電子信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用
時(shí)間:2022-08-29 10:38:59
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智慧農(nóng)業(yè)以信息、知識(shí)及裝備為核心要素,通過信息技術(shù)、智能裝備等與農(nóng)業(yè)的深度跨界融合,推動(dòng)人類對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)綜合管控能力的提升。與數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)不同的是,智慧農(nóng)業(yè)是數(shù)據(jù)、知識(shí)、模型、軟件、硬件等要素相互作用的結(jié)果,更強(qiáng)調(diào)機(jī)器裝備對(duì)農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)的智能化操作水平,因此各類電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)在機(jī)器裝備中的應(yīng)用對(duì)于智慧農(nóng)業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。2020—2022年連續(xù)3年中央一號(hào)文件均對(duì)信息技術(shù)與農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合應(yīng)用的重要性進(jìn)行了明確。在政策引領(lǐng)和規(guī)模經(jīng)營趨勢的驅(qū)動(dòng)下,我國智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)取得了長足進(jìn)步,如農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息獲取等方面的應(yīng)用已達(dá)到國際領(lǐng)先水平,在大田種植及養(yǎng)殖領(lǐng)域智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用等。但同時(shí),我國耕地細(xì)碎化問題突出,智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)投入的邊際效益低;不論是糧食作物耕種、畜牧養(yǎng)殖還是設(shè)施園藝的機(jī)械化水平整體較低;農(nóng)村信息采集終端等基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱等,很大程度上制約了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。電子信息技術(shù)擁有較高的應(yīng)用價(jià)值,在農(nóng)業(yè)、交通、建筑、教育等多個(gè)產(chǎn)業(yè)均有不俗表現(xiàn)。在國家戰(zhàn)略規(guī)劃引導(dǎo)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的當(dāng)下,切實(shí)應(yīng)用電子信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集成化、高效化、智能化等技術(shù)優(yōu)勢,促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展貼合國家對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的行動(dòng)計(jì)劃和戰(zhàn)略布局。農(nóng)業(yè)傳感器。一直以來傳感器在電氣測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,農(nóng)業(yè)傳感器是智慧農(nóng)業(yè)的信息之源,技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛且覆蓋面全。但當(dāng)前我國缺少具備核心技術(shù)的多功能一體化傳感器設(shè)備,且存在傳感器種類少、測試穩(wěn)定性差、實(shí)時(shí)傳輸水平和集成度低等不足。放眼國際,隨著技術(shù)、原理、材料、工藝等的突破,農(nóng)業(yè)傳感器已開始從物理量傳感向生物、化學(xué)信息感知邁進(jìn),傳感器的感知元器件也變得更加精密、便攜。
按照技術(shù)應(yīng)用需求,電子信息技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化和集成化為我國農(nóng)業(yè)傳感器匹配更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及分析能力提供了技術(shù)支持。海量的農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)需依托可以支撐龐大信息的數(shù)據(jù)庫和傳輸系統(tǒng),電子信息技術(shù)的快速發(fā)展沖破了特定數(shù)據(jù)載體的約束,借助無線通信和數(shù)據(jù)光纖進(jìn)一步為數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了便利條件。同時(shí)在新材料與技術(shù)的輔助下智能電子技術(shù)發(fā)展迅速,傳感器元部件逐漸朝更精密、便捷的方向推進(jìn),電子測量儀、積溫儀等檢測、分析農(nóng)作物生長環(huán)境濕度、溫度、土壤養(yǎng)分以及各項(xiàng)展現(xiàn)農(nóng)作物生長指標(biāo)的元器件在更加微型、集成的同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量及數(shù)據(jù)處理能力均得到提升,因此農(nóng)業(yè)傳感器的監(jiān)測結(jié)果也更加精準(zhǔn)。以土壤傳感器為例,土壤傳感器包括濕度傳感器、溫度傳感器、EC(基質(zhì)中可溶性鹽含量)傳感器及監(jiān)測pH值、氮磷鉀等的傳感器,能夠?yàn)檗r(nóng)作物種植生產(chǎn)、抗災(zāi)減災(zāi)提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。在傳感器配合數(shù)據(jù)采集器定點(diǎn)監(jiān)測和移動(dòng)測量的過程中,電子檢測技術(shù)發(fā)揮著重要作用。例如通過水質(zhì)的電阻率找到適合農(nóng)作物灌溉的地表水,或者通過釋放傳感器捕捉到的溫度、濕度等生長信息轉(zhuǎn)化成的電能量信號(hào)分析判斷土壤溫度、濕度,同時(shí)土壤氮磷鉀含量和pH值大小等方面的數(shù)據(jù)也能通過預(yù)先設(shè)定模型的對(duì)應(yīng)參數(shù)反演獲取。
農(nóng)業(yè)智能設(shè)備。農(nóng)業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)正在經(jīng)歷的“機(jī)器換人”大幅提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率,智慧農(nóng)業(yè)中的農(nóng)業(yè)機(jī)械與傳統(tǒng)人為操作和管理的農(nóng)業(yè)機(jī)械最大的不同在于,實(shí)現(xiàn)了操作無人化、儀器自動(dòng)化及管理智能化。電子信息技術(shù)具備的智能化和自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢可以解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中的諸多實(shí)質(zhì)性難題,電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)、高通信工程等也在促進(jìn)“智慧農(nóng)業(yè)機(jī)械”系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化方面的價(jià)值也將得到最大程度的呈現(xiàn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械可以通過電子通信協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)置提高自動(dòng)化控制水平,如通過GPS(全球定位系統(tǒng))技術(shù)和GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)為農(nóng)機(jī)機(jī)群制定最佳工作分配方案,便于中央控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)群作業(yè)速度和位置開展智能化管理。在應(yīng)用電子信息技術(shù)過程中,其本身構(gòu)建的電子設(shè)備工程管理模式能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,由此基于電子信息技術(shù)開展的農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)態(tài)化和模塊化設(shè)置可囊括多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理,從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)功能的集成,在實(shí)際生產(chǎn)過程中可制定適合農(nóng)戶自身的農(nóng)業(yè)機(jī)械管理模式。農(nóng)業(yè)機(jī)械的可視化控制以及良好的人機(jī)交互也是智慧農(nóng)業(yè)活動(dòng)不可或缺的,電子信息技術(shù)可充分利用電子監(jiān)視儀完善和發(fā)展當(dāng)前與農(nóng)業(yè)機(jī)械連接過程中的不完備細(xì)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)民與農(nóng)業(yè)機(jī)械的良好配合。在促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)質(zhì)量提升的同時(shí),農(nóng)機(jī)生產(chǎn)同樣值得關(guān)注。VR技術(shù)(虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù))可以仿真農(nóng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)過程,建立農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的三維立體模型,不論是農(nóng)機(jī)外觀尺寸的把握、產(chǎn)品精度的提升還是設(shè)備性能的優(yōu)化都可以在數(shù)據(jù)庫和相關(guān)軟件的配合下開展,為有效提高農(nóng)機(jī)質(zhì)量注入了新的動(dòng)力。圍繞農(nóng)業(yè)機(jī)械化從耕種向生產(chǎn)全過程延伸,由種植業(yè)向養(yǎng)殖、設(shè)施農(nóng)業(yè)全面拓展,進(jìn)一步提升智能農(nóng)業(yè)裝備及電子信息技術(shù)的應(yīng)用水平,還需開展農(nóng)業(yè)機(jī)械信息管理平臺(tái)建設(shè),管理平臺(tái)應(yīng)當(dāng)配有查詢、調(diào)度、監(jiān)測、計(jì)量、定位等功能,做好農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體適配及在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)應(yīng)用。綜上所述,電子信息技術(shù)結(jié)合智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)特征和發(fā)展需求給予農(nóng)業(yè)智能設(shè)備的可靠數(shù)據(jù)支持和充裕的技術(shù)應(yīng)用手段為我國大步邁入智慧農(nóng)業(yè)新時(shí)代提供了強(qiáng)有力的科技支持。當(dāng)前,德國、日本、英國等國農(nóng)業(yè)智能設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用廣泛。瑞士EcoRobotix公司研發(fā)的田間除草機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)雜草的快速檢測和監(jiān)測。投入使用后的除草機(jī)器人通過機(jī)器手臂精準(zhǔn)識(shí)別雜草特征參數(shù),除草劑的使用量大大下降,整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本得以下降。我國農(nóng)業(yè)智能裝備也已服務(wù)于播種、施肥、打藥、灌溉等多個(gè)環(huán)節(jié)。在湖北禾溢園種植專業(yè)合作社的智慧農(nóng)場里,M500巡航機(jī)測量好田塊數(shù)據(jù)后,智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)開始進(jìn)行農(nóng)田分塊和規(guī)劃,緊接著P100飛播機(jī)開始按照規(guī)劃方案播撒谷種,僅用一天的時(shí)間飛播機(jī)便可完成50余hm2農(nóng)田的播種任務(wù),整個(gè)過程農(nóng)機(jī)手只需“動(dòng)動(dòng)手指”。
目前,湖北禾溢園種植專業(yè)合作社已擁有各類新型農(nóng)機(jī)60多臺(tái),在移動(dòng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)APP上即可對(duì)無人機(jī)設(shè)備發(fā)出指令,不僅實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)輕簡化,也為進(jìn)一步加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)信息的高效、集約管理奠定了基礎(chǔ)。但值得注意的是,我國作物生產(chǎn)地域條件差異較大,農(nóng)業(yè)智能裝備還需持續(xù)地因地制宜地逐步完善。農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)。如今網(wǎng)絡(luò)已成為農(nóng)產(chǎn)品宣傳的“智囊”,眾多門戶網(wǎng)站都可以展示農(nóng)產(chǎn)品圖片、價(jià)格、生長環(huán)境等各方面信息,在農(nóng)戶與商家和各大平臺(tái)有效對(duì)接方面也取得了良好效果??梢姡瑧?yīng)市場和應(yīng)用需求整合有線電視通信網(wǎng)絡(luò)、電信信息網(wǎng)絡(luò)等形成的新的電子信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓展出的全新的用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)商業(yè)經(jīng)營模式顯著提高了農(nóng)產(chǎn)品銷量和利潤。同時(shí),在農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息服務(wù)個(gè)性化的推動(dòng)下,智慧冷鏈、保質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)調(diào)控、區(qū)塊鏈追溯、信用評(píng)價(jià)等構(gòu)成的農(nóng)產(chǎn)品智慧供應(yīng)鏈系統(tǒng)的構(gòu)建使得信息流、資金鏈、物流深度融合,推動(dòng)了農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)的系統(tǒng)化和集成化。以重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心為例。近日,重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心正式上線運(yùn)營,主要提供電商、物流配送、農(nóng)副產(chǎn)品購銷等服務(wù)。該展銷中心彌補(bǔ)斷層、無縫銜接,利用電子信息技術(shù)將生產(chǎn)端、運(yùn)輸端和終端客商進(jìn)行了完美融合,搭建起的覆蓋“縣、鎮(zhèn)、村”三級(jí)的運(yùn)營體系數(shù)據(jù)資源的共享為當(dāng)?shù)仉娚剔r(nóng)產(chǎn)品充分展現(xiàn)地域特色優(yōu)勢、快速搶占市場份額提供了新的發(fā)展契機(jī)。與傳統(tǒng)環(huán)節(jié)復(fù)雜、單個(gè)個(gè)體多、農(nóng)產(chǎn)品流通效率低的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈相比,通過電子信息技術(shù)賦能的重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心最大限度地實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)時(shí)高效將農(nóng)產(chǎn)品配送到消費(fèi)者手中,為當(dāng)?shù)卣麄€(gè)電商農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的優(yōu)化和各地農(nóng)產(chǎn)品電商管理模式的更新貢獻(xiàn)了重要力量。電子信息技術(shù)跨產(chǎn)業(yè)、跨學(xué)科融合,已逐漸成為各國發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。面對(duì)復(fù)雜的國際戰(zhàn)略環(huán)境和戰(zhàn)略格局,電子信息技術(shù)在促進(jìn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè),賦能農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化方面是不可或缺的好幫手。電子信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中多方面的應(yīng)用,加快了我國從“藏糧于地”到“藏糧于技”的步伐,對(duì)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
作者:付暉 單位:江西省電子信息工程學(xué)校