5G在智慧农业领域的创新应用

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第五代移动通信技术（5g）带来了现代信息技术的颠覆式变革，随着5G技术的快速发展和商业普及应用，智慧农业的发展也迎来利好。5G具有大宽带、广接入、低延时等优势，能够让农业生产通过智能物联突破诸多瓶颈，培育出新的应用场景和业态，促进现代农业转型升级。“十四五”时期被研判为数字农业的重要战略机遇期，国家《数字农业农村发展规划（2019－2025年）》《“十四五”全国农业农村科技发展规划》等文件印发，充分肯定了5G技术在智慧农业领域的推动作用，指出了要积极开展5G技术在农业领域的应用研究，建立健全5G引领的智慧农业技术体系等。因此，挖掘5G技术在智慧农业领域的需求场景，探索“5G+智慧农业”应用场景中的核心关键技术，创新农业5G应用，具有重要的意义。

15G在智慧农业领域的作用

1.1提升智慧农业的数据获取感知能力

智慧农业对网络条件有着极高的依赖，特别是数据获取的感知体系。当前受限于大宽带的基础网络建设成本高，网络常常表现出不稳定、速率慢、断连频发等现象，难以实时传输高清视频、高清图像等大容量数据，难以保证传感设备的实时连接和数据传输，难以及时发出监测的预警信息，为构建成本可控的智慧农业空天地一体化精准感知体系带来了极大的困难。5G技术的发展，将使这些问题迎刃而解。通过5G技术，可创建对温度、湿度、光照、墒情、病虫情、土壤养分、有害气体、动物行为、饲喂情况等实时数据采集的地面物联传感网络，结合空中无人机实时采集的多光谱和多媒体数据，以及卫星遥感监测数据，共同构建为数据实时采集、交互的空天地一体化网络，使智慧农业的生产环境信息和农情信息获取更加精准，提升了高清视频、高清图片、光谱信息等数据采集能力，也使大容量的数据采集和实时传输成为了可能，为生产环境条件的精准控制创造了条件。

1.2提升智慧农业的自动作业调控能力

智慧农业对农业生产环境的信息感知获取和农情信息的采集获取，将农业生产环境变得更加可控，并对农业生产自动化作业调控更加精准。通过5G技术，可将温度、湿度、光照、墒情、病虫情、土壤养分等农作物生产环境信息实时传输到云端，云端将信息进行处理，并发送指令信息到智能水肥一体化装备、智能农机作业装备、智能温室调控设备等，实现对农作物生产环境的精准调控；通过5G技术，可将温度、湿度、光照、有害气体、动物行为、饲喂情况等畜禽养殖环境数据实时传输到云端，云端将信息进行处理，并发送指令信息到风机、水帘、照明器、饲喂器等，实现对畜禽养殖环境的精准调控；通过5G技术，可将水温、溶解氧、pH值、氨氮含量等等一系列的水产养殖重要的影响因素变得可控可调，实现增氧机、投饵机等的精准作业。此外，5G技术提升了对多农机协同作业调控能力，通过对多农机实时作业信息的实时互联互通，使农机间的协同作业变得可能，如多台智能播种机在一块农田上的协同作业调控、智能收割机与运输机间的协同作业调控等。

1.3提升智慧农业的远程专家诊断能力

专家诊断也是智慧农业的重要内容。受限于当前农业生产现场的网络条件，专家往往需要去到现场进行情况检查和出诊，或者根据用户拍摄的图片和视频进行判断，以作出判断，但这样的成本比较高，诊断效率比较低，并且专家精力有限，难以为偏远和众多的农场提供服务，也难以实现专家之间进行联合会诊。随着5G技术的成熟及其在远程医疗等领域的成功应用，5G技术为智慧农业的远程专家诊断提供了更便捷、更有效的手段。通过5G技术，搭建农业生产现场与专家之间的高清视频双向通信网络，专家可以远程进行对如作物病害、畜禽病患、水产病患等现场情况的查看和判断，极大提升诊断能力。

1.4提升智慧农业的仓储物流追溯能力

农产品在仓储物流配送过程中，始终处于适宜的温湿度控制环境下，将能最大程度地保证产品品质和质量安全。对于如何实时监测运输过程中的温湿度，并实时监测出产品霉变的信息，需要5G技术的网络连接和传输能力。通过“‘5G+’机器视觉+人工智能（AI）”，可实时远程集中管理农产品仓储，构建高低温冷库一体化、集成干燥和温湿度控制的5G冷库仓储与物流体系。同时，通过5G网络，可以连接生产基地、运输车辆、贮藏仓库等，形成一条基地仓储物流的溯源链，提升智慧农业的仓储物流追溯能力。

25G在智慧农业领域的需求场景与创新应用建议

2.1智慧种植场景

以农业种植为应用场景，以基地数字建模为实现基础，以“‘5G+’物联网+人工智能”为底层核心技术，整合现代农艺和农机装备、绿色植保技术、无人机、机器人、人工智能、物联网、大数据、云计算、遥感、导航、地理信息系统等技术，依托各种传感节点和5G通信网络，建议创建一批“5G+”智慧种植场景，重点创新应用“5G+”天空地一体化农情获取、“5G+”地空一体化智能农业机器人和农业装备等协同作业、“5G+”专家在线指导等，实现农业生产环境的智能感知、智能分析、智能决策、智能预警、专家在线指导，达到绿色生态农业生产的精准化种植、可视化管理和智能化操控，打造体验式、可复制、易推广的绿色生态、高效环保的循环生态“5G+”智慧种植新模式。

2.2智慧畜禽养殖场景

基于5G、区块链、物联网、人工智能等技术，综合应用育种管理、环境控制、精准饲喂、疫病防控、远程诊断、废弃物集中收集无害化处理、质量追溯等智创新技术与装备，建议创建一批“5G+”智慧畜禽养殖场景，重点创新应用“5G+”智能环控、“5G+”畜禽行为识别、“5G+”畜禽疫病远程诊断、“5G+”废弃物处理等，实现畜禽养殖从场域监控、场域环控、安全防控、精准饲喂、自动盘估、行为监测、废弃物处理等方面的全域智能化，创新畜禽养殖模式。

2.3智慧渔业场景

基于5G低延时通信和智能物联的水体环境实时监控、饵料精准投喂、病害监测预警、循环水装备控制、网箱自动升降控制、无人机巡航等数字技术装备，建议创建一批“5G+”智慧水产养殖、“5G+”智慧海洋牧场等“5G+”智慧渔业场景。重点创新应用“5G+”水下摄像头、“5G+”自动巡航、“5G+”智能调控、“5G+”行为诊断等，实现风光电储能一体、人工智能养殖捕鱼、智能水质检测环保净化处理、在岸边可以实时监控远程控制的智慧海洋牧场。

2.4农业资源化利用场景

将5G技术与畜禽粪污处理资源化，生活污泥、厨余垃圾、园林废弃物资源化，以及专业的堆肥工厂建设结合，创建一批“5G+”农业资源化利用场景，重点创新应用“5G+”农业资源化利用环控系统、“5G+”农业资源化利用预处理系统、“5G+”翻堆机系统、“5G+”堆肥生产线等，实现农业资源化利用的高效处理。

2.5智慧供应链场景

面向不同农产品，通过“5G+”物联网，实时进行环境控制，确保农产品保鲜，延长上市时间；面向农产品物流，通过AI、大数据，合理调配上下流量，有效提升效率；面向农产品储存，通过“5G+’机器视觉+AI”，实现远程集中管理。创建一批“5G+”智慧农产品冷链物流场景，重点创新应用“5G+”多功能冷库、“5G+”非接触式微量元素实时检测技术与装备、“5G+机器视觉+AI”等，实现农业供应链的智能化和智慧化水平提升。

2.6农产品质量安全智慧监管场景

以农产品质量安全智慧监管为应用场景，利用“5G+AI”技术创建一批“阳光农安”场景，对农业生产要素、风险因子等开展监测，实现农产品安全生产管控、农产品安全风险识别及消除、生产过程透明化、质量监管智慧化，重点创新应用“5G+”农产品安全生产管控、“5G+”农安监测、“5G+”网格化监管等，推动我国农产品质量安全智慧监管水平的提升。

3结语

本文根据5G+带来的智慧农业发展机遇，分析了5G+技术在智慧农业数据获取感知、自动作业调控、远程专家诊断、仓储物流追溯等方面的促进作用，提出了5G+在智慧种植、智慧畜禽养殖、智慧渔业、农业资源化利用、智慧供应链、农产品质量安全智慧监管等方面的场景需求及重点创新技术应用，为5G+技术在智慧农业领域的创新应用提供参考，为健全5G+引领的智慧农业技术体系提供思路。根植于农业5G+的需求场景，促进“5G+”智慧农业的科技创新、技术验证、成果转化与应用示范，建议各地方政府尽快实施一批生产方式绿色化、创新技术多元化、应用场景典型化、成果应用成熟化的“5G+”智慧农业示范应用。

作者：吴惠粦 杨润娜 钟林忆 刘海峰