5G+ 智慧农业:未来的农业

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智慧农业的背景

新冠疫情在世界上的蔓延加剧了全球粮食安全的风险和危机。虽然农业生产的季节周期性、不宜长期储存性以及劳动密集性是造成其对疫情和外生冲击的重要原因,但也折射出农业生产能力的不足和效率的低下。农业的生产、流通和销售亟需技术的革新,提升生产效率和农产品供应,从根本上化解全球粮食安全的隐患。当前,互联网、物联网、人工智能、大数据、云计算等科技进步正在引领新一轮的工业革命,在农业领域便是推动了智慧农业的发展。

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▲ 智慧农业

智慧农业的概念

智慧农业的概念由精准农业、数字农业、智能农业演化而来,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个方面。狭义的智慧农业主要体现在农业生产领域,是集新兴的互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。广义的智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。可以说,智慧农业是通过生产领域的智能化、经营领域的差异性以及服务领域的全方位信息服务,推动农业产业链升级,实现农业精细化、高效化与绿色化,保障农产品安全、农业竞争力提升和农业可持续发展。

智慧农业的优势

智慧农业促进农业生产精细化。智慧农业通过构建集环境监控、作物模型分析和精准调节为一体的农业生产自动化系统和平台,借助物联网对不同的农业生产对象实施精准化操作,通过传感设备检测环境的物理参数,对土壤、大气、水等生产环境状况进行实时动态监控,使之符合农业生产环境标准;对生产过程各个环节,按照一定技术标准和规范要求,通过智能化设备进行影响和控制,大大改善了农产品品质;通过智能化设备实时精准检测农产品品质,保障农产品符合消费者需求,实现了供给与需求的有效对接。

智慧农业促进农业生产高效化。智慧农业通过云计算、大数据等先进信息技术,使农业生产经营者更加便捷灵活地掌握天气变化数据、市场供需数据、农作物生长数据等,更加准确判断农作物生长需求;利用空间地理信息、遥感等技术,提高了大田粮食生产的监测、预警水平和产量评估水平,增强了农业生产对自然环境风险的应对能力;通过智能设施合理安排用工用时用地,提高了农业生产组织化水平,提高了劳动生产效率。

智慧农业推动农业可持续发展。智慧农业作为集保护生态、发展生产为一体的农业生产模式,有助于推动农业可持续发展。通过精细化生产,实现农业节水、节药、节肥,推动农业废弃物资源化利用;借助互联网及二维码等技术,建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台,健全从农田到餐桌的农产品质量安全监管体系,有利于保障人民群众“舌尖上的安全”;构建农业生态环境监测网络,精准获取土壤、墒情、水文等农业资源信息,实现农业环境综合治理,推动形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。

智慧农业的发展政策

农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业,历来受到国家和政府的重视。智慧农业是农业中的智慧经济,近年来,国家及政府层面陆续出台了一系列产业政策鼓励智慧农业行业发展,鼓励采用大数据、云计算等技术,发展智慧农业,建立健全智能化、网络化的农业生产经营服务体系。

▲ 资料来源:中商产业研究院整理

智慧农业的市场规模

目前中国智慧农业依旧处于初级阶段,智慧农业应用渗透率还不到1%。但是得益于社会环境的支持以及技术的不断提升,中国智慧农业行业正在不断发展。结合中国农业产值,初步预估2020年中国智慧农业市场规模达622亿元,预计2022年将进一步增长至743亿元。

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▲ 数据来源:中商产业研究院整理

智慧农业的发展前景

政策利好行业发展

智慧农业是农业的根本出路,也是当前国家大力发展的产业,我国在智慧农业和智慧农业产业化上给予了诸多的政策支持。例如,2022年中央“一号文件”提出推进智慧农业发展,促进信息技术与农机农艺融合应用。加强农民数字素养与技能培训。以数字技术赋能乡村公共服务,推动“互联网+政务服务”向乡村延伸覆盖。着眼解决实际问题,拓展农业农村大数据应用场景。加快推动数字乡村标准化建设,研究制定发展评价指标体系,持续开展数字乡村试点。加强农村信息基础设施建设。

同时,随着互联网的快速发展和国家乡村振兴战略的提出,农业作为支撑国民经济发展的基础产业,正在被互联网、大数据、人工智能等新科技进行重构和升级,互联网已经成为农业发展的重要设施,农业也正在焕发出崭新的力量。在国家乡村振兴战略、国家数字化农业战略等多种因素的推动下智慧农业行业前景广阔。

信息技术促进发展

目前,智慧农业在我国展现出较好的发展潜力。创新技术的不断涌现,从根本上改变了传统农业的发展模式,通过应用物联网技术、人工智能技术、GIS技术以及大数据技术等使中国农业从原来看天吃饭的传统农业模式转变为高产、高效、低耗、优质、生态和安全的智慧农业模式。随着物联网技术的不断发展,数据存储,全面感知,数据上云等方式使得智慧农业的传输网络进一步扩大,互联网+智慧农业模式不断涌现。

智慧农业的解决方案

值得注意的是,近年来百度、阿里、腾讯、京东等国内互联网巨头纷纷加快了在智慧农业领域的布局。

阿里AI养猪项目通过构建AI算法,实现“猪脸识别”,从而帮助养殖户随时随地对动物的健康状态进行管理。

腾讯AI Lab在温室种黄瓜的过程中,浇水、通风、光照和施肥等工作由人工智能传感器收集的环境和生长数据,通过强化学习和计算,进行判断再驱动温室里的设备元件自动完成。

数维图Sovit3D可视化开发工具是物联网可视化PaaS开发平台,利用数字孪生技术,对农业各场景进行可视化开发,广泛应用于智慧农业、智慧校园、智慧电站、智慧环保、智慧仓储、智慧交通、智慧城市、智慧园区、智慧社区等行业领域。

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▲ 智慧农业三维可视化大数据平台

数维图智慧农业物联网大数据平台系统利用数字孪生技术对农场或大棚进行三维建模,以3d仿真的形式直观展现出来,充分结合传感、视频等设备,实现对农作物或牲畜的远程可视化监管,它可以实时采集农作物或牲畜生长过程中的各个参数,包括土壤墒情、灾情苗情、气象环境等,以及水肥一体机设备的运行情况。

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▲ 3D可视化智慧农业物联网系统

数维图智慧农业物联网大数据平台系统集设备统一管理、智能策略管理、权限管理、数据分析、数据可视化、便捷运维等于一体,支持人性化联动。云平台支持控制物联网终端设备,支持通过多功能数据采集器与第三方传感器对接,快速实现各类数据的采集分析,让远程数据与应用平台的无缝对接,从而实现构建各种智慧物联应用场景。

数据监测:平台可对各项环境包括土壤和气象等,数据可视化监测,可查看当前数据和历史数据。可导出历史数据作相关分析和追溯。

预警监测:当某个监测参数超过设定阈值,设备监测警示提醒,同时可设置短信或APP告警通知,第一时间获取环境异常情况,及时采取措施。

安全监控:可随时调用摄像头查看区域安全情况、现场环境、农作物长势情况,实现远程在线监管。可查看历史视频数据,做为查证资料和追溯。

疾病测报:利用现代光、电、数控技术、无线传输技术、互联网技术、定时采集现场图像,自动上传到监控服务平台,平台自动记录每天采集数据,形成虫害数据库、实现昆虫自动识别、计数统计功能。可用图表、列表形式展现,进行远程诊断。通过物理灭虫方式,降低茶叶农残。可随时远程监控虫情状况,制定深度防治措施。及时发现虫害,及时查杀,把虫害影响降到最低。

安全溯源:采用自动数据采集技术和全程视频监控系统,将农作物的生长、加工、储藏等进行数据和视频记录,打通一条深入了解生产信息可信通路,让消费者能实时掌握动态,随时查询来龙去脉,提高消费者的信赖度。

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▲ 智慧农业物联网系统

GIS/VR一张图:以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,对农业生产区域进行科学管理和综合分析,获取空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。VR系统从全景视角与鸟瞰视角展示地理地貌,特别是特色生态环场景,从地理位置和路径视角,展示风貌结合的可视化系统,实现用户在界面端就能体验身临其境。

未来,随着云计算、物联网、人工智能等领域的新技术、新成果的进一步应用,农业生产经营的各环节不断延伸,将促进智慧农业更好地发展。

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