蒸汽机的广泛使用，引发了第一次工业革命；电力的发明，改变了人们的生活方式；原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用，深刻影响了人类生活方式和思维方式。随着物联网、人工智能、大数据、区块链等技术的渗透、介入，传统农业也正在经历新科技的变革和洗礼，向着以信息为生产要素的智慧农业迈进。
智慧农业，也可称为农业智慧化，是经由数字农业、精准农业等名词逐渐演化而来。传统农业中的生产要素包括土地、动植物、生产工具，智慧则意味着把数据、系统、智能装备这些要素融入进去。因此，智慧农业是现代科技尤其是信息技术与传统农业深度融合形成的数字化农业方式。它是现代农业的高级形式，也是农业信息化发展的高级阶段，数字化、集成化、智能化是其最主要的特征。智慧农业依托的是现代信息技术和先进装备条件，在生产过程中寻求的是精准感知、智能控制、智慧管理，追求的是更高的资源利用率、更高的劳动生产率、更好的农业从业体验感，以及农产品附加值的更高提升。按领域来划分，智慧农业囊括智慧种植、智慧养殖、智慧加工等多个生产类型。按照应用场景则体现在智慧温室、智慧农场、智慧养殖场、智慧牧场等多场所类别。
智慧农业生产体系首先依赖于物联网感知技术，这一技术实现的前提是现代农业设施的搭建，包括智能控制设施和感知设施。以温室场景为例，电动遮阳系统、电动顶开窗、风机、湿帘、补光系统、灌溉系统等统称为温室的智能控制设施。温室感知系统则包括自动摄像头和传感器等多种数字触角。摄像头负责拍照，不同种类的传感器对温室内各种环境要素进行检测，配置的传感器包括二氧化碳传感器、温湿度传感器、光照传感器、水质传感器、植物生理数据传感器等。在大田种植中，还配置气象站，实时监测小气候环境中的光照、风速、降雨量、大气压力、土壤水分、昼夜温差等参数。此外，接入大田种植物联网的感知设施还有无人机、搭载传感器、数码相机、多光谱相机、高光谱相机、热成像仪、激光雷达等，利用遥感技术，收集农田作物长势、病虫草害、生长环境等农情信息，以实施精准施药或精准撒播。
除了物联网感知技术，智能装备技术也是智慧农业发展的关键。智能装备属于智能控制设施单元，它融合AI、5G、边缘计算、新型人机交互等新技术，也在推动着农业转型升级。以农业机器人为例，主要有除草机器人、施肥机器人、育苗机器人、授粉机器人、捕捞机器人、挤奶机器人、采摘机器人、喷药机器人、包装机器人等。相较于传统工业机器人，农业机器人属于特种机器人，具有作业环境复杂、作业对象特殊等应用特征，融合人工智能技术，将不断向智能化、高效率、高安全、高灵活度方向升级。
在智慧农业应用场景里，农业设施配置好了，它们是如何依据数据进行智能化的操作呢？这些数据通常被收集传输至农业物联网的服务器，也就是我们所说的物联网云平台。它依托系统软件，接管农业生产环境的控制权。平台系统中会设置一个适合作物生长的科学参数，根据设定好的参数，在系统软件的指挥下，智慧控制设施自动开启加湿、减湿、加温、补光、通风、杀虫等。通过物联网感知技术收集上来的数据，融合大数据、云计算技术，还可以用来构建农业知识系统，包括农作物种植参数、农业数据库、农作物指标体系、农业水平评价、农作物长势监测、农业灾害监测等平台。利用计算机视觉、深度学习、知识图谱等技术方法，可以研究动植物生产监测、识别、诊断、预测、模拟与调控的数据模型和知识模型，进而为农作物栽培、产量预测、在线评估、智能化控制等提供依据。
此外，智慧农业以新技术为基础，以跨界融合为方向，不断延伸着农业的产业链条，实现农业生产全过程的数字化，包括农业生产经营主体数字化管理、农产品加工信息化、农产品电子商务、农产品仓储数字化、农产品质量安全数字化等。
2022年中央一号文件提出，要大力推进数字乡村建设，推进智慧农业发展，促进信息技术与农机农艺融合应用。在江苏，智慧农业的应用场景正加速落地，越来越多的智能设备融合信息技术在田间地头、温室鱼塘、园区农场等应用场景中大展身手，为农业生产注入澎湃的科技动力。在太仓的生态农业园，智慧养鱼成了时尚，通过建设五大在线监测系统，实现养殖水体智能调节、水生动物疫病在线诊断、供应链的在线追踪等。在太湖现代农业示范园的智慧大田，灌溉站设置有39个配套监控及智能阀门，依托着土壤温度、湿度、PH等传感器时刻监测着大田环境，结合风向、风速、空气温湿度、辐射和降水量等气象数据，实现1156亩大田的精准化种植和可视化管理，通过智能收割机和智能拖拉机，实现收割路径自动规划以及远程无人作业，像犁耕、旋耕、耙田、深松、播种、整地、开沟等。苏州正在进行智慧育种行动，依托农业高企，利用AI自动成像识别系统、种苗自动吹除系统和植物机械抓手，实现自动补苗，建设自动播种流水线，8小时可播种100万粒种子。常熟国家农业科技园区智能温控室，9个温室的监控参数及温室内作物生长的监控画面同时在一张巨大的LED屏幕上实时显示，自动记录历史数据并生成走势图，13种传感器负责收集数据，实时监控温室内的环境参数，远程调节温室内植物的生长环境以达“最优”。在盐城射阳，北斗卫星导航、人工智能遥控、机械自动收割等轮番上阵，无人收割机自行开启作业模式，麦子质量数据同步传到监测中心。
江苏高度重视智慧农业发展，农业科技进步贡献率持续保持全国领先，在加快推进智慧农业发展的进程中，涌现出一批创新团队、产业联盟、研究中心、试验区等智慧农业新技术平台载体。江苏目前已形成覆盖种植业、畜牧业、渔业等35类60多个行业的农业农村管理服务信息化业务系统，其中，“智慧动监”信息系统应用覆盖全省，农产品追溯平台已有1.4万多家生产经营主体入网，耕地质量管理信息系统在全国得到推广应用。建成全国农业农村信息化示范基地12家、数字农业新技术应用类省级数字农业农村基地158个，全面完成国家农业物联网区域试验工程建设，构建形成水产养殖、设施园艺、畜禽养殖三大重点领域农业物联网服务平台。
智慧农业建设是一个长期、复杂的过程，需要稳扎稳打，步步攻坚。“十四五”时期，江苏将继续加快信息化基础设施建设，着力加强核心农业传感器和高端农业智能装备、智能算法模型、感知元器件和应用系统软件的创新研发。重点建设一批智慧农场、智慧牧场、智慧渔场，推动智能感知、智能分析、智能控制技术与装备在农业生产中的集成示范应用，进一步推进多场景下的无人农场试点。
来源：《群众·大众学堂》2022年第3期
作者：陆丽娜（作者系江苏省科学技术情报研究所产业技术中心副研究员）
责任编辑：王昆鹏
