得經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上的最大利益。智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備可采用系統(tǒng)化的概念，可以將農(nóng)業(yè)機(jī)械、電子控制技術(shù)、信息技術(shù)以及智能控制技術(shù)合理結(jié)合起來(lái)進(jìn)而組成了成套的農(nóng)機(jī)作業(yè)系統(tǒng)，進(jìn)而完成傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械所不能達(dá)到的效果，使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)更加精準(zhǔn)。智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中有著十分重要的意義。例如：北斗惠農(nóng)XTSS- S 農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)。此產(chǎn)品采用北斗/GPS 等多衛(wèi)星定位、集成綜合傳感、2G/3G/4G 無(wú)限傳輸與計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)?？蓮V泛應(yīng)用于小麥?zhǔn)崭?、播種管理、農(nóng)田施肥等近20個(gè)作業(yè)領(lǐng)域。是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有力的幫手[2]。

4 國(guó)內(nèi)外企業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和做法

4.1 德國(guó)相關(guān)企業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

“數(shù)字農(nóng)業(yè)”是智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展的一部分。德國(guó)投入了巨額資金用于研發(fā)新型農(nóng)業(yè)技術(shù)，并且聯(lián)合大型企業(yè)共同研發(fā)關(guān)于“數(shù)字農(nóng)業(yè)”相關(guān)技術(shù)。德國(guó)的農(nóng)業(yè)科技公司：SAP 公司在漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會(huì)上，將“數(shù)字農(nóng)業(yè)”的一套完整的解決方案公布。此方案可以在電腦顯示器上實(shí)時(shí)反應(yīng)多種生產(chǎn)信息，以便生產(chǎn)工作人員更加深入了解當(dāng)前情況，比如：何種土地上更加適合種植何種作物、農(nóng)作物接受光照強(qiáng)度情況等，農(nóng)民可據(jù)精確數(shù)據(jù)優(yōu)化生產(chǎn)，真正做到增產(chǎn)增收；此外，德國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商科樂(lè)收集團(tuán)（CLAAS）與德國(guó)電信達(dá)成共識(shí)，聯(lián)手發(fā)展，憑借“工業(yè)4.0”技術(shù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械收割過(guò)程進(jìn)入全面自動(dòng)化。通過(guò)傳感裝置大幅度提升機(jī)器互相的交流，運(yùn)用第四代移動(dòng)通信技術(shù)作為交流通道，通過(guò)云技術(shù)保障獲取安全數(shù)據(jù)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行精確數(shù)據(jù)分析，大幅度提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)成本。

“365FarmNet”是柏林的一家初創(chuàng)企業(yè)，通過(guò)提供給小型農(nóng)場(chǎng)主一套全程服務(wù)軟件，其中包括種植等。軟件可提供精確的土地信息、種植和飼養(yǎng)規(guī)劃等服務(wù)。并且該軟件能夠幫助用戶更加方便地與企業(yè)的合作伙伴取得聯(lián)系，以達(dá)到用戶可以更加方便快捷地體驗(yàn)到相應(yīng)服務(wù)幫助的目的?，F(xiàn)代的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械普遍應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航系統(tǒng)。工作人員只要保證調(diào)成GPS 導(dǎo)航模式，衛(wèi)星數(shù)據(jù)就可以精確農(nóng)業(yè)機(jī)械工作程度，并且將誤差縮小到在厘米之間。

4.2 美國(guó)相關(guān)企業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

美國(guó)的“智慧農(nóng)業(yè)”的產(chǎn)生是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高層次發(fā)展的需求。美國(guó)在20 世紀(jì)80 年代，第一次提出“精確農(nóng)業(yè)” 的思想，并且在長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐后，成為實(shí)施“精確農(nóng)業(yè)”最好的國(guó)家，并且為美國(guó)的“智慧農(nóng)業(yè)”發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

Cropx 開(kāi)發(fā)的土壤探測(cè)硬件，通過(guò)采集大量相關(guān)探測(cè)地形、土壤結(jié)構(gòu)和含水量等數(shù)據(jù)，極大程度上幫助農(nóng)場(chǎng)節(jié)約灌溉用水。另一方面，大型農(nóng)場(chǎng)通過(guò)應(yīng)用大量產(chǎn)量監(jiān)控器，將GPS、耕種區(qū)域地圖、耕種作物種類和植物種群信息等綜合應(yīng)用，通過(guò)系統(tǒng)分析，在作物成熟收獲之前就可以得到初步產(chǎn)量報(bào)告，可以幫助市場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物做出合理定價(jià)；約翰迪爾相關(guān)產(chǎn)品，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)檢測(cè)和實(shí)踐工作大大提高產(chǎn)品的可靠性成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)的自動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)品，達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)提高產(chǎn)量和效率，并且為產(chǎn)量及變量施肥提供極為精確的參考依據(jù)，成為美國(guó)的智慧農(nóng)業(yè)一大推手[3]。

4.3 國(guó)內(nèi)關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)踐

2019 年中央一號(hào)文件《關(guān)于堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見(jiàn)》正式發(fā)布，文件中指出智慧農(nóng)業(yè)是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)程不可缺少的重要力量，是未來(lái)全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。在此號(hào)召下，國(guó)內(nèi)以互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)為主要技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)是一種新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，目前，廣泛應(yīng)用在溫室種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等方面。隨著推廣智慧農(nóng)業(yè)的趨勢(shì)逐漸明顯，同時(shí)也涌現(xiàn)出來(lái)一批企業(yè)提供切實(shí)可行的智慧農(nóng)業(yè)解決方案。如：豐疆智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案：豐疆智慧農(nóng)業(yè)解決方案是豐疆研發(fā)的一臺(tái)基于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程的智能農(nóng)機(jī)，同時(shí)搭載一系列LPWAN 等云監(jiān)控設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)為適應(yīng)到來(lái)的5G 時(shí)代創(chuàng)新型的將5G 等多種通信技術(shù)和云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到解決方案中來(lái)，更加準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)深度挖掘分析和對(duì)農(nóng)產(chǎn)品溯源，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策并進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)指導(dǎo)，以此提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理效率。

5 加強(qiáng)人才培養(yǎng)

發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)對(duì)于人才需求是巨大的，同時(shí)對(duì)人才的要求也達(dá)到一定高度，智能農(nóng)業(yè)需要的不僅是要搞懂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)人才還要懂得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)的農(nóng)業(yè)人才。加強(qiáng)校企合作，培養(yǎng)智慧農(nóng)業(yè)人才。目前我國(guó)嚴(yán)重缺乏專業(yè)從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)的人才。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人員不熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。暴露出國(guó)內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)人員缺乏綜合技能的問(wèn)題。同時(shí)實(shí)踐工作人員對(duì)智慧農(nóng)業(yè)缺乏一定認(rèn)識(shí)致使一部分地區(qū)尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)人才的扶持力度不夠大，對(duì)從業(yè)人員遇到的問(wèn)題更是沒(méi)有進(jìn)行疏導(dǎo)。針對(duì)上述情況，應(yīng)大力培養(yǎng)專業(yè)人才為我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供充足的人才保障[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言，在“互聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，在這一堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)之上，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展更加方便，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著集約化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化發(fā)展的重要途徑，物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感網(wǎng)技術(shù)的支持，可以幫助農(nóng)民解決在生產(chǎn)中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題，明顯提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍存在一些技術(shù)難題與應(yīng)用難題尚未得到解決，即便如此，我們依然要相信隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，難題終將迎刃而解，以促進(jìn)我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。