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智慧农业为农业发展安装“最强大脑”
发表日期:2018-01-10   来源:   浏览量:554  

  智慧地球衍生智慧农业

  智慧农业的概念由智慧地球这一概念衍生而来。2008年IBM公司首次提出“智慧地球”概念。之后,智慧概念被广泛采纳应用,智慧农业正是在这种潮流下应运而生。

  智慧农业重点在于“智慧”,体现在农业产前、产中、产后的全产业链条建设中。它一般指利用物联网技术、云计算技术、大数据技术和5S技术(即遥感系统、全球定位系统、地理信息系统、专家系统、智慧化决策知识系统)等实现耕种作业精准化、基础设施智能化和产业发展现代化。

  它涵盖范围非常广,采用互联网为代表的信息手段对农业实现全程信息服务与指导,采用创新商业运营模式,外延扩展到农业经济范畴。

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  本文节选于《中外农业概览》2018年1月刊,原标题《智慧农业为农业发展安装“最强大脑”》

  顶层设计搭建四梁八柱

  党的十八大以来,我国大力推进“互联网+”现代农业建设,加快现代信息技术在农业农村领域的推广应用,农业信息化政策密集出台,搭建起了发展智慧农业的四梁八柱。

  2015年3月5日,李克强总理在政府工作报告中,第一次将“互联网+”行动提升至国家战略。4个月后,国务院印发了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,将“互联网+”现代农业作为11项重点行动之一,明确提出利用互联网提升农业生产、经营、管理和服务水平,促进农业现代化水平明显提升的总体目标。

  2016年3月,《国民经济和社会发展“十三五“规划纲要》明确提出要加强农业与信息技术融合;2016年底,国务院先后印发《全国农业现代化规划(2016-2020年)》《“十三五”国家信息化规划》,对全面推进农业农村信息化作出总体部署。

  2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,推动人工智能与各行业融合创新,在农业、物流、金融等重点行业和领域开展人工智能应用试点示范,推进产业智能化升级。

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  顺着这一思路,农业部也相继出台《“互联网+”现代农业三年行动实施方案》《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》等文件,提出以建设智慧农业为目标,加快推进农业生产智能化、经营网络化、管理数据化、服务在线化,全面提高农业农村信息化水平。

  智慧农业发展正逢其时。抓住“互联网+”时代机遇,将信息化与现代农业深度融合,成为“三农”工作者的共识。

  深入推进实现跨越发展

  农业物联网:2013年以来,农业部相继支持天津、上海、安徽开展农业物联网区域试验工程,加强对北京、黑龙江农垦、江苏、内蒙古、新疆等国家物联网应用示范工程实施指导,今年新增吉林、江苏2个省份开展农业物联网区域试验,总结推广了426项节本增效农业物联网软硬件产品、技术和模式。同时,今年还认定了104个全国农业农村信息化示范基地。

  信息进村入户:2014年以来,农业部先后组织26个省(区、市)、116个县(市、区)开展了信息进村入户试点。在试点取得经验的基础上,今年全面实施信息进村入户工程,并在辽宁、吉林、黑龙江、江苏等10省市开展整省推进示范。目前已建成运营7万个益农信息社。

  手机培训:2015年底以来,农业部在全国开展农民手机应用技能培训,计划用3年时间把培训覆盖到所有有需求的农民,并坚持在每年春分日启动全国农民手机应用技能培训周活动。今年3月,在培训周活动期间,累计有410.3万人观看网络直播、登录平台学习和参与网上活动。

  农业电子商务:2016年,农业部在北京、河北、吉林等10个省(区、市)分别开展农产品、农业生产资料和休闲农业电子商务试点。目前,我国农村电子商务发展迅猛,跨区域电商平台与本地电商平台共同发展、东中西部竞相迸发、农产品进城与工业品下乡双向互动的发展格局正在形成。

  农业农村大数据:2017年初起,农业部每日发布“农产品批发市场200指数”,每周发布重点监测的鲜活农产品批发市场价格、“国际大宗农产品价格”,每月发布水稻、小麦等19个品种的供需形势分析月报,每季度召开重点农产品市场信息发布会,每年召开中国农业展望大会、发布《中国农业展望报告》,形成兼顾短中长期、定期与不定期相结合的农产品市场信息权威发布机制。今年,还认定38家农业农村大数据实践案例。

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  关键技术点亮智慧之光

  智慧农业技术体系主要包括农业物联网、农业大数据和农业云平台等三方面。智慧农业要实现跨越发展,须在“质量”上下功夫。

  基于物联网的农业感知技术

  通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、二氧化碳浓度等参数,利用视频监控设备获取农作物的生长状况等信息,远程监控农业生产环境,同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后,经传输网络实时上传到智能管理系统中;系统按照农作物生长的各项指标要求,精确地遥控农业设施自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧等),实现智能化的农业生产,系统规划农业产业园分布、合理选配农作物品种、在线疾病识别和治理、科学指导生态轮作。

  利用RFID、条码等识别技术,搭建农产品安全溯源系统,实现农产品全流程安全溯源,促进农产品的品牌建设,提升农产品的附加值。

  基于大数据的农业分析技术

  大数据技术在农业中将发挥重要作用,基于当地多年的气象信息、作物与土壤信息、管理信息、市场流通与消费等信息,经过数据统计、案例对比和模式判别等分析,可以提供更加智慧的各类农业服务。在大数据时代,一切与农业有关联的(直接的和非直接的)事物皆为大数据的要素,通过大数据挖掘解释事物发展规律。

  基于云计算的数据处理技术

  目前,我国有关单位所建设的多级平台系统中,农业企业需要存储和处理农作物养殖和种植数据、农作物生产加工数据、农作物仓储物流流通数据、农作物销售管理数据以及基于数据的监管主题数据、报表中间数据、报表结果数据、应用细节数据等。系统对数据进行分类、加密等处理,同时按照一定的规则实现对于云端和终端数据的动态存储与管理。

  地县级农业管理部门需要存储和处理农业“四情”监管数据,以及对企业各环节的监管数据、报表数据等。系统对这些数据的处理和企业级的数据处理一样,进行分类加密,部分存储在云中心,部分存储在县级农业部门终端或者设备中。县级平台可以从农业企业访问数据,可以提供数据给省级云计算中心平台。

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  省级农业部门作为云数据中心,处理来源于企业级、地县级的数据,存储和处理例如气象数据、灾情预测诊断及应急反应、农业资源的评估与管理、作物长势预测与估产等数据。

  另外,信息技术与农业的深度融合,还产生了一些全新农业领域技术,如农业模型、农业指标体系、基于知识体系的专家系统、生物本体信息等。

  案例应用提供解决方案

  农业全产业链人工智能工程——农业大脑

  近日,中国首个农业全产业链人工智能工程“农业大脑”于武汉正式启动。工程完成后,“农业大脑”平台将成为中国应用最广并能够调配农业生产的超级人工智能。

  “农业大脑”是基于农业全产业链传感矩阵的人工智能决策体系。该系统以传感器、物联网、云计算、大数据、超级人工智能为技术支撑,新的现代农业形态通过传感器嵌入到农业研、供、产、销、服务等的各个环节中,实现农业资源要素的数据共享,提高农业全要素的利用效率。

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  对于农场主,“农业大脑”可24小时实时监测农产品生长情况。从虫害、湿度、到田间气候、土壤品质等数据都可实时更新传递。通过预测分析系统可以直接指导农场主的农业生产决策;对于终端消费者,可以通过客户端软件,即时看到自己订购的农产品的生长情况、种植方信息、农产品品牌信息等,真正确保从田间到餐桌的食品安全。

  此外“农业大脑”平台庞大的数据库,也将开放给农业科技专家和政府相关部门,对于产业层面,不仅能加速农作物育种,预测天气变化,监测农业生产环境,还能监察农产品质量,精细化农业服务,甚至调控农产品价格走势,指导农业生产与销售。

  “农业大脑”是基于中国农业痛点而建立,通过对农业环境与资源数据、农业生产数据、农业市场和农业管理数据,进行收集、处理和分析,从而对相关过程进行指导,实现跨行业、跨专业、跨业务的数据分析与挖掘,以及数据可视化,进而推动农业产业的转型升级。

  智慧农业里的生态文章——山东博兴四位一体智慧温室

  如果说“农业大脑”工程目前还处于开发建设的初始阶段,更多的是一种理念,那么,博兴四位一体智慧温室则是真正落地实施的成果项目。

  山东省滨州市博兴县国丰“四位一体”智慧农业温室项目由国丰农业投资,由北京中农富通园艺有限公司进行详细设计及建设,是集养殖、种植、育苗及综合能源转化为一体的智慧农业项目。该项目建成后经济效益可观——优质西红柿年产量可达50万公斤,猪年出栏2万头,实现销售收入8000万元。

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  主楼一层为5500平米的生态养猪系统:利用益生菌提高猪抗病能力,改善肉质,提高消化吸收率,有效减少排泄气味;采用封闭性+先进通风模式+除味净化系统消除环境污染;应用总动温控+智能化的喂养模式;对于猪粪采用自动清理与冲洗模式,并将猪粪用于沼气系统转化为能源,猪舍气体经过自动净化系统后,为上层种植温室供应二氧化碳。

  主楼二层为5500平米的智能温室番茄种植系统:应用温室智能化信息控制,温度、湿度自动调节,实现“阳光+LED光源补光”,促进作物生长,改善作物的营养与口感;在种植时采用规模化生产设施,利用吊挂无土栽培模式,不但可以规模化生产,节省人力、物力,还可以改善一楼猪舍的采光条件;养殖生产过程中产生的氧气、二氧化碳被内部循环利用,有效减少温室气体排放;温室光照的电力源自沼气发电,温室调节能源来自沼气发电余热及水源热泵。

  主楼一侧为沼气能源系统:以猪粪及废弃物为发酵原料,产生的沼气被用于发电和生活用气,沼渣用作农业种植有机肥,沼液用作农业种植叶面肥,完成生态种植,有效减少作物病虫害;发酵程中产生的余热可用于职工洗浴和供应温室种植。

  其辅楼是育种研发中心、信息自动控制系统和培训中心,进行绿色办公,实现了“四位一体”农业智慧项目的创新与资源整合。

  “产业延伸成‘链’,生态循环成‘圆’”,成为对这一智慧农业项目的形象概括。

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