智慧农业的发展现状与研究_韩守振_2025春招题库汇总_快消题库-1_快消汇总_全球500强快消公司_快消大礼包

·４２· 现代化农业 ２０２２年第２期（总第５１１期）  智慧农业的发展现状与研究 韩守振１，柳洪芳２，柳洪德３ （１．哈工大机器人创新中心，哈尔滨１５００８０；２．黑龙江省农垦科学院 测试化验中心；３．约翰·迪尔（中国）投资有限公司） 摘要：文章从国内外智慧农业的发展现状分析出发，重点对比国内外智慧农业生产作业模式、智能农业机械应 用情况，分析我国智慧农业的发展制约因素，并提出建议。从而研讨符合我国国情的智慧农业发展模式，改变传统 的农业生产方式，实现智慧农业的长远发展。 关键词：智慧农业；人工智能；农业机器人；大数据；数字技术 农业是我国的基础产业，对于全国人民的温饱和社会稳定起到了重要的作用。随着农业机械化水平的 提高，使得农业生产向自动化、高端、舒适、智能方向转型。此外，在我国市场化的背景下，农业不仅面临国际 上的竞争，还要满足区域个性化需求，而发展方向就是以农业科技化为途径，发展智慧农业，将智能化技术应 用到农业生产中去，利用大数据平台、物联网、智能农业机械等设施，改变传统的农业生产方式，实现智慧农 业的长远发展。 农业现代化经历了良种化、水利化、化学化、机械化之后，必将迎来智能化，智慧农业一般是采用物联网、 大数据、人工智能、５Ｇ、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制，完成 所有农场生产作业的一种全天候、全过程、全空间的无人化生产作业模式。主要有以下四种模块组成：一是 基础设施系统；二是实时测控系统；三是农场管控云平台系统；四是智能装备系统，主要包括农业无人机、无 人拖拉机、智能收获机、智能农机具、农业机器人等。 １ 国外智慧农业的发展现状 国外农业在２０世纪７０年代就具备了较高的机械化水平［１］，美国是全球最典型的现代化大农业国家，各 农场耕地平均达到１６００ｈｍ２，直接从事农业生产的人数约达到３５０万人，不仅养活了３亿美国人，而且还使 美国成为全球最大的农产品出口国。这得益于广泛使用农业机械来提高农业生产率和农产品总产量，需要 借助机械化和数字化来降低农业成本，为其智慧农业发展奠定了坚实的基础。 １．１ 小麦无人化农场 ２０１７年９月，英国哈普阿丹姆斯（Ｈａｒｐｅｒ Ａｄａｍｓ）大学与Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ公司合作的项目 Ｈａｎｄｓ Ｆｒｅｅ Ｈｅｃｔａｒｅ收割了全球第一批全过程没有人工直接介入的麦子［２］。这个试验田里，拖拉机、探测车、收割 机等都是在传统机器的基础上进行改造得到的。其中，无人机除了能够绘制路径、进行ＧＰＳ定位之外，还能 联合别的装置进行许多耕种的工作。这个项目的目标就是证明全程自动化的农业活动是没有技术问题的。 １．２ 农业生产智能管理与数据技术 在农业生产管理的智能分析方面。比如Ｄｅｓｃａｒｔｅｓ Ｌａｂｓ，依托于 Ａｍａｚｏｎ的 ＡＷＳ大数据的存储和 Ｇｏｏｇｌｅ的云计算，通过对包含可见光和红外光谱的卫星图像进行校准和分析，为农作物提供智能监测解决 方案。打造了一个搭载人工智能的超级云计算平台［３］，每天可以读取和处理近５Ｔｂ的新数据，通过分析千 万亿像素的巨大图片，并将其与过去的数据进行对比，再利用其研发的全自动算法，可以确定一片土地是否 适合种植玉米，大豆或其他农作物，并估算它的发芽率。农业数据技术创企Ｒｅｓｓｏｎ开发了一种图像识别算 法，能够更准确地检测和分类植物害虫与疾病。农业ＡＩ公司ＡｇＶｏｉｃｅ也为作物观察专家和农学家开发了 一套自然语言处理工具包，它可以对导致大豆突然死亡的真菌疾病进行分析。 １．３ 智能农业机械 美国约翰·迪尔Ｓ７９０联合收割机，可以配备 ＡｕｔｏＴｒａｃ（ＡＴＵ）自动导航系统［４，５］，可以通过星火网络系 统进行差分校正，实现自动导航驾驶。其中，定位卫星（ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ）、专属国际移动通讯卫星、专门数 据处理中心、六个地球地面陆基上行站以及２６个地面参考站构成完整的星火网络系统。配备新型ＳＴＳ脱 收稿日期：２０２１－０４－０１ 作者简介：韩守振（１９８３－），男，河南民权人，硕士，高级工程师，主要从事结构设计工作。现代化农业 ２０２２年第２期（总第５１１期） ·４３·  粒分离滚筒，滚筒尺寸为７６２ｍｍ×３１２４ｍｍ，清选面积为５．９ｍ２，粮箱容积１４１００Ｌ，卸粮速度１３５Ｌ／ｓ；可挂接 ２４行玉米割台；配备约翰·迪尔６缸１３．５Ｌ发动机，额定功率达到４０５ｋＷ；悬浮轨道系统保证４０ｋｍ／ｈ高速行 走平稳。电液差速锁在泥泞环境中提供更大的牵引力，采用闭心液压系统，待机压力低，整体可靠性高。集 成的多个电子传感器可以实现作物水分、损失监测调整、产量监控等功能，使农业生产更加智能和精准。 ２０１８年，瑞士ＥｃｏＲｏｂｏｔｉｘ团队研发的一款太阳能除草机器人，采用人工智能和机器人技术，利用太阳 能提供动力，通过两个机器人平衡臂施加微量剂量的除草剂［６］，能够精确和快捷地把除草剂喷洒到不需要的 植物，这样减少了除草剂的数量和除草所需的工作时间，能更高效、可持续地使用除草剂，从而降低了农民的 成本。帮助农民生产更健康的生态食品，可持续性地将农产品推向市场。 由Ｈａｒｖｅｓｔ ＣＲＯＯ（ＨＣＲ）推出的草莓机器人，由６个食品级硅爪组成，每台硅爪分布９６个采摘单元。 通过安装的激光雷达系统，提供３６０°三维视图扫描，精确地定位成排的草莓。利用人工智能和机器学习视 觉系统对植物上的每一个浆果进行扫描，以确定它是否成熟、健康，是否可以采摘。并通过旋转硅爪采摘草 莓之后，并输送皮策轮的顶端［７］，并能够完全自主避免与成排作物、人和其他障碍物发生碰撞。保证了采摘 过程中的质量、成熟度精度、安全、不损坏果实，而且收获效率高。 ２ 国内智慧农业的发展现状 我国智慧农业体现在部分特定领域上实现浅层应用［８］。在种植前，可以实现运用ＧＩＳ、遥感测控、无人 机等技术和设备对基本农田情况进行监测，提供种植指导。在种植管理环节，借助农业传感器、物联网等技 术，实现对农作物生长的关键指标进行监管和自动调节。在大数据应用上，基本已经形成了覆盖主要农作物 的大数据平台，可结合相关分析技术，对主要农产品提供监测预警、价格指导功能。但总体布局上，我国智慧 农业整体处于“单点应用”阶段。 ２．１ 华为农业沃土云平台 为解决全球饥荒问题，华为以袁隆平的“海水稻”（耐盐碱地水稻）为突破口，布局智慧农业。华为与袁隆 平双方将共同研发并向客户提供农业物联网系统解决方案，其位于青岛城阳的沃土云平台（农业私有云）。 在“海水稻”的培育过程中，能让盐碱地上长出水稻，除了需要培育新的水稻品种外，还需要对植物和土壤进 行调节，而这一套系统的基础就是华为所参与的“要素物联网系统”（土壤数字化）。该系统地上部分配有小 型气象站、通信模块、高清摄像头，地下、地表则通过各种传感器（射频技术）对光照、温度、盐碱度等信息进行 收集，然后传送到华为云端大数据中心，通过ＡＩ人工智能系统和专家诊断，提供靶向药品、定向施肥，减少 用水量，施肥量。 华为农业沃土云平台，一是提供先进的智慧农业技术系统和应用；二是与其他农业大数据公司开展合 作，形成一个具体的解决方案。依托华为大数据技术打造的农业沃土云平台，是一套集成了传感器、物联网、 云计算、大数据的智能化农业综合服务平台，整合了上游传感器供应链、下游农业管理应用商等资源，将为盐 碱地稻作改良和智慧农业发展，提供平台化、标准化和共享化服务。主要包括大数据ＡＩ分析决策支持系统、 土壤改良大数据管理系统、精准种植管理系统、精准作业管理系统、病虫害预警诊断管理系统、智慧农业视频 云管理平台、农业云计算中心、指挥调度服务中心等，能够实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能分 析、智能决策和专家在线指导。 ２．２ 智能农机自动导航技术 ２０１９年５月，在第三届世界智能大会智能农业分论坛 ＭＡＰ农场，丰疆智能高速插秧机，可无人驾驶行 进、插秧，快到田埂时还会自动转弯和掉头，秧苗间距整齐，插入深度均匀。可以通过设备上的天线接收北斗 卫星信号，并根据卫星图和预先设定的参数完成自动转向等工作，精确度达到厘米级，但需要人工补充秧苗。 ２０１９年１２月，在雷沃智慧示范农场，现场演示了“无人农机”种地的场景。从土地耕整到粮食播种，再到植 保、粮食收割，整个过程将完全实现无人化、自动化，装备作业全程还可以通过全国农机大数据中心的显示屏 实时观看。基于北斗卫星定位系统、通过无线自组网络连接的无人驾驶收割机与无人驾驶卸粮车。２０２０年 １０月，在北大荒与碧桂园农业共同举办农机无人驾驶作业现场演示会上，来自国内外１７家企业的４４台件·４４· 现代化农业 ２０２２年第２期（总第５１１期）  农机具参加了无人化农场项目试验示范演示，分别完成了水稻、玉米、大豆三大农作物从耕、种（插）、管、收、 运农业生产全过程的２０项作业内容。此次活动集中体现水稻、玉米、大豆三大作物农业生产田间各个环节 农机无人驾驶作业的功能。双方将共同推动智慧农业技术研发平台建设，促进农业先进技术的推广。 ２．３ 中国移动５Ｇ智农业，数字慧生产 ２０２０年１１月，在第十八届中国国际农交会“２０２０年中国移动５Ｇ＋智慧农业论坛”。以“５Ｇ智农业，数 字慧生产”为主题，中国移动正式发布了５Ｇ＋智慧农业系列产品，将５Ｇ通信网络、人工智能、物联网、云计 算、大数据等前沿技术融合应用于乡村治理、精准种养殖、农机管理、农产品溯源和数字农业产业园等方面， 全面助力农业实现生产智能化、经营网络化、管理数据化和服务在线化。 ３ 智慧农业的发展制约因素与建议 ａ．我国智慧农业整体处于“单点应用”阶段。可谓“百花齐放”，但真正掌握其关键核心技术，做到真正的 智慧农业，还需要进一步的研发和规划。智慧农业属于系统工程，涉及基础设施、物联网、５Ｇ、大数据、智能 装备等，需要从事智慧农业研发、生产的相关企业或研究院紧密合作、资源共享，才能实现我们未来的无人农 场，做到真正的智慧农业。 ｂ．农业基本大数据不完善，且缺少对产业数据的运用分析。农业大数据是智慧农业的核心要素，以气 象、生物资源、资源环境、生长监测、农业统计等农业信息为基础。既来源于又作用于种植业、农机业和资源 气象等行业的生产、经营、管理和服务。其核心任务是将农业各领域、各专业、各类型的海量数据提供给云计 算平台，以便快速获得有价值的信息。通过模型构建对聚集的数据进行处理、内涵与外延的分析和预测，用 以指导生产、引导市场、提升管理效能。为政府宏观决策提供依据、为涉农企业和社会服务。农业大数据在 智慧农业中具有“用数据分析、用数据决策、用数据说话”的重要功能作用。应加大农业基本数据的积累，各 部门行业大数据库按统一数据标准和统一接口构建出标准化的农业云平台。 ｃ．智能收获机械水平低和可靠性满意度低。我国虽是农业大国，但农机行业一直发展滞后，与欧美发达 国家技术代差近３０年，在整体性能上，特别是可靠性方面与国外同类型收获机仍然存在很大差距。前几年， 农业部根据收获机使用用户的投诉情况和农业生产的实际需要，对市场上的个别类型的收获机产品的适用 性、安全性、可靠性和售后服务状况进行了大量的市场和可靠性调查。调查结果显示：用户对收获机产品可 靠性的满意度最低。特别在高端智能农机产品上，一直依赖进口，成本高、受制约，已影响到我国未来的粮食 生产安全。 ｄ．农业数字技术水平较低，应加大农业相关的时空智能基础设施，如建设地基增强站等，网络基础设施 和计算基础设施等，共同促进农业数字技术发展。《数字乡村战略纲要》《２０２０年数字乡村工作要点》均提出 要推动农业生产数字化转型，推进数字农业等内容，我国应抢抓数字乡村发展战略机遇期，更好推进智慧农 业发展［９］。 ４ 结束语 现阶段的农业机械自动导航系统，其利用北斗导航卫星、地面时空智能基础设施，可以实现厘米级精准 定位，满足了农业机械无人驾驶与遥控操作之间的自由切换，这仅表明我国在智能装备系统自动导航领域取 得了快速发展。近两年，随着华为农业沃土云平台的发展，将提供先进的智慧农业技术系统及应用和智慧农 业中农业大数据运用具体解决方案；以及中国移动５Ｇ＋智慧农业，在积极推进布局智慧农业，利用自身５Ｇ 和基站优势，更好地服务于智慧农业。我国农业发展未来的无人农场———真正智慧农业，将会迈出坚实的一 步。 ５ 参考文献 ［１］ 王洁琼，贾娜，李瑾．国外农业信息化发展模式及经验［Ｊ］．上海农业科技，２０２０（６）：４１－４４． ［２］ ＬＵＣＩＮＤＡ ＤＡＮ．Ｈａｎｄｓ Ｆｒｅｅ Ｈｅｃｔａｒｅ ｂｒｉｎｇｓ ｉｎ ｆｉｒｓｔ ｒｏｂｏｔ ｗｈｅａｔ ｈａｒｖｅｓｔ［Ｊ］．Ｆａｒｍｅｒｓ Ｗｅｅｋｌｙ，２０１８，１６９（２４）．现代化农业 ２０２２年第２期（总第５１１期） ·４５·  乡村振兴战略下武陵山民族地区农业合作社的可持续发展研究 ———以润雅乡神仙草莓茶合作社为例 江 涛，何 剑 （吉首大学 历史与文化学院，湖南 吉首４１６０００） 摘要：农民专业合作社是我国现代农业经营的主体之一。推动农业合作社的可持续发展是农民增收的重要手 段，也是新时代全面实施乡村振兴战略的重要环节。基于此，文章以润雅乡神仙草莓茶合作社为例，从乡村振兴战 略视域出发，通过实地调研发现该合作社存在组织管理混乱、生产经营困难、发展后劲不足等方面问题。并以此提 出相应的对策，从而探寻民族地区的农业合作社可持续发展的新路径，为推动民族地区的乡村振兴提供一定参考。 关键词：乡村振兴；民族地区；农业合作社；可持续发展 １ 研究缘起 １．１ 乡村振兴战略的指向性 习近平总书记在党的十九大系统提出“乡村振兴”相关概念。其指出：“‘三农’问题是关系国计民生的根 本性问题，实施乡村振兴战略，解决好‘三农’问题，始终是全党工作的重中之重”。２０１７年１２月２９日，中央 农村工作会议在北京隆重召开，会议首次提出：“要坚持走具有中国特色的社会主义新时期乡村振兴的道 路”［１］。此后，中央针对“三农”问题，为推动农村社会的发展，审议了《国家乡村振兴战略规划（２０１８－２０２２ 年）》。在脱贫攻坚取得全面胜利后，乡村振兴战略持续深入展开。２０２１年２月２１日，中共中央、国务院发 布《关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》，将实施乡村振兴战略作为实现农业现代化的必经 之路。基于此，如何推动乡村振兴战略与发展农业合作社相结合是其持续发展的关键步骤。 １．２ 农业合作社发展的必要性 农民专业合作社是在农村家庭承包经营基础上，农产品的生产经营者自愿联合、民主管理的互助性经济 组织，是我国现代农业经营主体之一［２］。在市场经济条件下，农民合作社已成为武陵山片区分散农户联合 起来迎接市场挑战的重要载体，成为补齐小康建设“短板”和填平精准扶贫“洼地”的根本出路［３］。近３０年 来，我国经济取得了飞跃性发展，但我国农村减贫依然面临贫困人口基数大、扶贫对象贫困程度深、减贫任务 时间紧等更为复杂的形势。从根本上说，要彻底解决我国农村相对贫困，仅依靠“输血式”减贫模式存在诸多 局限，更需要注重内生动力的培育，转向“造血式”的减贫，扶贫更应当侧重扶智。为实现这一目标，需要由熟 悉农村、对农村具备情感归属的农民来担任农村发展、建设的主体。然而，我国农民组织化程度较低，抵御市 收稿日期：２０２１－０８－１６ 基金项目：吉首大学２０２１年度大学生创新创业训练计划项目“乡村振兴战略下土家族特色村寨的实践困境及路径研究”（ＪＤ－ ＣＸ２０２１４９５）；吉首大学２０２０年校级科研（人文社科类）项目“乡村振兴战略下湘西土家族传统村落的保护与发展策 略研究”（２０ＳＫＸ２３） 作者简介：江涛（１９９８－），男，重庆巴南人，本科，研究方向为中国少数民族史；何剑（１９９３－），男，瑶族，湖南永州人，硕士，助教， 研究方向为体育学。 欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁 ［３］ Ｄｅｓｃａｒｔｅｓ Ｌａｂｓ Ｒｅｌｅａｓｅｓ Ｃｌｏｕｄ－Ｂａｓｅｄ Ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ［Ｊ］．Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｔｏｄａｙ，２０２０． ［４］ 贾全．拖拉机自动导航系统关键技术研究［Ｄ］．北京：中国农业机械化科学研究院，２０１３． ［５］ 武宝传，马立萍．浅谈ＧＰＳ自动导航在农用拖拉机上的推广与应用［Ｊ］．农业机械，２０１２（２５）：１２５－１２７． ［６］ ＵＴＳＴＵＭＯ Ｔ，ＵＲＤＡ Ｆ，ＢＲＥＶＩＫ Ａ，ｅｔ ａｌ．Ｒｏｂｏｔｉｃ ｉｎ－ｒｏｗ ｗｅｅｄ ｃｏｍｔｒｏｌ ｉｎ ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１８（１５４）：３６－４５． ［７］ 禾本．美国：草莓采摘机器人获专利［Ｊ］．中国果业信息，２０１６，３３（８）：３３． ［８］ 郑磊．美日智慧农业发展对我国的启示［Ｊ］．农业与技术，２０２０（３）：１７６． ［９］ 李天华，陈宏毅．美国智慧农业对中国农业发展的启示［Ｊ］．黑龙江农业科学，２０２０（４）：１１１－１１４． （０２３）