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    “互联网现代农业”现状及关键技术分析
    作者:管理员 发布于:2022-09-09 17:53 文字:【 】【 】【
    摘要:国务院出台的《关于积极推进互联网行动的指导意见》对互联网现代农业给出了详 细的阐释:利用互联网提升农业的生产、经营、管理和服务水平,着力培育一批网络化、智能 化、精

      国务院出台的《关于积极推进“互联网”行动的指导意见》对“互联网现代农业”给出了详 细的阐释:利用互联网提升农业的生产、经营、管理和服务水平,着力培育一批网络化、智能 化、精细化的现代“种养加”的生态农业新模式,形成示范,带动效应,加快完善新型农业生产 经营体系,培育多样化农业互联网管理服务模式,逐步建立农副产品、农资质量安全追溯体 系,促进农业现代化水平明显提升[2]。 “互联网现代农业”要实现的是农业产业的跨越式发展,不是简单地将互联网接入农业, 而是要成功地将互联网和社会资本带入驱动农业发展的轨道。“互联网现代农业”一方面促进 专业化分工、优化资源配置、降低交易成本、提高劳动生产率,另一方面通过实时化、物联 化、智能化等手段,为农技推广、农村管理等提供精确、动态、科学的全方位信息服务,推动 现代农业的跨越式发展[3]。 发展“互联网现代农业”,推动农业全产业链的改造升级,需要综合运用物联网、云计 算、大数据等现代信息技术[4],加快推进农业信息化发展进程,以期达到优化资源配置、提 高劳动生产率、保证农民增收增效以及实现农产品质量安全追溯等目标。主题框架及设计的关 键技术如图 1 所示。 2 国内外研究现状 随着信息技术在农业领域的广泛应用,农业信息化加快了农业发展方式的转变,推动了现 代农业的建设。目前,各国农业的发展趋势均是加快推进信息化发展进程,促进现代化和信息 化融合[5]。 英国政府 2013 年启动“农业技术战略”,其重心是使用“大数据”及信息技术提高农业的生 产效率;美国从上世纪 90 年代就开始了农业信息化的建设,利用网络技术和自动控制技术已 经实现了社会化共享农业数据资源;法国的农业信息数据库目前已经十分完备,正在着力构建 “大农业”数据体系;德国积极扶持数字农业并投入大量的资金来开发农业技术,同时扶持一些 大型企业进行牵头研发;在日本,网上农场受到青睐,其经营模式是消费者租用农场的地块并 与农场主签约,支付相关费用,下单种植喜欢的农作物,还可以实时查看作物的生长情况。 国内农业正在发生巨大变革。 在农业大数据[6]方面,2013 年由山东农业大学牵头成立了国内第一个农业大数据产业技 术创新战略联盟,专门研究农业大数据的应用。 在智慧农业[7]方面,南京某物联网公司为某农场开发的物联网技术应用系统,利用温 度、湿度和视频等各类传感器采集数据,实时地绘制出比较容易理解的数值空间分布场图,同 时,操作人员通过设备就能实时了解和掌控蔬菜的管理。

      在农产品溯源[8]方面,北京市农业局采用的食用农产品质量安全溯源系统,其主要功能 是对食品的生产、包装、储运以及销售的全过程进行信息跟踪,一定程度上保证了农产品的安 全。 在农产品安全[8]方面,北京派得伟业科技发展有限公司为北京市大兴区农委提供了农产 品质量安全监管系统服务,对大兴区主要农产品进行监管,形成了“源头可追溯、流程可追 踪、信息可查询、责任可追究”的完整的农产品安全监管体系。 3 涉及的关键技术与应用热点 发展“互联网现代农业”需综合应用多种技术,目前,推动发展“互联网现代农业”涉及的 关键技术及应用热点主要包括以下几个方面。 3.1 物联网技术 物联网(The Internet of Things,IOT)其实就是物物相连的互联网,是互联网的延伸和扩 展。目前大家公认的物联网[9]是指一种广义上的巨型网络,其依据事先约定的协议,利用射 频识别(RFID)、全球定位系统(GPS)、激光扫描器和各种感应器等信息传感设备,将任何 种类的物品与互联网相连接并进行信息交换和通讯,以实现智能化的识别、定位、追踪、监控 以及管理。物联网有三个组成部分即感知层、网络层和应用层,具备全面感知、可靠传送和智 能处理的基本特征。 目前,物联网技术已经在农业、电力、城市、家居、医疗、环保、交通和物流等领域得到 了广泛应用。 3.2 云计算技术 云计算(Cloud Computing)本质上是一种商业计算模型[10],是传统的计算技术以及网络 技术发展到一定程度的产物,其宗旨是利用网络将成本相对较低的计算实体整合成具有强大计 算能力的系统,从而减轻终端的处理负担并使其享受更多的云端服务。具有虚拟化、按需动态 分配资源、高可靠性、经济性、需求服务自助化、分布式、资源池化等特点。利用该技术,人 们无需了解具体的技术细节就可以通过网络方便地、高效率低成本地获取所需的资源和服务, 比如获取强大的计算能力、存储能力以及软硬件资源等服务。 在发展现代农业的过程中,利用云计算技术能够实现信息存储和计算能力的分布式共享, 为海量信息的处理分析提供强有力支撑,为农业进行创新性科学研究提供各种资源基础;利用 云计算技术,用户只需通过已有的移动终端如手机和电脑等设备,就可随时随地获取云中相关 信息或服务,从很大程度上降低了基础设施的建设成本,适合在农村中应用推广。 3.3 大数据技术

      对于什么是大数据目前还没有统一的定义标准,但其核心思想和本质是一致的。大数据一 般指无法在人类可以承受的时间范围内,运用一般的常规软件工具来捕捉、管理及处理的数据 集合,且具备典型的 3V 特征,即规模性(Volume)、多样性(Variety)和高速性 (Velocity)。大数据主要解决的问题是海量数据的搜集、存储、计算、挖掘等,从中获得有 价值的信息,发现其中蕴含的知识并予以利用,以便进行科学预测和正确决策。 农业大数据[11]是指,大数据技术在农业领域的专业化应用,其具有大数据的共性,也具 有农业的特性。依据来源领域的不同,农业大数据包括生产过程管理数据,农业资源和生态环 境管理数据,农产品与食品安全管理数据,农业装备与设施监控数据等。通过综合分析和利用 不同的数据,能够及时科学地解决相应问题,切实保障每个参与者的利益。 总之,发展“互联网现代农业”的主要任务之一就是利用大数据技术和云计算技术,统一 相关的标准和规范,对农业数据资源进行优化整合,以实现数据共享,提高数据利用率;另一 主要任务是依托大数据技术及相关分析处理技术,积极建设农业大数据平台,构建相应的体 系,辅助农业全产业链的各个过程[12]。 3.4 3S 技术 3S 技术即 RS(Remote Sensing,遥感),GIS(Geography Information System,地理信息 系统),GPS(Global Positioning System,全球定位系统)[13]。在发展现代农业的过程中, 单纯应用 3S 技术中的某一种技术通常不能满足需要,需将 3S 技术有机结合成一个整体用于具 体实践中。 遥感技术(RS)是一种综合性的空间信息获取技术。利用 RS 技术,可以感知土地资源信 息的变化;可以监测不同阶段农作物的生长情况,进而采取相应措施;可以预估农作物产量, 进而实施宏观调控;还可以评估灾害造成的农作物损失情况,进而采取相应生产自求措施。 地理信息系统(GIS)是一种集采集、储存、分析处理和直观描述有关地理分布数据为一 体的综合性信息技术系统。利用 GIS 具有空间信息可视化的特点,制作农田信息专题图实现对 农田信息的直观展示,比如制作病虫灾害覆盖图等。 全球定位系统(GPS)是一种可以提供实时、定时、全天候和全方位的三维导航和定位服 务的系统。利用 GPS 具有实时定位及精确定时的功能,可以实现实时地对农田的水分、肥料 和病虫害等描述和跟踪,进而使农业机械将水、肥料和农药作用到具体准确的位置。 3.5 农产品质量安全溯源技术 农产品质量安全溯源是指利用互联网等技术手段实现农产品“从农田到餐桌”的各个环节均 可追溯和监管,农产品生产、加工及销售等每个环节的信息均可通过网络向消费者公开。农产 品质量安全溯源涉及的关键技术包括信息标识技术、各个环节的信息采集与交换技术、信息查 询技术等[14-15],本文着重介绍信息标识技术。

      ⑴ 一维码 一维码是应用最多最广泛的条码,其优点是价格便宜,识别速度快、操作能力强,对于应 用环境要求较低,有利于实现商品快速流通。目前,在农业领域应用最多的一维码编码体系是 GS1 体系,比如 GS1-128 码。但一维码也有其自身的缺点,比如信息容量较小,对数据库支持 的依赖性较强。 ⑵ 二维码 二维码采用矩阵式存储,相对于一维码而言,它具有信息容量大、纠错能力强、支持加密 技术、译码可靠性高、防伪功能强、编码范围广。采用二维码作为标识技术要解决的关键问题 是编码与解码,在编码与解码过程中,必须要考虑溯源信息防伪造以及溯源信息内容的防篡改 等问题。 ⑶ RFID 技术 RFID 技术又称射频识别技术,俗称电子标签,克服了条码技术必须采用人工的方式近距 离读取的缺点。RFID 是一种自动识别技术,无需接触,其基本原理是通过射频信号实现自动 识别物体并获取相关数据。该技术在农产品溯源中应用较为广泛,缺点是价格贵。 ⑷ 生物技术 近些年基于生物特征的识别技术[16]也已成为了研究热点,因为其具有稳定、便捷、不易 调换或丢失等优点,弥补了传统识别方法存在的易丢失、易被伪造和破解的缺点。目前,已被 提出用于家畜个体标识的生物特征识别技术有 DNA 标志技术、自体免疫性抗体标签、超微分 析、鼻纹、虹膜识别、面部识别等。 4 “互联网现代农业”发展中存在的问题 近年来我国虽然在智慧农业方面取得了一些成果,但在技术、管理以及生产效益等各个方 面与发达国家相比都存在着一定差距,面临的主要问题归纳为以下几个方面: ⑴ 互联网农业信息平台缺乏。农业信息平台是从业人员发布和获取相关信息的一个重要 工具,农业现代化发展在某种程度上与平台是否完善有很大关系。 ⑵ 农业信息技术水平及农业从业人员整体水平较低。没有完全将各种智能设备投入使 用,农业现代化的发展水平也不高。缺少信息化专业人才,农民的知识水平较低,拥有的网络 知识也相对匮乏。 ⑶ 农村物流营销平台建设滞后。农村的物流快递业普遍存在小、散、弱的特点,而且服 务也不到位,配送区域覆盖面不全,不能满足农村对电子商务日益增长的需求。

      ⑷ 农产品质量安全追溯体系不完善。我国农产品质量安全基础薄弱,问题时有发生,形 势不容乐观。一个重要原因是经营主体责任落实不到位,流通链条长、环节多,质量安全难以 保障 。 5 发展“互联网现代农业”的对策建议 为提高互联网技术在农业领域的自主创新能力,促进农业生产的高效、快速发展,同时针 对当前“互联网现代农业”发展中存在的问题提出以下建议。 ⑴ 大力发展智慧农业。运用大数据、物联网、云计算等技术,促进传统农业生产升级, 提高农业生产各个环节的智能化程度,做到农作物的生长环境可检测,生产加工过程可精细 化、自动化控制,农产品质量可追溯,在一定程度上解决农产品食用安全性问题。 ⑵ 加快推进农业信息平台和物流营销平台建设进程。整合现有农产品物流信息,利用信 息化带动物流的现代化,建立农产品供需交流平台,建设完善的服务体系和物流配送体系,扩 大农村物流网点规模,积极推动农村电子商务发展,升级农产品的销售模式。 ⑶ 提高农业信息技术水平和从业队伍整体知识水平。以互联网为工具和手段,提升智慧 农业的软硬件水平,普及和应用先进的农业生产技术和管理方法,进一步提高农业生产效率。 此外,培养农村互联网相关的专业技术人才,使他们成为新型职业化农民。 ⑷ 完善农产品质量安全追溯体系。建立一个完善的农产品质量安全追溯体系,对农产品 整个流通环节中每个节点的信息进行数据采集、记录、统计分析,从而实现来源可追溯、去向 可查证、责任可追究、市场可管控的目的。 6 结束语 综上所述,“互联网现代农业”是一种新的经济形态,通过将物联网、云计算、大数据等 信息技术与农业全产业链的每个环节充分融合,改变了传统农业的生产方式,不但可以提升生 产效率、提高产量和质量,而且可以实现农业生产过程信息化、智能化、精准化,实现从传统 农业向现代农业的转型。 目前“互联网现代农业”发展迅速,但仍存在一些问题,例如农业信息平台缺乏、农产品 物流营销平台滞后、从业人员信息技术水平低等问题。面对问题,必须寻找推动现代农业发展 的路径,如:大力发展智慧农业,加快推进农业信息平台和物流营销平台的建设进程,提高农 业信息技术水平和从业人员知识水平,完善农产品质量安全追溯体系等。相信随着互联网技术 在农业领域的不断突破,必将给农业的发展带来巨大的经济效益和创新效率,“互联网现代农 业”也必定成为中国农业未来发展的主流模式。 参考文献(References):

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    脚注信息
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