智慧农业：国内农业领域的技术运用

国内智慧农业是指利用先进的信息技术、物联网和大数据分析等技术手段，为农业生产提供智能化、精准化的管理和决策支持。在农业领域的运用涵盖了土壤监测、气象预测、精准施肥、智能灌溉、农产品追溯等诸多方面。通过智慧农业技术的应用，农民可以实现精准施肥，减少化肥浪费；根据气象数据合理安排农作物的种植时间，提高产量和质量；采用精准灌溉系统，节约水资源，提高农业生产效率。智慧农业的发展不仅提升了农业生产的效率和质量，还能够促进农村产业升级，推动农村经济发展。因此，国内智慧农业在农业领域的运用具有广阔的发展前景。

1 我国农业的发展现状

中国农业的生产结构包括种植业、林业、畜牧业、渔业和副业，但数千年来一直以种植业为主。由于人口多，耕地面积相对较少，粮食生产尤占主要地位。在传统观念中，种植五谷几乎就是农业生产的同义语。

中国幅员辽阔，物产丰富，存在东西差异和南北差异之分。中国东部湿润、半湿润的季风气候，地势平坦，水、热、土配合良好。东部华北平原、东北平原和长江中下游平原、四川盆地等地区主要是以种植业为主。而林业集中分布在东北的大小兴安岭和长白山，西南的横断山区，东南丘陵地区；渔业分布在我国东南沿海和长江中下游地区。西部气候干旱，降水稀少，地形以高原、山地为主，水、热、土配合较差，农业以畜牧业为主。

中国的南北差异主要是气温环境造成的。以秦岭—淮河为界，北方平原面积广大，但气温较低，冬季月均气温0度以下，降水量较少。耕地主要为旱田，以一年一熟为主，种植小麦、玉米、大豆等温带植物。而南方主要是平原和丘陵，热量条件较好，降水多，冬季气温超过0度。因而，耕地主要以水田为主，一年能够两熟到三熟，主要种植水稻、棉花、油菜和甘蔗。

我国在不同地区的农业差异形成了各具特色的农业生产作业带和生产模式，信息化技术将充分与这些传统的农业生产模式相结合，用现代化的科学技术来改造农业，装备农业，不断提升农业生产效率和产品质量。

2.智能农业育种/育苗

智慧化农业的一个突出应用是智能育种/育苗管理。图5-1展示了一个基于物联网手机的大棚控制系统沙盘图，此类系统可有效地应用于智慧化的育种和育苗应用。

通过在育种/育苗生产现场安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统，智慧农业智能育种、育苗管理系统可对整个育种/育苗生态环境进行检测，从而及时掌握影响种子和种苗发育的一些参数，并根据参数变化适时调控诸如灌溉系统、保温系统等基础设施，确保农作物有最好的生长环境，以提高产量和保证质量。

现在东北某农垦分局的生产管理人员只要轻点手机，就能查看大棚作物生长状况、遥控通风、灌溉和微喷等操作，随时随地掌控育种/育苗大棚的生长环境。该农场农业研发中心的30栋标准化大棚中，共设置了35个视频、温度、湿度、光照和土壤采集器和传感器。利用这些仪器采集数据，系统实时绘制出一目了然的数值空间分布场图，根据设定报警值向管理电脑和手机实施联动报警。由于可以通过手机和电脑对棚内的光照、温度、湿度进行管理，非常方便，并且根据统计，采用智能农业育种的大棚苗要好于其他棚的苗，平均多两片叶左右。

和该农场一样，很多农业重点省市区也相继开展了智慧大棚——精准农业的项目建设，例如，在浙江、黑龙江、湖南、陕西、江苏、上海等多个省市实现的农业物联网应用试点，成效显著，并主要用于土豆脱毒、花卉养殖、蘑菇养殖等具有高经济附加值的农作物的精细化培育和种植，图5-2所示为一个用于花卉养殖的现代化智能温室大棚现场图片。

在智能化温室大棚的建设过程中，为了更好地对温室大棚现场有直观的了解，还通常会部署一些视频监控设备，通过远程采集图像，直观明了。另外，对生长环境能够定时拍摄，向用户及时传送图像，还可以降低巡检次数，减少人力和物力成本。

通过这些综合性的感知设备采集的数据，在后台可以分析农产品生长基本规律，并运用智能补光、补水和调温技术，将不同作物集约化生物培养基、营养杯生产，具有创能、循环、节能、节地、节时、节水、环保的特点，改变了传统农业生产受时间和空间制约的基本特征，真正实现田间变车间、黑夜变白天、光能变电能、空间换时间的系统农业生产变革。

3.农业信息推送

天气预报当然是农业信息推送的一个重要方面，但智慧农业的发展给农民提供了更多、更精准的预测生产支持因素。除天气预报外，现在的农业信息渠道所包含的信息内容也更加广阔——从天气预报到病虫害预警，从幼苗培育到施肥选择，从种子遴选到入库检查等方面，覆盖了传统农业生产的各个环节，给千千万万的农业用户带来实质性的便利。

目前，在黑龙江部分地区已实现把测土配方施肥数据传输到农户手机上的业务功能；在安徽省发布了病虫害预警及防治短信业务，根据不同地方、不同时期病虫害的特点发送防治短信，及时提醒农民防治病虫害，有针对性地为农业生产服务；河北某地市建立了种子网，帮助农民筛选不同的作物品种，管理和规范种子生产的秩序。

4.农业病虫害监控

我国是农业病虫害的多发国家，病虫害灾情每年都给国家造成严重损失。传统的农业病虫害通常等到疫情爆发以后再进行处理，无法达到对病虫害及时监测、管理及预测防治的要求。因此，利用无线通信技术对农业作物生长情况、农田环境监测、病虫害情况、虫种类和数量情况、虫害趋势进行监测管理分析是一个很好的选择，具有广阔的应用前景。

目前我国病虫害监控主要是通过各种外接传感器对农田作物生长环境（温度、湿度等）参数进行采集，并同时采集病虫害的图像信息，然后这些图像、环境数据通过无线或有线通信网络实时传输至远程中心服务器，即管理中心。后台中心服务器接收存储图像、数据，对数据解析处理，而管理者可通过后台定时获取环境数据和图片，对该数据汇总分析农田环境、虫害情况，及时做出预防措施，实现生产环节的分布式监测，集中式管理。图5-3简述了智慧农业病虫害防治监控的流程。

5.粮仓监控

作为人口大国，中国拥有世界上最可靠的粮食储备，储量大、储期长。生产收割之后，粮食的安全存储是智慧农业关键的一步，也是关系到国计民生的战略大事，科学保粮具有重要的社会意义与经济价值。粮仓监控系统主要完成对粮食温度、湿度和气体浓度等参数的采集、存储和向监控中心传送数据，以及执行监控中心的指令等功能。

粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时，粮仓中粮食存储质量还受到粮仓中气体、微生物以及虫害等因素的影响。针对粮食存储的特殊性，粮仓监控系统一般以粮仓和粮食的温度与湿度为主要检测参数，粮仓内气体成分含量为辅助参数。

智慧粮仓监控系统通过现场监测仪采集粮仓粮情的相应参数，如仓库温度、湿度，粮仓内二氧化碳、硫化氢气体含量，粮食温度、水分，以及粮食虫害的变化情况等，将粮仓内的各项指标定时或根据指令发送至监控中心，通过网络及时、准确、快速地反映粮堆情况；监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其与设定的报警值相比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。与此同时，监控中心可向现场监测仪发出控制指令，监测仪根据指令控制空调器、吹风机、除湿机等设备进行降温除湿，以保证粮食存储质量。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置，通知粮库管理人员采取相应的措施来确保粮食存储安全。通过智能粮仓可以实现粮情的巡测、选测、存储、检索、分析、处理，省时省力，为粮食的安全储藏和远程管理发挥了积极的作用。此外，由于粮仓中能够保持恒温存储，粮食不会生虫，绿色环保，而且口感更好，粮食品质也能够得到提升。

目前，“基于物联网的数字粮库解决方案”已经在国家发改委、科技部、国家粮食局的支持下，在江苏、黑龙江等多个省份成功试点，可实现粮食行政管理部门对国家、省级、地方储备粮的高效监管，实现粮库规范化、智能化管理，保障国家粮食安全。