蒸汽機的廣泛使用，引發了第一次工業革命；電力的發明，改變了人們的生活方式；原子能、電子計算機、空間技術和生物工程的發明和應用，深刻影響了人類生活方式和思維方式。隨著物聯網、人工智慧、大數據、區塊鏈等技術的滲透、介入，傳統農業也正在經歷新科技的變革和洗禮，向著以信息為生產要素的智慧農業邁進。
智慧農業，也可稱為農業智慧化，是經由數字農業、精準農業等名詞逐漸演化而來。傳統農業中的生產要素包括土地、動植物、生產工具，智慧則意味著把數據、系統、智能裝備這些要素融入進去。因此，智慧農業是現代科技尤其是信息技術與傳統農業深度融合形成的數位化農業方式。它是現代農業的高級形式，也是農業信息化發展的高級階段，數位化、集成化、智能化是其最主要的特徵。智慧農業依託的是現代信息技術和先進裝備條件，在生產過程中尋求的是精準感知、智能控制、智慧管理，追求的是更高的資源利用率、更高的勞動生產率、更好的農業從業體驗感，以及農產品附加值的更高提升。按領域來劃分，智慧農業囊括智慧種植、智慧養殖、智慧加工等多個生產類型。按照應用場景則體現在智慧溫室、智慧農場、智慧養殖場、智慧牧場等多場所類別。
智慧農業生產體系首先依賴於物聯網感知技術，這一技術實現的前提是現代農業設施的搭建，包括智能控制設施和感知設施。以溫室場景為例，電動遮陽系統、電動頂開窗、風機、濕簾、補光系統、灌溉系統等統稱為溫室的智能控制設施。溫室感知系統則包括自動攝像頭和傳感器等多種數字觸角。攝像頭負責拍照，不同種類的傳感器對溫室內各種環境要素進行檢測，配置的傳感器包括二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、光照傳感器、水質傳感器、植物生理數據傳感器等。在大田種植中，還配置氣象站，實時監測小氣候環境中的光照、風速、降雨量、大氣壓力、土壤水分、晝夜溫差等參數。此外，接入大田種植物聯網的感知設施還有無人機、搭載傳感器、數位相機、多光譜相機、高光譜相機、熱成像儀、雷射雷達等，利用遙感技術，收集農田作物長勢、病蟲草害、生長環境等農情信息，以實施精準施藥或精準撒播。
除了物聯網感知技術，智能裝備技術也是智慧農業發展的關鍵。智能裝備屬於智能控制設施單元，它融合AI、5G、邊緣計算、新型人機互動等新技術，也在推動著農業轉型升級。以農業機器人為例，主要有除草機器人、施肥機器人、育苗機器人、授粉機器人、捕撈機器人、擠奶機器人、採摘機器人、噴藥機器人、包裝機器人等。相較於傳統工業機器人，農業機器人屬於特種機器人，具有作業環境複雜、作業對象特殊等應用特徵，融合人工智慧技術，將不斷向智能化、高效率、高安全、高靈活度方向升級。
在智慧農業應用場景里，農業設施配置好了，它們是如何依據數據進行智能化的操作呢？這些數據通常被收集傳輸至農業物聯網的伺服器，也就是我們所說的物聯網雲平台。它依託系統軟體，接管農業生產環境的控制權。平台系統中會設置一個適合作物生長的科學參數，根據設定好的參數，在系統軟體的指揮下，智慧控制設施自動開啟加濕、減濕、加溫、補光、通風、殺蟲等。通過物聯網感知技術收集上來的數據，融合大數據、雲計算技術，還可以用來構建農業知識系統，包括農作物種植參數、農業資料庫、農作物指標體系、農業水平評價、農作物長勢監測、農業災害監測等平台。利用計算機視覺、深度學習、知識圖譜等技術方法，可以研究動植物生產監測、識別、診斷、預測、模擬與調控的數據模型和知識模型，進而為農作物栽培、產量預測、在線評估、智能化控制等提供依據。
此外，智慧農業以新技術為基礎，以跨界融合為方向，不斷延伸著農業的產業鏈條，實現農業生產全過程的數位化，包括農業生產經營主體數位化管理、農產品加工信息化、農產品電子商務、農產品倉儲數位化、農產品質量安全數位化等。
2022年中央一號文件提出，要大力推進數字鄉村建設，推進智慧農業發展，促進信息技術與農機農藝融合應用。在江蘇，智慧農業的應用場景正加速落地，越來越多的智能設備融合信息技術在田間地頭、溫室魚塘、園區農場等應用場景中大展身手，為農業生產注入澎湃的科技動力。在太倉的生態農業園，智慧養魚成了時尚，通過建設五大在線監測系統，實現養殖水體智能調節、水生動物疫病在線診斷、供應鏈的在線追蹤等。在太湖現代農業示範園的智慧大田，灌溉站設置有39個配套監控及智能閥門，依託著土壤溫度、濕度、PH等傳感器時刻監測著大田環境，結合風向、風速、空氣溫濕度、輻射和降水量等氣象數據，實現1156畝大田的精準化種植和可視化管理，通過智能收割機和智能拖拉機，實現收割路逕自動規劃以及遠程無人作業，像犁耕、旋耕、耙田、深松、播種、整地、開溝等。蘇州正在進行智慧育種行動，依託農業高企，利用AI自動成像識別系統、種苗自動吹除系統和植物機械抓手，實現自動補苗，建設自動播種流水線，8小時可播種100萬粒種子。常熟國家農業科技園區智能溫控室，9個溫室的監控參數及溫室內作物生長的監控畫面同時在一張巨大的LED屏幕上實時顯示，自動記錄歷史數據並生成走勢圖，13種傳感器負責收集數據，實時監控溫室內的環境參數，遠程調節溫室內植物的生長環境以達「最優」。在鹽城射陽，北斗衛星導航、人工智慧遙控、機械自動收割等輪番上陣，無人收割機自行開啟作業模式，麥子質量數據同步傳到監測中心。
江蘇高度重視智慧農業發展，農業科技進步貢獻率持續保持全國領先，在加快推進智慧農業發展的進程中，湧現出一批創新團隊、產業聯盟、研究中心、試驗區等智慧農業新技術平台載體。江蘇目前已形成覆蓋種植業、畜牧業、漁業等35類60多個行業的農業農村管理服務信息化業務系統，其中，「智慧動監」信息系統應用覆蓋全省，農產品追溯平台已有1.4萬多家生產經營主體入網，耕地質量管理信息系統在全國得到推廣應用。建成全國農業農村信息化示範基地12家、數字農業新技術應用類省級數字農業農村基地158個，全面完成國家農業物聯網區域試驗工程建設，構建形成水產養殖、設施園藝、畜禽養殖三大重點領域農業物聯網服務平台。
智慧農業建設是一個長期、複雜的過程，需要穩紮穩打，步步攻堅。「十四五」時期，江蘇將繼續加快信息化基礎設施建設，著力加強核心農業傳感器和高端農業智能裝備、智能算法模型、感知元器件和應用系統軟體的創新研發。重點建設一批智慧農場、智慧牧場、智慧漁場，推動智能感知、智能分析、智能控制技術與裝備在農業生產中的集成示範應用，進一步推進多場景下的無人農場試點。
來源：《群眾·大眾學堂》2022年第3期
作者：陸麗娜（作者系江蘇省科學技術情報研究所產業技術中心副研究員）
責任編輯：王昆鵬