县域智慧农业发展现状及对策

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摘要:智慧农业是利用现代信息技术成果来实现农业的智能化，是现代农业发展的重要方向，是深化农业供给侧结构性改革的新举措。本文在分析我国农业发展历程的基础上，重点对河北省元氏县智慧农业的发展现状进行了分析，阐述了物联网技术在元氏县农业生产和农产品销售、监管等智慧农业领域中的应用情况，总结了元氏县智慧农业在生态与经济建设中取得的成效;同时，针对智慧农业建设过程中存在的农民文化水平不高、缺乏统一规划和管理、基础设施薄弱等突出问题，提出了对农民加强科学文化教育、政府制定科学规划、加大财政扶持力度等相对应的解决措施，促进了元氏县智慧农业的建设与发展，同时也为其他县域智慧农业的建设提供了参考和依据。

关键词:县域;智慧农业;元氏县;物联网;对策

从传统农业到现代农业转变的过程中，农业信息化的发展大致经历了电脑农业、数字农业、精准农业和智慧农业4个过程。智慧农业把农业看成一个有机联系的整体系统，在生产中全面综合地应用信息技术［1］。对于目前推动智慧农业发展涉及的关键技术主要有4个方面:3S技术，即RS、GIS以及GPS在农业领域的应用。El－Kawy等［2］应用中等分辨率TM影像对尼罗河三角洲西部土地资源动态变化进行监测;Maeda等［3］等运用遥感数据和经验模型在肯尼亚的邰塔山区实现了地面水分反射蒸发量的估算;何亚娟等［4］人利用SPOT5遥感数据对广西扶绥县的甘蔗进行叶面积指数LAI反演，建立了各生育期甘蔗叶面积指数LAI与产量的相关关系;Feng等［5］用多时空MODIS遥感数据及时监测冬小麦冻害的发生和分布状况;林韦君等［6］利用GIS实现了大宗农产品数据信息的可视化和规范化;母金梅等［7］将3S集成技术在应用于我国作物估产、长势检测、气象和病虫害预报、精细施肥、灌溉等，达到了精准施肥、精确灌溉、节肥节水、智能决策等目的。物联网技术，蔡镔等［8］结合Zigbee无线传感器网路技术设计了棉花精准灌溉监测系统;赵玉成等［9］在农田土壤肥力监测领域应用无线传感器网络，实现把无线传感器网络技术与土壤肥力监测相结合，达到提高土壤肥力的目标;朱伟兴等［10］基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统，实现精确调节各保育床内的小气候环境;王文山等［11］以物联网技术为基础，研究了山东栖霞果园环境信息监测系统总体结构，实现了无线组网和数据的远距离传输;顿文涛等［12］利用物联网技术收集食品产业链数据，构建食品安全物联网体系，实现对食品从源头到餐桌的各个环节进行追踪监管。云计算技术，该技术主要应用于集约化建设农业共性技术支撑平台。例如，在南京和安徽的某智慧农业系统中，将智慧农业系统分成3级。1级是农业企业，2级是地县级农业部门，3级是省级农业管理部门。其中，1级农业企业存储和处理农作物养殖和种植数据等农业生产的一线数据，2级地县级农业管理部门存储和处理农业“四情”监管数据，其数据来源就是县级平台从农业企业访问数据，提供数据给省级云计算中心平台。3级省级农业管理部门作为云数据中心，处理来源于企业级、地县级的数据，存储和处理例如气象数据、灾情预测诊断及应急反应、农业资源的评估与管理、作物长势预测与估产等数据［13］。大数据技术，通过大数据技术可获得因农业生产周期长而复杂的影响因子，指导如何按照需要去实施，就可能保证农业的正常生产与发展。即基于当地多年的气象信息、作物与土壤信息、管理信息、市场流通与消费等信息，经过数据统计、案例对比和模式判别等，从而提供更加智慧的农业服务［14］。同时，随着3S技术、物联网技术和云计算技术在农业各领域的渗透和发展，也将成为大数据技术的数据源。这些数据涉及到生产过程管理数据、农业资源管理数据、农业生态环境管理数据、农产品与食品安全管理数据、农业装备与设施监控数据以及大量的遥感、生物实验数据等［14］。例如，夏于等［15］目前正在研发的针对全国范围的小麦苗情物联网远程监控系统，已建设上百个监控站点。智慧农业通过将高新技术运用到农业生产中，在降低农业生产成本和能耗的情况下，高效率地利用各种农业资源，提高了农产品品质，实现了农产品全程管理，并且能减少对农业生态环境的破坏［16－17］。智慧农业是现代农业发展的需要，也是未来农业发展的方向，是推动农业现代化发展的引擎。创新是引领发展的第一动力，实施科技创新驱动智慧农业发展战略，基础在县域，活力在县域，难点也在县域。经过多年努力，我国县域科技创新取得了长足进步，对县域农业发展的支撑作用显著增强，但总体仍然比较薄弱。因此，要发挥科技创新在县域农业供给侧结构性改革中的支撑引领作用，强化科技与县域农业发展有效对接，打通从科技强到农业发展强的通道，构建多层次、多元化县域农业创新发展新格局，促进实现县域智慧农业发展。本文以河北省元氏县为例，分析智慧农业在元氏县的发展现状，从而发现智慧农业建设过程中存在的问题并提出相应的解决措施，从而促进元氏县的智慧农业更科学的发展，也为其他县域的智慧农业发展提供理论依据和参考。

1元氏县智慧农业发展现状

元氏县在智慧农业建设中主动的应用农业物联网技术，现有大田物联网3个，监测面积已经有2512hm2。物联网技术已经广泛的应用于元氏县农业经营、服务和流通的各个方面。目前，物联网技术已经在元氏县智慧农业的各个领域得到了广泛的应用，通过利用现代互联技术引领、支撑智慧农业的建设，推进现代农业快速发展，使得元氏县在智慧农业的建设上已经走到了河北省的前列，被农业部评为全国信息化示范基地。物联网技术在元氏县的应用主要体现在以下几个方面。1.1农业生产领域。物联网技术通过对海量农业数据的采集、分析和处理，数据实时监测上传，实现对农业生产的智能化控制和管理，为农业生产提供决策［16］。元氏县通过对2009年以来的测土配方数据进行核对、坐标校对和录入，建立了土地微量元素查询、增产建议、施肥建议的测土配方施肥系统。该系统通过计算机、智能手机、短信服务等方式为该地区农民提供准确的土壤养分数据，为科学施肥的配方指导，使农户减少肥料使用上的浪费，同时提高农作物产量，让农民获得更高的经济效益。通过对全市1060个农业服务专家、土专家和一线服务人员信息数据的收集，建立了农业滴滴软件系统，高效的实现云计算服务和农民使用客户端之间的无缝对接，科学解答农民种养问题。实现了对主要农作物苗情、墒情、病虫草情以及农作物各生育阶段的长势长相的动态监测和趋势分析，让农业生产逐步实现“靠经验”到“靠科学”的过度。元氏县还建立了设施物联网2个，通过对大棚环境参数的准确监测、数据的可靠性传输、信息智能的处理及设备的智能控制，实现农业生产的高效管理。同时，综合利用卫星定位、智慧物联网、地理信息、监测预警、大数据分析等技术手段，元氏县建立并应用了智慧农机综合信息服务系统，实现了农机的远程智慧调度、跨区供求智能匹配、农业机械安全监管、农机推广服务、信息上传及下达、数据统计及购置补贴公开等功能。系统与石家庄市级平台实现数据对接，实现了农机智能化、数字化管控。使元氏县的农机管理进入更加智能化、信息化的时代。1.2农产品销售领域。农产品依靠原始的信息手段、销售手段解决不了销售难的问题。而利用物联网系统中储存的大量数据，根据农产品的种类和农民所处地域，可精确分析处理并给出实时市场数据，便于农民参考。元氏县在全县范围内应用了农产品价格行情实时监控系统，此系统与市级平台对接，实时全国400家大型农副产品批发市场，蔬菜、水果、水产品等8大类173种农副产品价格行情，科学指导农民定价。同时，元氏县结合市级三农舆情平台，紧紧围绕农产品质量安全“预警、响应、监管、追溯”四大环节的重点工作，建立了三农舆情监测系统，完善质量安全监管链条，降低全县农产品质量安全风险。元氏县以物联网技术为依托，充分利用电子商务的优势，搭建了产品销售服务网络———益农信息社，并建立了益农信息社微商城。益农社电子商城与市级益农信息社农业电子商务平台无缝对接，实现数据共享，通过微信这种传媒方式，结合其快速传播及简便等优点，为商家提供一个平台，提供更有效的宣传。通过微信商城平台，消费者可以拥有优质农产品、农资查询、选购、互动、订购与支付的一体化服务。元氏县通过县益农社辐射带动村级益农信息社83家，实现了全县覆盖，与淘宝、京东等一批有影响力的电子商务企业进行深入合作，加强与供销、广电合作、发展有线电视与互联网结合，融合发展不够成熟的企业，有步骤地完成整合，实现区域化共同发展的模式。1.3农产品监管领域。物联网中的射频识别技术是利用射频信号实现的自动识别技术，射频识别技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现商品跟踪和信息共享［18］。在农产品行业中可应用于农产品的跟踪监管和溯源，确保农产品供应链的高质量数据交流。此技术能保证农产品来源的清晰，实现产品追踪，从而实现产品质量的监管和追溯［19］。元氏县基于物联网技术，在智慧农业的建设中应用了3个监管追溯系统。农业投入品监管系统，该系统可对全县219家农资经销店进行电子台账和网络化监管，实现对农资生产批发、零售到最终使用的各个环节进行全程监管;农产品生产过程的质量和安全管理系统，系统通过物联网技术对全县种养大户、家庭农场、合作社和现代化农业园区的农业生产实施监控、精准管理和远程控制，以推进标准化生产，目前完成31家农产品生产、74个农产品生产过程追溯;二维码追溯系统，系统中建立了农产品质量追溯信息平台，便于农户进行追踪溯源，使农产品“来源可查询、流向可追踪、质量可追溯、责任可追究、信息可共享”。通过深入推广和应用三大监管溯源系统，元氏县实现了农业产品从生产源头到消费者餐桌的全程监管。农产品的监管离不开政府，因此政府在办公及执法的过程中也要提高效率变得更加智能化，这也是智慧农业建设中不可或缺的一部分。元氏县利用互联网、移动互联网、地理位置等现代信息技术，建立起了农业综合在线执法系统，系统通过移动智能终端，实现取证、现场办案、指挥调度等执法活动，实现监管人员在监管执法过程中实时与监管服务器实现信息查询和数据交互，提高了监管工作效率。元氏县政府为了简化行政流程方便群众，在元氏县推广应用了移动办公系统，办公系统支持多种数据库，功能包含政务必备的个人办公、行政事务等，符合我国电子政务领域若干规范和要求，系统构成了一个高性能、高可用性、高质量的信息化平台，提高了工作效率。1.4休闲农业领域。智慧农业中还包含一个重要组成部分，即农业休闲旅游。农业休闲旅游是将农业和旅游业紧密结合起来，不仅能够对农业资源进行开发，同时也可以为农民家庭创收，实现生态与经济效益的最大化。元氏县有着良好的农业自然环境、完善的基础设施和政府的支持，近年来元氏县农业休闲旅游发展迅速，涌现出了一批集餐饮娱乐、休闲观光为一体的各具特色的现代生态农业园区和庄园，这些现代农业园区和庄园把农业生态环境保护和经济发展紧密结合起来，对优化农村产业结构，促进新农村建设，提供了一个崭新的发展理念。

2存在问题及发展对策

2.1存在问题。基于元氏县智慧农业的发展现状，在其发展过程中主要存在以下4个方面的问题。2.1.1农民科技文化水平较低。元氏县域内农民的知识文化水平普遍偏低，大部分农业生产者没有接受过农业科学方面的专业教育和培训，对农业生产经营的理解还停留在基础阶段。这些因素在很大程度上影响了元氏县智慧农业的进一步发展。2.1.2缺乏新型设备和先进技术。智慧农业建设的初期的投入成本偏高，而农业生产的周期较长，导致效益回报慢，同时农业生产的低成本、便于推广、速见效的技术和设备严重缺乏，现有设备价格昂贵并且效率偏低，同时对地形及自然资源环境要求较高，不便于县域内大面积应用推广。2.1.3缺乏统一规划和管理。目前，元氏县还没有出台关于智慧农业发展的相关政策文件，智慧农业涉及的领域很广，对于今后元氏智慧农业的重点发展领域、方向是哪里，用何种方式进行推进，政府各级各部门之间如何进行协同合作等关键问题，还缺乏统一的规划和管理。2.1.4智慧农业基础设施薄弱元氏县内大部分地区的智慧农业基础设施相对还较为薄弱。2.2发展对策。2.2.1加强对农民的科学文化教育与技术培训。加大智慧农业在广大农民群体中的宣传力度，让农民充分认识到农业智慧化对提高农业生产效率和增加农民收入的重要作用。政府应重视智慧型农民的培养，建立智慧农民培训机构，不仅对农民进行农业生产技术的培训，而且还要对农民进行物联网、互联网、农业电子设备等高新技术和设备的操作使用培训，并定期赴智慧农业发展先进区域进行参观交流学习，提高农民的科技知识水平，使农民学习到新技术、新思维，从而转变农民传统的生产观念，让这些对乡土文化自信、积极保护农田环境的农民真正动起来、参与进来，安心种田，自发创新，成为新时代农业发展的排头兵。2.2.2加大财政扶持力度与技术研发。加大智慧农业的财政扶持力度，对智慧农业设备实施补贴，并对智慧农业产业园区进行合理的规划和布局，科学合理的利用财政资源。支持智慧农业产业园区与高校、科研院所加强合作，选择农业生产的关键领域、关键环节集中力量进行设备和软件的研发，同时，跟踪国际智慧农业发展前沿和动态，应用最新的农业技术，提高农业生产经营的效益与高质量发展。2.2.3科学制定发展规划与顶层设计。结合全国智慧农业发展的总体布局来制定县域智慧农业的发展战略和政策，明确政府各级各部门在智慧农业建设中的职能作用，同时加强部门之间的协同合作，进行方案的统一规划，项目的统一实行，强化政府在智慧农业发展中的宏观调控与顶层设计的作用。2.2.4加大农业基础设施与互联网设施建设。地方政府要重点支持农田道路、水利设施等农业基础设施的建设工作，为智慧农业的发展提供良好的基础条件。同时，地方政府应联合相关部门，大力建设智慧农业所需要的高速互联网设施，不断完善和更新现代信息技术，实现智慧农业的高速发展。

3结语

智慧农业是现代农业发展的新方向，而智慧农业建设是一项创新性的工作，没有现成的经验可以借鉴，也没有成熟的模式可以照搬，只能在实践中不断地探索前行。我国政府对智慧农业的发展十分重视，已经出台了相关的政策文件来支持“十三五”期间智慧农业的建设。基于互联网与物联网技术的智慧农业有望在全国200多个现代农业示范区内得到快速发展，促进农业生产过程的快捷和高效。作为全国信息化示范基地，元氏县在智慧农业的建设中以市级农业大数据中心为依托，基于互联网与物联网技术，为农业生产调控提供科学依据，为农产品销售提供合理决策，为农产品监管提供技术保障，也促进了休闲农业与乡村旅游的新发展，推进了乡村振兴战略的实施。同时，元氏县在智慧农业的建设过程中还存在着农民科技文化水平较低、软硬件设备不齐全、规划不到位、基础设施薄弱等一些现实问题与不足。因此，需要对智慧农业的发展进行合理布局，科学规划，进一步加大智慧农业建设力度，不断完善各个技术环节，大力提高农业生产、加工、销售的智能化服务水平，实现县域农业的智能、绿色、可持续发展。

作者:王志印 阳辉 曹建生 李树国 刘海燕 单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心