01智慧农业的内涵

智慧农业，是可以利用5G、人工智能、物联网、大数据等技术，通过自动控制、无人驾驶技术和农业机器人进一步解放生产力，以无人化为特征，实现农业全产业链的智能化。它是指建立在数字农业和 农业基础上的全新农业生产方式与生态系统。

智慧农业萌芽于发达国家，以美国为代表的发达国家有很多发展智慧农业的有利条件。首先，他们大多是大型农场进行农业生产，这种大型农场一方面基础设施良好，另一方面容易将农业科技进行应用。其次农业从业人员普遍接受过高等教育，这使得智慧农业首先萌芽于发达国家。年以来，我国智慧农业的发展目标逐渐明朗。随着农业供给侧改革的深入，我国各地政策更加注重产品的品质，新型农业企业不断增加。此外互联网产业发展迅猛，5G、物联网、云计算、大数据、人工智能在各个行业的应用愈加成熟，智慧农业必将迎来爆发。

02国内智慧农业发展现状

年中央一号文件指出开展国家数字乡村试点，要加强现代农业设施建设，依托现有资源建设农业农村大数据中心，加快物联网、大数据、区块链、人工智能、5G等现代信息技术在农业领域的应用。强化全过程农产品质量安全和食品安全监督，建立健全追溯体系。

年农业农村部一号文件提出开展数字农业农村建设。实施数字农业农村规划，整合资源建设农业农村大数据平台，建设重要农产品全产业链大数据和数字农业创新中心，开展数字农业试点，加快物联网、人工智能、区块链等技术集成应用。深入推进信息进村入户，实施“互联网+”农产品出村进城工程。

(1)农业物联网现状

物联网采集信息设备硬件典型结构

国内物联网芯片厂商还没有针对农业生产设计开发物联网芯片。我国已经开始重视农业物联网和芯片技术发展，发布了多项支持政策。在农业农村部等相关部门颁布的《“十三五”农业科技发展规划》主要农业领域关键突破技术和核心指标任务中明确要求，农业物联网国产处理器芯片与传感器核心部件市场占有率达到30%以上《农机装备发展行动方案(-)》提出，到年，机械化率要提升至75%以上，关键零部件自给率达到50%左右。工业和信息化部于年就颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》指出，加快云计算、物联网、大数据等新兴领域核心技术研发，开发基于新业态、新应用的信息处理、传感器、新型存储等关键芯片及云操作系统等基础软件，抢占未来产业发展制高点。

(2)农业人工智能现状

年7月国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确提出“发展智能农业，建立典型农业大数据智能决策分析系统，开展智能农场、智能化植物工厂、智能牧场、智能渔场、智能果园、农产品加工智能车间、农产品绿色智能供应链等集成应用示范”。

目前，人工智能正逐步应用在农业领域。在农业病虫害防治过程中，采用智能算法对数据进行分析，从而准确预测出病虫害的发生周期与病虫害种类，进而指导农民部署相关的防治措施;通过实时监测农作物的生长情况及其环境状况，定时采集图像、红外影像，分析计算农作物的生长情况和环境状况，分析处理气象预报数据、白癜风和环境变化数据，预测出农作物的生长走势，并制定相应的生产措施;农业机器人通过智能算法，实现在作业区自主导航，规划行驶路径，自动完成作业动作，可有效降低劳动力成本。

(3)农业大数据现状

年12月29日，农业部以农市发〔〕6号印发《关于推进农业农村大数据发展的实施意见》。该《意见》深刻认识发展农业农村大数据的在我国的重要意义、明确了农业农村大数据要发展的方向和实施进度安排、加强组织领导和把握大数据发展的重点领域。

大数据首先可以应用在生产过程数据管理， 化监测整个生产过程，根据海量数据智能化决策，科学化管理和调控。其次可以进行农业资源的数据管理，把土地资源、水资源、农业生物资源、生产资料等进行统计分析，合理运用资源。还可以通过大数据来进行环境数据管理:土壤、大气、水质、气象、污染、灾害等。需要进行全面监测、 管理。 大数据可以统计有关农产品与食品安全数据，例如产地环境、产业链管理、产前产中产后、储藏加工、供应链与溯源系统等数据。通过这些数据的整理分析， 种植和售卖，预测趋势，获得 效益。

(4)5G在农业方面的应用现状

年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。我国正式进入5G商用元年。

伴随5G技术和物联网的发展，将其应用在各行各业将会引起新一轮的技术革新。对于智慧农业来说，如何运用5G和物联网技术让农业生产更加便捷，提升数据传输效率、降低功耗和成本等问题成为国内外研究的热点。例如运用5G技术可以让无人机飞的更高，数据采集更加 。5G可以提高数据传输效率，实时监测系统可实时区分农机作业类型，实时记录农机作业量，统计阶段性作业总量，实时监管农机作业地点，跨区作业区分和统计等。

(5)国内近期智慧农业科研专利

基于高分卫星的智慧农业服务系统及方法

厦门精图信息技术有限公司

田瑜基，姚术林，邱祥峰

一种智慧农业医生管理系统及方法

四川大学

陈媛媛，齐旺，卢铮，万虎

一种智慧农业物联追溯系统

山东几何物联科技有限公司

李勇

预测温室作物蒸腾量的方法及系统

中国农业大学

李莉，陈士旺，孟繁佳，杨成飞，汪懋华

一种基于物联网的智慧农业系统

北京中科中投智慧城市科技有限公司

朱成礼，刘惠铭

03国外智慧农业发展现状

(1)美国

20世纪80年代初，美国提出智慧农业的构想。20世纪90年代初，全球定位系统应用到农业生产领域。年，美国市场上已开始提供一种名为“绿色寻求者”的手握式遥感器，在庄稼地上走一圈就能显示每0.4平方米的庄稼目前的肥料、水分等情况。

美国“气候看守者(ClimateMinder)”公司开发的草莓生长实时监控设备。设备传感器负责测量土壤中的盐分和水分等，物联网采用射频识别的电子标签，把数据发送到“气候看守者”的网络服务器。农民可以访问网站，实时观察草莓温室的各项数据；“超级农作物(CropX)”是来自美国硅谷的创业公司，其主要产品是探测土壤参数的硬件，并用软件向农民们显示有关数据，旨在建立“土壤物联网”。该公司的硬件产品包含的重要传感器有3个，分别负责收集地形信息、土壤结构和含水量，以决定土壤对水的需求是多少。“超级农作物”公司用移动应用客户端把云计算结果发送给农民，农民就可以得知不同区域土壤所需的灌溉量。

(2)日本

日本政府高度重视农业物联网的发展。日本早在年底就已开发农业网络多个，计算机在农业生产部门的普及率已达到93%。年农业物联网被列入日本政府计划。截至年全日本已有一半以上农户选择使用农业物联网技术。

日本北海道大学的野口教授研究室与大型农业机械制造商Yanma正在共同研发无人拖拉机。该拖拉机可以根据预先指定的工作内容和场所进行信息自动化作业，并通过GPS接收和传输信息，实现多台协作作业，其行走误差仅为5cm；快速发展的图像解析技术在农业中正越来越多地用于果实的自动分拣，如日本静冈县农户利用开源AI引擎“TensorFlow”尝试对黄瓜的自动分级选果，目前识别精度己达到70%以上，这类智能机器人在不断试错和学习中提高分拣精确度。

(3)德国

根据农民联合会的统计数据显示，和年比较，名德国人仅依靠一个德国农民即可供养，这一数字翻了接近3倍。德国政府大力支持开发农业技术，在农业技术上投入大量的资金，同时还激励大型企业带领研发“数字农业”技术。根据德国机器和装备制造联合会的数据显示:德国年农业技术开发上投入了大约54亿欧元。

年，德国电信研发出大数据奶牛养殖监控技术，把温度计、传感器等相关设备安装在养殖场，农民通过这些设备可以监控奶牛的生活信息，包括受孕、产仔的时间等其他信息，养殖户的可以轻松自如的在手机查看养殖场相应的数据信息。

04我国智慧农业的发展存在的问题

(1)智慧农业科研体系不健全，推广能力不足

首先，我国众多科研机构缺乏统一指导，没有明确的科研分工。这导致许多机构的小课题重复，而大课题难以系统化合作完成。其次，我国的科研推广力度也不够，虽然美国仅有一万左右的推广人员，但是素质很高。能够 的把实验室的新技术推广给农民。没有足够的推广，这导致科研机构不能获得大规模的生产数据，难以确定农业科技系统的标准参数。

(2)缺乏高素质新型人才，职业农民的教育体系不健全

目前我国农民的素质整体而言还不太高，他们大多对互联网的信息技术的应用不了解，也没有运用新技术的意识，对新技术的接受能力比较低。社会也缺乏相对应的培训机构，农民的素质难以得到提升，这严重影响了新技术的应用普及。

(3)人口老龄化

从年到年是人口老龄化的高峰阶段。在此期间，我国60岁以上老年人口总数将由2.3亿上升到4.1亿。占总人口比重将从15.6%上升到25.8%，人口老龄化达到高峰期。现在的80后、90后和00后，大部分人不愿意从事农业工作。而再过些年，老一辈的人干不动农活的时候，会出现劳动力短缺的状况。

05促进我国智慧农业发展的战略对策

(1)健全农业科研体系，加速科研成果的落地

建立全国农业科研的组织体系，对智慧农业的研究进行分工整合。减少重复研究，优化资源共享。广泛收集农业的相关数据和存在的问题。让学校、科研机构、农民三者统一起来，实现信息的交流共享。政府应当加大对智慧农业的资金和人才的投入，加快新技术和农业的结合。

(2)提高农民素质，健全农民教育体系

加强对农业现代化的宣传力度，可以在电视、报纸、广播为广大农民进行知识普及。设立专门的学习机构，让现在农民不断地学习新技术的应用。另外，积极培养新一代的职业农民，让科研成果落地开花。改变农业“累、脏、险”的负面印象。让农业以有科技含量的、收益良好的行业形象出现，吸引年轻人加入，改善农民超老龄化现象，并提高农民的科学文化水平。

(3)推动农业服务业的发展

推动智慧农业的发展，关键是要营造一种可持续发展的氛围。针对智慧农业的发展过程，不仅要对信息技术高度重视，而且还要因地制宜的设计智慧方案，借此推动农村服务业的发展。

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