張育斌，張 倩，王志琴，翁國權，鄭興華

(1.浙江省寧海朝宇智慧農(nóng)業(yè)科技園，浙江 寧波 315602;2.寧波大紅鷹學院，浙江 寧波 315175;3.快速制造國家工程研究中心節(jié)水工程實驗室，陜西 西安 710049;4.西安交通大學，陜西 西安 710049)

全國在推進城鎮(zhèn)化的過程中，部分地區(qū)“城市病”問題日益嚴峻，為解決城市發(fā)展難題，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，目前我國全面開啟了智慧城市建設［1］階段。建設智慧城市和城市可持續(xù)發(fā)展需要解決人與自然的協(xié)調(diào)共生，這需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，需要用現(xiàn)代科學技術改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，讓傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)從靠天吃飯、靠環(huán)境吃飯中解脫出來，這就要發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)［2-5］。

“智慧農(nóng)業(yè)”目前還沒有標準定義，相關學者和專家認為，智慧農(nóng)業(yè)就是充分應用現(xiàn)代信息技術成果，集成應用計算機與網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及專家智慧與知識，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠程診斷、遠程控制、災變預警等智能管理，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級階段?？梢哉f，信息農(nóng)業(yè)建設進程快慢、成果大小，決定著新農(nóng)村建設的進展和成效，所以實施智慧農(nóng)業(yè)建設無疑是具有重要歷史意義的民生工程。

為了解寧波市智慧農(nóng)業(yè)建設情況，制定了《農(nóng)業(yè)領域智慧化需求調(diào)研問卷 (企業(yè)篇)》，在全寧波地區(qū)通過網(wǎng)絡調(diào)查和走訪形式，發(fā)出300份問卷，收回有效問卷287份，對寧波市智慧農(nóng)業(yè)建設現(xiàn)狀、應用需求與資費接受度進行調(diào)研，針對存在問題，提出對策建議。

1 現(xiàn)狀

1.1 智慧農(nóng)業(yè)建設宣傳力度不夠

在調(diào)查智慧農(nóng)業(yè)熟知度中，有35.4%調(diào)查者選擇“聽說過，但是很不了解”，64.6%選擇“從來沒有聽說過”，無1人選擇很熟悉了解智慧農(nóng)業(yè)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大部分人是通過電視、網(wǎng)絡和聽朋友說的接觸智慧農(nóng)業(yè)，其中網(wǎng)絡和朋友介紹方式占到60.7%。

1.2 基礎設施建設參差不齊

信息技術在當今世界已經(jīng)相當普及，寧波的6區(qū)5縣 (市)中網(wǎng)絡技術相當普及，全市的基礎建設發(fā)展較快，2559村全都通了電話［6］。但寧波市的基礎農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡還存在設施參差不齊、設備低下、帶寬不足、網(wǎng)速慢等弊端。

1.3 智慧農(nóng)業(yè)建設應用不明顯

智慧化技術在農(nóng)業(yè)領域的應用都只涉及一般的領域，分布比例較均等。調(diào)研結果顯示，19.5%想應用于農(nóng)業(yè)資源管理，19.3%想應用于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理，20.5%想應用于生產(chǎn)過程管理，19.5%想應用于農(nóng)產(chǎn)品與食品安全，21.2%想應用于農(nóng)業(yè)裝備與設施。信息化被渴望應用于寧波農(nóng)業(yè)的各個領域，尚未見特殊的應用領域。

1.4 智慧農(nóng)業(yè)的建設意識未跟上

智慧農(nóng)業(yè)是新生事物，其技術含量高，發(fā)展不僅需要技術開發(fā)人員，更需要有一支高素質的管理人員隊伍。對智慧農(nóng)業(yè)推廣發(fā)展需解決的問題調(diào)研結果顯示，83%的企業(yè)選擇產(chǎn)品的費用和技術問題，只有17%關注產(chǎn)品的服務問題;對農(nóng)業(yè)智慧化后有可能出現(xiàn)的問題，31%關注了收費問題，分別有29%和35%計劃項目關注了信息真實性和設備穩(wěn)定性，僅有5%的人考慮個人隱私安全問題。

1.5 智慧農(nóng)業(yè)的建設應用期望值高

農(nóng)、林、牧、漁4大基礎農(nóng)業(yè)項目均對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展有自己不同的需求，智慧農(nóng)業(yè)在這4個方向上也各有針對性的發(fā)展，其發(fā)展?jié)摿薮螅?］。被調(diào)研企業(yè)和個人對智慧農(nóng)業(yè)大都有初步的了解，有95%的認為智慧化應用在包括流量自動控制水利灌溉、節(jié)省水資源、農(nóng)田精準施肥設備、農(nóng)用機械遠程控制、農(nóng)用機械工作情況監(jiān)測等15項中非常有用，彰顯了未來智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 發(fā)展對策

對比國內(nèi)外智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況不難發(fā)現(xiàn)，我國在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展方面仍然處于起步階段，目前國內(nèi)更多的是示范工程和項目，還缺少能夠形成產(chǎn)業(yè)的應用項目。另外，在技術和標準方面，缺少統(tǒng)一的協(xié)議和標準。結合調(diào)研和國外智慧農(nóng)業(yè)建設情況，對寧波市智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提出4個方面的戰(zhàn)略與政策建議。

2.1 加大政府宏觀調(diào)控，制定智慧農(nóng)業(yè)政策

2.1.1 政府規(guī)劃制定，相關部門全員參與建設智慧農(nóng)業(yè)

建議加強智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究和宏觀指導，大力推進智慧農(nóng)業(yè)技術研發(fā)、轉化、推廣和應用過程中重要問題的研究和政策制定，強化政府對智慧農(nóng)業(yè)工作的宏觀指導，加強部門聯(lián)動機制。由市發(fā)改委牽頭，聯(lián)合財政局、城管局、經(jīng)信委、科技局、農(nóng)業(yè)局、林業(yè)局、水利局、商務局、國土資源局、環(huán)保局、農(nóng)機站及其他區(qū)縣有關部門，進行統(tǒng)一規(guī)劃，形成區(qū)劃、規(guī)劃、計劃和農(nóng)業(yè)合同“三劃一同”的協(xié)同創(chuàng)新體系［8］。整合突出問題，減少重復投資。

2.1.2 加大政府對農(nóng)業(yè)科技的財政投入力度

當前在農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益不高、農(nóng)民收入水平較低、農(nóng)業(yè)信息化市場化運作還不完善的情況下，迫切需要政府應用政策和影響2大優(yōu)勢加大投入力度，統(tǒng)籌安排和長效規(guī)劃，重點支持農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術的應用和發(fā)展，鼓勵社會資本和企業(yè)資本積極參與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展和建設工作。

2.1.3 相關部門根據(jù)自身工作，制定分系統(tǒng)政策

建議由市經(jīng)信委牽頭，依據(jù)市政府制定智慧城市中的建設寧波農(nóng)業(yè)的政策，會同其他各個市屬部門，根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)分工，制定分系統(tǒng)政策和方針。如農(nóng)業(yè)局根據(jù)建設計劃，針對智慧農(nóng)業(yè)育種/育苗、農(nóng)業(yè)病蟲監(jiān)控等方面內(nèi)容，制定平臺建設總體設計方案，分項目實施計劃和項目經(jīng)費等政策。

2.2 推進農(nóng)業(yè)信息建設，架構智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

根據(jù)智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，智慧農(nóng)業(yè)整體架構包括信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、終端交互和后臺系統(tǒng)4大部分［9-10］(圖 1)。

圖1 智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)架構

搭建農(nóng)業(yè)現(xiàn)場信息采集和控制平臺。這個平臺涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中各種信息的采集，以及控制信息的接收和執(zhí)行。可以通過各類傳感設備采集農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的各類信息，主要有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息如溫/濕度，水環(huán)境等。

搭建廣域通信平臺。利用有線和無線技術，使智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中各個模塊、子系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接。可以利用互聯(lián)網(wǎng)“無所不達”的通達性，通過互聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)應用進行交互，通過有線和無線技術獲取實時信息。

搭建智慧農(nóng)業(yè)云平臺。這部分相當于整個智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的“大腦”，主要負責整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理，規(guī)則的制定，以及整個系統(tǒng)的管理等。該云平臺包含的模塊很多，不同的應用對模塊功能有不同的需求。

積極推廣便捷終端。用戶終端及顯示部分是用戶與智慧農(nóng)業(yè)業(yè)務之間的接口，是用戶對智慧農(nóng)業(yè)的實際應用。目前用戶訪問的硬件設備有個人計算機、智能手機、平板電腦等，軟件主要有基于瀏覽器訪問和基于客戶端訪問2種。

2.3 扶植智慧農(nóng)業(yè)推廣，發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈式策略

盡管采用信息化技術來改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)從而發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已成為寧波市乃至全國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的重要戰(zhàn)略，但在技術應用和項目實施過程中，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)仍然面臨眾多的挑戰(zhàn)，主要來自網(wǎng)絡、終端、應用以及產(chǎn)業(yè)鏈的各方面。如運營商網(wǎng)絡覆蓋范圍有限、各行業(yè)以及國家標準的缺乏、對行業(yè)的理解能力不深、業(yè)務應用簡單易用需求和產(chǎn)品的可靠性與實用性需求不能得到滿足等問題。政府應加大扶植智慧農(nóng)業(yè)宣傳和推廣力度，建議從產(chǎn)品策略、技術策略、平臺策略和示范建設這4個方面形成鏈式的產(chǎn)業(yè)策略來建設智慧農(nóng)業(yè)。

2.4 突破核心關鍵技術，建設智慧技術體系

從我國農(nóng)業(yè)智慧化的發(fā)展趨勢來看，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水、土、氣正在被全面感知，以3G、IPv6為代表的通信技術的發(fā)展將使得農(nóng)業(yè)信息感知以無縫、迅捷的方式進行傳遞，以云計算和云服務為代表的信息處理技術將使得各類農(nóng)業(yè)信息處理更加智慧化［11］。

寧波市應在全國農(nóng)業(yè)智慧化的萌芽時期集中力量加強攻關，突破智慧農(nóng)業(yè)核心技術和重大共性關鍵技術，支持研發(fā)符合農(nóng)業(yè)不同應用目標的高可靠、低成本、適合惡劣環(huán)境的智慧農(nóng)業(yè)專用傳感器，解決智慧農(nóng)業(yè)組織網(wǎng)絡和農(nóng)業(yè)智慧化感知節(jié)點合理部署等共性問題，同時要建立符合寧波甚至全國農(nóng)業(yè)智慧化的技術體系，為智慧農(nóng)業(yè)技術產(chǎn)品系統(tǒng)集成、批量生產(chǎn)、大規(guī)模應用提供技術支撐。

2.4.1 搭建智慧網(wǎng)絡架構

根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用的原則，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可分成感知層、傳輸層和應用層。感知層是讓物品對話的先決條件，采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、身份標識、情景信息、音頻、視頻等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“物”的識別。傳輸層具有完成大范圍的信息傳輸與廣泛互聯(lián)的功能，使得物品在全球范圍內(nèi)能夠實現(xiàn)遠距離、大范圍的通信。處理層通過云計算、數(shù)據(jù)挖掘、知識本體、模式識別，預測等智能信息處理平臺，實現(xiàn)信息技術與行業(yè)的深度融合，完成物品信息的匯總、協(xié)同、共享、互通、分析、預測、決策等功能。應用層是農(nóng)業(yè)智慧化網(wǎng)絡體系中的最高層，是面向終端用戶的，可以根據(jù)用戶需求搭建不同的操作平臺，促進農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、優(yōu)質、高效、生態(tài)、安全。

2.4.2 建立農(nóng)業(yè)信息感知技術體系

農(nóng)業(yè)信息感知技術體系主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象個體識別、農(nóng)業(yè)空間信息、動植物生理信息感知等內(nèi)容。

2.4.3 建立農(nóng)業(yè)信息傳輸技術體系

農(nóng)業(yè)信息傳輸系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，包括信息采集中短距離信息傳輸，信息采集后長距離信息傳輸和信息接收后信息傳播等部分，大多數(shù)的傳感網(wǎng)應用僅僅是獨立的應用系統(tǒng)，相互之間沒有關聯(lián)和交互。所以必須實現(xiàn)融合，打破這種孤立的形態(tài)，形成新一代智慧網(wǎng)。信息網(wǎng)應能提供如下管理能力:網(wǎng)絡管理、業(yè)務管理、移動性管理、服務質量管理、安全性管理、位置服務、認證鑒定、計費能力等［11］。

2.4.4 建立農(nóng)業(yè)信息處理技術體系

單項信息技術往往不能滿足農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的需求，隨著數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)模擬、人工智能、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡及遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等單項技術在農(nóng)業(yè)領域的應用日趨成熟，各種信息技術的組合與集成越來越受到關注，建立農(nóng)業(yè)信息處理技術體系也成為可能。農(nóng)業(yè)信息處理技術在智慧農(nóng)業(yè)中的應用主要分為3個層次，即數(shù)據(jù)層、支撐層和應用服務層。

3 小結

調(diào)研農(nóng)業(yè)這個極具特色和重要地位的行業(yè)，積極探索農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展道路，追蹤寧波市乃至我國信息化需要面對和解決的問題，探討智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，構建智慧農(nóng)業(yè)體系，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、優(yōu)質、高效、生態(tài)、安全的重要支撐，同時也為農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟轉型、社會發(fā)展、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展提供“智慧”支撐，有利于促進農(nóng)業(yè)科研的創(chuàng)新，加速農(nóng)業(yè)科研成果的轉化，讓現(xiàn)代信息技術逐步滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領域，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向科學化、持續(xù)化、標準化、國際化發(fā)展。

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