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数智技术构建智慧农业应用场景现实困境及对策研究

2025-02-09 121 上传者：管理员

摘要：智慧农业作为我国农业发展的新业态，是推动我国高质量的重要内容。数智技术的应用为智慧农业的发展提供了有力支持，实现农业规模化、智能化、高效化，极大提高农业经济效益与社会效益。湖南省蘑蘑哒作为智慧农业5G示范典型，其数智技术发展虽取得一定效果，但也面临着生产全过程的智能化控制受限、缺乏数智技术人才以及智能车间建设成本较高，规模扩展缓慢等困境。为此，提出应优化顶层设计，构建协同推进新局面；培养技术人才，构建跨学科交叉融合新机制；加大资源投入，构建智慧农业新体系等举措来实现数智技术助力智慧农业发展。

关键词：
数智化+农业
数智技术
智慧农业
现实困境
科技革命
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随着数字化的逐渐渗透,以数字与智能为主的科技革命浪潮喷涌而至,实现数智技术与经济､政治､文化､生态等各领域的深度融合｡中国作为农业大国,实现“数智化+农业”成为必然之举,而智慧农业作为未来最活跃度的农业生产力[1],其本质是以信息和知识为核心,利用移动互联网､大数据､人工智能等新一代信息技术与农业进行深度跨界融合,实现全新的农业生产方式｢2,3｣｡经过不断的迭代更新,数智技术已成为智慧农业发展的重要驱动力｢4｣,它以其信息共享能力､场景应用能力和远程控制能力使农业能够合理配置资源[5],减少人工支出[6],实现降本增效,高质高产[7]｡2023年中央一号文件提出推动数字化应用场景研发推广,加快农业农村大数据应用,推进智慧农业发展｡在当前情势下,如何正确明晰数智技术构建智慧农业应用场景,是推进智慧农业发展的一项重要议题｡为此,本文以湖南省蘑蘑哒珍稀食用菌为例,通过深入调查研究,分析其现实困境及突破路径｡

1、数智技术构建智慧农业应用场景

湖南省蘑蘑哒珍稀食用菌作为湖南省第一个落地的5G智慧农业项目,通过与湖南移动合作,打造“5G+AIOT”先进技术,搭建信息化生产环境,将传统种植经验转化为数字模型,实现了黑鸡纵菌种植数字化､智能化､规模化生产,并且黑鸡纵菌产能已占到国内市场的30%以上,已投产的工厂化标准种植车间达到70座｡

1.1构建数字化模型,实现智能化精准种植

湖南移动在湖南省蘑蘑哒食用菌种植示范区部署5G基站,实现蘑蘑哒黑鸡纵菌生产车间5G网络全覆盖｡基于5G网络低时延､高速率和广连接的优势,使车间种植现场设备与云平台的实时数据交互,并以5G基站作为中转站,安全可靠地将接受的所有数据通过互联网发送到服务器,实现上行的信息数据和下行的控制数据传输[8]｡蘑蘑哒通过实现对整个生产车间数据交互的分析,了解到作物生长的特点,利用大数据及云计算的技术优势,在作物生长和病虫害预警方面建立起数字化模型｡然后将作物生长及病虫害研究专家经验输入到模型,对实际数据不断驯化,形成作物精准栽培数字化模型矩阵,实现车间生产的可视化､可控化和智能化｡

1.2构建生态环境,实现生产环境监测及智能调控

面对生长环境要求较高的大棚黑鸡纵菌种植,蘑蘑哒利用数智技术将传统线下物理园区种植管理成功映射到线上,保障线上线下种植管理同步｡对蘑蘑哒生产车间实现环境监测､环境控制､病虫害监测等作物生长全过程的线上化管理｡通过农业物联网无线传感网络对产业园的土壤､作物生理和气象小环境等环境因素进行全维度､高密度和高粒度的大数据在线监测,让传感器采集有属性的､与植物生长密切相关的生产数据[9]｡同时对温室环境中的参数因子进行实时采集以及监控,使硬件之间建立起的通信能够将采集到的生产数据发送到终端,最终实现车间内生态环境的模拟复制｡

1.3构建质量追溯平台,保障食品安全当前蘑蘑哒通过数智技术构建了质量追溯平台,该平台使用生产录入信息和环境传感器来采集黑鸡纵菌产品质量的数据,让所有传感器的数据以及生产录入的数据均可通过质量追溯平台或者扫描生成的产品二维码查看｡通过平台和二维码能够对园区生产过程的产品质量进行追溯,对农产品信息实现同步传递共享,对农业生产信息网络化进行可追溯[10]｡通过质量追溯平台,使整个生产流程基本杜绝了化学药品的使用,提高了黑鸡纵菌的食品安全性｡同时客户还能扫描二维码了解到生产全过程,对黑鸡纵菌食用更放心｡

2、数智技术构建智慧农业应用场景的现实困境

经过调查研究,虽然湖南省蘑蘑哒珍稀食用菌在规模化､智能化的农业上取得一定的成功,解决了传统食用菌人工种植､受天气影响大以及产量较低等问题,但随着数智技术的渗入,出现了智能化控制受限､数智技术人才匮乏､规模扩展缓慢等新问题｡

2.1生产全过程的智能化控制受限

蘑蘑哒车间依靠农业大数据,对环境智能调控､气象监测预警､智能环境控制､水肥智能决策､病虫害防治等环节进行智能调控,使车间的温度､湿度､二氧化碳浓度能通过终端设备实施一键操作,实现车间智能化控制｡但在前端的菌包制作､后端的采摘削菇阶段离不开人工,使生产全过程的智能化控制受限｡我国对农业机器人研发较晚,不具备批量生产的条件｡并且市面上的机器人只能满足单一作业场景,难以实现不同场景作业,其使用成本也较高,对比人工不占优势｡由于黑鸡纵菌自身的脆弱性,农业机器人需要具备较强适应柔软生产的能力以及一定的智能性,当前的农业机器人难以在不破坏菌菇的前提下进行采摘,其损耗性较大｡

2.2缺乏数智技术人才

蘑蘑哒通过土地流转､承包种植､提供岗位､农副产品收购等合作方式,给农民提供就业劳动“报酬”､土地流转“租金”､农副产品“收购”等多重保障,促进农民增产增收,有效解决农村剩余劳动力和城镇下岗工人的就业问题,但同时存在数智技术人才紧缺的问题｡当前蘑蘑哒劳动人口普遍年龄偏大,其自身科研能力､文化程度较低,从事基本的采摘､打包工作,难以高效利用高科技设备进行车间管理､分析和决策｡而蘑蘑哒缺乏能够实施远程技术操控､运用数智技术获取生产数据,并对生产过程进行精准监测的人｡目前蘑蘑哒懂黑鸡纵菌种植技术的专业人员较少,只能满足小范围生产区域的现场管理,对于实施管理多个基地来说,技术人员相对匮乏｡

2.3智能车间建设成本较高,规模扩展缓慢

数智技术建设的智能车间是我国实施制造强国战略的重要组成部分,能改变传统的农业生产方式,模拟作物生长环境,减少因天气等因素带来的损失,促进农业可持续发展｡当前蘑蘑哒已完成湘潭､汨罗､岳阳､承德､武汉5个规模生产基地和白鹭湖村两个试点家庭农场,每个菌菇的生产车间门口配备调控盒,实施环境智能调控､气象监测预警､水肥智能决策､灌溉喷头等操作,但建设一个智能车间的成本较高,高新技术得不到广泛运用,因此扩大规模进展缓慢｡如汨罗基地建设了5个智能车间,费用达到上百万｡尽管设备由总部进行管理,公司通过远程技术指导,使数据､模块都放在云端,他们只需监管车间是否正常运转,其费用依旧高昂｡因此,当前智慧农业还处于初级阶段,其原因也是资金投入不足,无法大范围扩展基地｡

3、数智技术构建智慧农业应用场景的对策

数智技术在智慧农业进一步解放生产力､激发农业转型升级的过程中扮演着至关重要的角色[7]｡探索如何发展数智技术,构建新的智慧农业应用场景,是实现农民增产增收的重要途径｡因此,为推进数智技术构建智慧农业应用场景,提出以下对策｡3.1优化顶层设计,构建协同推进新局面

近些年数智技术给农业的发展带来了翻天覆地的变化,但智慧农业缺乏政策顶层设计成为阻碍数智技术进一步创新智慧农业的关键因素[11],使数智技术构建智慧农业场景创新的作用受阻,难以衍生出多样化的智慧农业应用场景｡湖南省蘑蘑哒发展智慧农业是一项具有长期性､技术性以及艰巨性的工作,为实现数智技术与智慧农业的深度融合,促进数智技术资源分配的合理性和高效性,需要在宏观层面上建立相应的国家法律法规以及政策,构建智慧农业制度基础,从而引导智慧农业场景创新｡需要国家制定相应的法律法规以及政策,让各界人士明确国家对智慧农业发展的大力支持态度,进一步出台具有针对性的政策文件｡根据《国家信息化发展战略纲要》《数字农业农村发展规划(2019-2025年)》等政策文件,对数智技术构建智慧农业场景创新出台针对性的政策措施,指导数字技术构建智慧农业场景的行动实施｡在以数智技术为核心､智慧农业场景创新为目标､国家政策为指导方针的作用下,发挥数智技术在农业领域的最大价值｡智慧农业场景创新不仅需要国家的顶层设计,还需要多元主体协同推进,需要地方政府､科研机构､高校以及各类创新者协同合作,以跨学科､跨行业的协同意识进行集成创新和资源整合,最大程度地实现农业农村数据要素和技术创新成果的价值和潜力[12],构建多元主体共同推进新局面｡

3.2培养技术人才,构建跨学科交叉融合新机制

在数智时代复杂多变的背景下,单一学科的人才往往难以应对不断发展的时代,培养跨学科发展的农业技术人才成为解决这一难题的关键｡跨学科农业技术人才不仅需要具有农业种植相关的专业知识与技能,还需要具备计算机领域的专业知识,如物联网､大数据､云计算等相关技术,只有具备多学科交叉融合的专业知识才能让他们在面对复杂环境的挑战时灵活应对[13]｡增加在职人员的技能培训,提高他们的数字素养的体系建设[14],开设大数据分析､人工智能､区块链等新兴技术课程,使其了解如何在工作中熟练运用这些技术,促进他们快速学习､强化适应力的能力｡高校要重视人才培养目标的转变,实时观察市场的变化以及需求,调整学生的培养计划,使其能够实现理论与实践相结合,传统农业知识与数智技术专业知识相结合的培养方式｡培养出一批具备一定专业知识､数据传递､共享等技术能力的人才,输送到各大农业基地,促进智慧农业初级阶段的转变｡搭建教育平台,实现农业与其他领域的深度融合｡通过整合不同领域的教育资源,形成师资､课程､科研以及技术方面的合作交流,提供实际工作所需要的理论知识｡

3.3加大资源投入,构建智慧农业新体系

在数智时代的背景下,资源作为必不可少的底层保障,这对于智慧农业发展过程中技术开发､农业基础设施､人才培养等方面提供了必要的条件｡因此,从以下3个方面来增加资源投入｡国家要加强对智慧农业的补贴政策,减免相关税收[15]｡对规模化的智慧农业研究基地､高等院校､相关企业等提供资金进行研发,大力支持开发农业传感器､人工智能､智能决策模型等技术,完善农业智能化基础设施,扩大数智技术应用范围,实行可复制､可推广的模式与经验;银行能够为农业企业提供优惠贷款,扩宽融资渠道,减少企业研发数智平台的压力,建立金融体系｡如,湘潭农商行为湖南省蘑蘑哒实施了土地经营权抵押,优化了营商环境,形成金融机构与农村产权交易中心的合作,成功实现网上办理,为农村产权抵质押融资金融产品服务提供了创新举措｡因此,银行需要根据不同地区的农业类高新技术企业,并结合当地农业发展的实际情况,因地制宜的拓展融资渠道,开发出多样化的产品,推动农业企业的发展;建立农户与企业之间合作,交换双方资源｡如,农户提供给企业土地经营权,在经营期间,农户可进行种植监管,企业统一回收帮助销售,并帮助农户解决种植中的各种问题,企业与村集体将闲置土地改造成标准化的种植基地,企业可根据农户的出品量以一定价格的管理费用反哺村集体｡

参考文献:

[1]赵春江.智慧农业的发展现状与未来展望[J].华南农业大学学报,2021,42(06):1-7.

[2]崔宁波.智慧农业赋能乡村振兴的意义､挑战与实现路径[J].人民论坛,2022(05):26-28.

[3]郑倩,李鹏云,周迪.基于文献计量学的智慧农业研究现状及趋势分析[J].华中农业大学学报,2023,42(03):29-38.

[4]罗千峰,赵奇锋,胡雯.智慧农业的增效机制与包容性发展路径[J].中国流通经济,2023,37(09):3-10.

[5]刘长全.关于智慧农业的理论思考:发展模式､潜在问题与推进策略[J].经济纵横,2023(08):63-70.

[6]杨俊,马霆,郭丹.提升数字能力赋能智慧农业发展[J].华中农业大学学报,2023,42(05):282-288.

[7]李健.数字技术赋能乡村振兴的内在机理与政策创新[J].经济体制改革,2022(03):77-83.

[8]黄宇韬.云计算在智慧农业系统中的应用研究[J].中国农业资源与区划,2024,45(01):10,33.

[9]李利如,张孟.智慧农业物联网平台的多场景应用[J].中国农业资源与区划,2023,44(07):116,128.

[10]陈林蔚.区块链技术在智慧农业领域中的应用[J].江苏农业学报,2023,39(06):1358-1365.

[12]李建军,白鹏飞.我国智慧农业创新实践的现实挑战与应对策略[J].科学管理研究,2023,41(02):127-134.