戴 晉 張運(yùn)棟 秦素研 趙月強(qiáng)
(河南省漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,漯河462300)
“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”關(guān)鍵技術(shù)及展望
戴 晉 張運(yùn)棟 秦素研 趙月強(qiáng)
(河南省漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,漯河462300)
農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要走“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”發(fā)展的模式,通過對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新背景、新思路的闡述,說明我國“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn),通過對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”中運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)支撐和實(shí)踐效果的分析,展望了未來“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”技術(shù)發(fā)展的方向。
農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化;“互聯(lián)網(wǎng)+”;關(guān)鍵技術(shù);展望
“互聯(lián)網(wǎng)+”是把以互聯(lián)網(wǎng)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)成果與社會(huì)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域深度融合的過程,“互聯(lián)網(wǎng)+”強(qiáng)調(diào)的是融合、協(xié)同和創(chuàng)新,它推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、組織優(yōu)化、效率提升,進(jìn)而提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新力和生產(chǎn)力,形成更為廣泛的、以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形態(tài)[1-3]。
1.1現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新背景 “互聯(lián)網(wǎng)+”是現(xiàn)代信息技術(shù)成果的集中體現(xiàn)。20世紀(jì)40年代中期,世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國費(fèi)城誕生;50年代初,第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在美國國防部實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn);90年代信息管理系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用于決策支持、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng);21世紀(jì)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。“互聯(lián)網(wǎng)+”是認(rèn)識(shí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)復(fù)雜問題的新手段,是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增長的新引擎,也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的新內(nèi)容[4]。
1.2“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”服務(wù)的任務(wù) 促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)經(jīng)營、農(nóng)業(yè)管理,農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,推進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、組織優(yōu)化,效率提升和在線化、數(shù)據(jù)化,強(qiáng)化體制機(jī)制創(chuàng)新,培育發(fā)展農(nóng)業(yè)信息經(jīng)濟(jì),提升農(nóng)業(yè)信息化水平。
1.3現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn) 自然環(huán)境和資源條件的制約;農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和物質(zhì)裝備的低水平;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的持續(xù)升高;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模狹小、勞動(dòng)生產(chǎn)率低;農(nóng)業(yè)從業(yè)人員動(dòng)力不足、知識(shí)水平不高。
1.4新思路 我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)決定了“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。在資源環(huán)境約束趨緊,農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力供給下降與國外競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下,在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型過程中,如何認(rèn)識(shí)“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”,值得參考的思路是:尋求顛覆性創(chuàng)新,突破非連續(xù)發(fā)展。事物不是連續(xù)發(fā)展的,常常是非連續(xù)的,是螺旋上升的;而創(chuàng)新往往發(fā)生在轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)期,轉(zhuǎn)型的成功與否往往取決于“+”什么,在這時(shí)候需要加強(qiáng)顛覆式創(chuàng)新,打破非連續(xù)發(fā)展。解決農(nóng)業(yè)本源問題,進(jìn)行積木式創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展,在內(nèi)部需要不同信息技術(shù)的協(xié)同;外部需要與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的融通。
“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”不等于單一的農(nóng)業(yè)電子商務(wù),不等于單一的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù),也不等于單一的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)形態(tài)組成,是線上農(nóng)業(yè)和線下農(nóng)業(yè)高度融合的結(jié)晶,運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”的協(xié)同,經(jīng)濟(jì)功能、社會(huì)功能、生態(tài)功能、文化功能的統(tǒng)一?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”技術(shù)體系支撐、推動(dòng)著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展[5]。
2.1智能裝備及物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)
2.1.1技術(shù)定義 利用農(nóng)業(yè)機(jī)械、傳感器、采集設(shè)備等硬件設(shè)施,通過有線和無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸,開展農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、控制活動(dòng)的一種方法和手段。包括了農(nóng)業(yè)感知層、傳輸層和應(yīng)用層系列技術(shù)。
應(yīng)用層技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)軟件與算法(云計(jì)算、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘),智能農(nóng)機(jī)交互與控制,物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算與服務(wù)(專家系統(tǒng)技術(shù))。傳輸層技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)關(guān)技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)通信和頻管技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)接入與組網(wǎng)技術(shù)(自知組網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)、認(rèn)知無線電組網(wǎng)技術(shù))。感知層技術(shù) 傳感器技術(shù),RFID、條碼等識(shí)別技術(shù),嵌入式智能技術(shù),小型化和納米技術(shù),定位技術(shù)(GPS)。
2.1.2能解決的問題 通過這些技術(shù)的應(yīng)用,解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、自動(dòng)化,有效提高農(nóng)業(yè)資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率;農(nóng)情信息資源監(jiān)測(cè)利用與時(shí)空信息融合,驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)利用和監(jiān)測(cè)治理;農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息感知技術(shù)取得突破,增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力;農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源方面實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程信息感知和處理,為農(nóng)產(chǎn)品安全提供有力保障。
2.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析與計(jì)算技術(shù)
2.2.1技術(shù)定義 依托互聯(lián)網(wǎng)資源,利用大數(shù)據(jù)分析處理方法和云計(jì)算模式,開展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與云計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析與挖掘、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化、農(nóng)業(yè)個(gè)性化云服務(wù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化等活動(dòng)的系列技術(shù)。
2.2.2能解決的問題 (1)提升規(guī)律揭示和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的能力。數(shù)據(jù)通過從“抽取樣本”到“全部樣本”,更準(zhǔn)確、更全面揭示隱藏在農(nóng)業(yè)背后的知識(shí)和規(guī)律。(2)提升農(nóng)業(yè)預(yù)測(cè)預(yù)警能力。通過對(duì)原因性指標(biāo)、相關(guān)性指標(biāo)、先導(dǎo)指標(biāo)的監(jiān)測(cè),提前發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和苗頭,做到“未雨綢繆”。(3)提升管理決策能力。利用大數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)植物病蟲草害、氣象信息、自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè),形成“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策”機(jī)制,有效提高政府部門的應(yīng)急處理能力、安全防范能力和管理決策能力。
2.3農(nóng)產(chǎn)品信息預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)
2.3.1技術(shù)定義 對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、市場(chǎng)運(yùn)行、消費(fèi)需求、進(jìn)出口貿(mào)易及供需平衡等情況進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈的信息采集、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)預(yù)警與信息發(fā)布的全過程。農(nóng)產(chǎn)品預(yù)測(cè)預(yù)警信息是政府管理部門、企業(yè)及生產(chǎn)者制定各類政策與行為決策的重要依據(jù)。
2.3.2能解決的問題 (1)數(shù)值化發(fā)現(xiàn)問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)判斷:“作物生產(chǎn)長勢(shì)不好”、“干旱缺水缺肥”、“作物出現(xiàn)病蟲害”概念性地講出來容易,但數(shù)據(jù)化地描述問題較難。傳感器和射頻識(shí)別、語音識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、衛(wèi)星遙感擴(kuò)寬了數(shù)據(jù)獲取渠道,增加不同類型數(shù)據(jù)的交叉驗(yàn)證,使得單維信息獲取模式變得更加多維,對(duì)問題的洞察也就更加全面。(2)模型化分析問題。(3)系統(tǒng)化預(yù)警問題?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理需要持續(xù)性、不間斷、系統(tǒng)化的預(yù)知未來。由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的自然性、區(qū)域性、脆弱性,進(jìn)行全天候24小時(shí)的廣域性、系統(tǒng)性預(yù)警是困難的。
2.4農(nóng)業(yè)綜合信息服務(wù)與管理技術(shù)
2.4.1技術(shù)定義 基于云技術(shù)、可視技術(shù)、語音技術(shù)、多媒體技術(shù)、自媒體技術(shù)等,利用互聯(lián)網(wǎng)及農(nóng)業(yè)信息資源,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體提供全面、有效、及時(shí)的信息服務(wù),并融合現(xiàn)代管理理念,為開展農(nóng)業(yè)市場(chǎng)監(jiān)管、農(nóng)村社會(huì)治理、生產(chǎn)經(jīng)營管理主體科學(xué)決策提供技術(shù)支撐的方法工具。
2.4.2能解決的問題 (1)提高面向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民的公共服務(wù)水平。實(shí)施“全國信息進(jìn)村入戶平臺(tái)”、“12316熱線”、“農(nóng)民手機(jī)應(yīng)用技能培訓(xùn)”等信息服務(wù)工程,推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)業(yè)體系服務(wù)創(chuàng)新,拓展農(nóng)業(yè)發(fā)展空間,縮小城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝。運(yùn)用信息手段讓農(nóng)村社會(huì)治理精準(zhǔn)化,提升涉農(nóng)管理效率和透明度,推動(dòng)農(nóng)村社會(huì)管理水平躍上新臺(tái)階,在農(nóng)產(chǎn)品營銷、村務(wù)公開、文化建設(shè)等方面找到新的抓手和解決方案[5]。
(2)構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)市場(chǎng)體系,保障食品安全。運(yùn)用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯技術(shù),構(gòu)建各部門協(xié)調(diào)一致的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理機(jī)制,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、監(jiān)管者和消費(fèi)者服務(wù),是加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)管的有效方法。
(3)政策制定的科學(xué)性、精準(zhǔn)性和有效性。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”了解政策受眾的需求,特別是充分收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體的意見和建議,提高政策的指向性和可操作性;政策實(shí)施過程中利用互聯(lián)網(wǎng)提高透明度,推動(dòng)政策落實(shí)到位,及時(shí)發(fā)現(xiàn)處置問題;政策實(shí)施后利用互聯(lián)網(wǎng)開展政策績(jī)效評(píng)估,通過網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)測(cè)和信息搜集反饋,運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法客觀評(píng)價(jià)政策實(shí)施效果。
3.1物聯(lián)網(wǎng)助推智能生產(chǎn) 各地圍繞提升農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)能力,提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率,開展了一系列的物聯(lián)網(wǎng)及農(nóng)機(jī)裝備的應(yīng)用實(shí)踐。截至2017年,實(shí)施了天津、上海、安徽3?。ㄊ校┺r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗(yàn)工程;推動(dòng)了北京、黑龍江、江蘇、內(nèi)蒙古、新疆5?。▍^(qū)、市)國家物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程項(xiàng)目建設(shè);在8個(gè)示范省份陸續(xù)投入資金1.29億元,推動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品開發(fā)、推廣應(yīng)用等方面取得了一系列成果,建成天津、上海、安徽3個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)[6]。
3.2農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)工作發(fā)展迅速 目前,中國每年產(chǎn)生并被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)總量超過800EB(1EB=1024PB=10^18B,艾字節(jié)),相當(dāng)于全人類講過的話160倍,數(shù)據(jù)資源已成為國家新型戰(zhàn)略資源。
3.3大數(shù)據(jù)支撐農(nóng)業(yè)預(yù)測(cè)預(yù)警 農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)建設(shè)不斷完善。我國農(nóng)業(yè)科技工作者近年來研發(fā)了多種農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息采集技術(shù)與設(shè)備,為農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作有效開展提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。
3.4“互聯(lián)網(wǎng)+”助力“三農(nóng)”服務(wù) 互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“三農(nóng)”互通。信息進(jìn)村入戶成效:覆蓋26?。▍^(qū)、市)116個(gè)縣,建成并運(yùn)行村級(jí)信息服務(wù)站2萬多個(gè);目前已提供公益服務(wù)270多萬人次,開展便民服務(wù)9000萬人次,涉及金額35億元;實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)交易額近12億元;公益服務(wù)、便民服務(wù)、電子商務(wù)和培訓(xùn)體驗(yàn)服務(wù)已進(jìn)到村、落到戶;探索出“聯(lián)盟推進(jìn)”、“政企社共建”、“1+N”等較為成功的商業(yè)運(yùn)行模式。
“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”技術(shù)支撐體系不斷完善,更加注重技術(shù)研究深度和應(yīng)用系統(tǒng)集成,信息技術(shù)更加切合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身屬性。通過與農(nóng)業(yè)科學(xué)的結(jié)合,形成了具有鮮明農(nóng)業(yè)系統(tǒng)特點(diǎn)的信息技術(shù)方向,如農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)等。更加重視相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)配套與綜合集成,如作物模擬模型,更關(guān)注與植保技術(shù)、施肥技術(shù)等其他農(nóng)業(yè)技術(shù)的結(jié)合[7]。
4.1農(nóng)業(yè)新型傳感器技術(shù) 傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),一是微型化、智能化和可移動(dòng)性;二是運(yùn)用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料,實(shí)現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性;三是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類產(chǎn)品,并重視產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。
4.2無人系統(tǒng)技術(shù) 在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上,類人或動(dòng)物的機(jī)器人往往不如對(duì)機(jī)械進(jìn)行智能化和自動(dòng)化升級(jí)高效,無人系統(tǒng)正是這樣一種高效的技術(shù)。無人系統(tǒng)“平臺(tái)無人”的特性使其可以代替人執(zhí)行枯燥的、惡劣的、危險(xiǎn)的、縱深的任務(wù),具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、適應(yīng)能力和生存能力高、無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、制造和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
4.3全球農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)技術(shù) 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展要想在全球配置資源,必須建立自己的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)查分析系統(tǒng)。新一代的技術(shù)特征是全球農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí),將人工智能新的方法和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法結(jié)合,從全球市場(chǎng)的高度去挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理的潛在規(guī)律,讓大數(shù)據(jù)智能邁向新階段。
過去主要靠拼資源、拼消耗的發(fā)展方式將改變。未來生產(chǎn)智能化水平大幅提升,大田種植、設(shè)施園藝、畜禽水產(chǎn)的精準(zhǔn)化、智能化、低成本、輕簡(jiǎn)化技術(shù)大面積應(yīng)用。將會(huì)突破一批大田信息技術(shù)、畜禽水產(chǎn)信息技術(shù)、市場(chǎng)管理信息技術(shù)瓶頸。管理數(shù)據(jù)化水平大幅度提升,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的在線化、數(shù)字化取得明顯成效,精準(zhǔn)化生產(chǎn)經(jīng)營管理成為主要目標(biāo)?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”促使農(nóng)業(yè)由“高產(chǎn)出”轉(zhuǎn)為“優(yōu)化產(chǎn)出”,“互聯(lián)網(wǎng)+”促使農(nóng)業(yè)由“高投入”轉(zhuǎn)為“精投入”。
[1] 張輝,李文純.河南省“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”建設(shè)面臨的問題及建議[J].中國種業(yè),2016(11):17-18
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2017-07-20)