電子信息技術在智慧農業的應用

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智慧農業以信息、知識及裝備為核心要素，通過信息技術、智能裝備等與農業的深度跨界融合，推動人類對農業系統綜合管控能力的提升。與數字農業、精準農業不同的是，智慧農業是數據、知識、模型、軟件、硬件等要素相互作用的結果，更強調機器裝備對農業各環節的智能化操作水平，因此各類電子技術、信息技術、控制技術在機器裝備中的應用對于智慧農業目標的實現至關重要。2020—2022年連續3年中央一號文件均對信息技術與農機農藝融合應用的重要性進行了明確。在政策引領和規模經營趨勢的驅動下，我國智慧農業技術取得了長足進步，如農業無人機技術在農業信息獲取等方面的應用已達到國際領先水平，在大田種植及養殖領域智慧農業技術已得到廣泛應用等。但同時，我國耕地細碎化問題突出，智慧農業技術投入的邊際效益低；不論是糧食作物耕種、畜牧養殖還是設施園藝的機械化水平整體較低；農村信息采集終端等基礎設施相對薄弱等，很大程度上制約了智慧農業的發展。電子信息技術擁有較高的應用價值，在農業、交通、建筑、教育等多個產業均有不俗表現。在國家戰略規劃引導和應用領域不斷擴大的當下，切實應用電子信息技術網絡化、數字化、集成化、高效化、智能化等技術優勢，促進智慧農業技術的不斷發展貼合國家對智慧農業的行動計劃和戰略布局。農業傳感器。一直以來傳感器在電氣測量領域應用廣泛，農業傳感器是智慧農業的信息之源，技術應用范圍廣泛且覆蓋面全。但當前我國缺少具備核心技術的多功能一體化傳感器設備，且存在傳感器種類少、測試穩定性差、實時傳輸水平和集成度低等不足。放眼國際，隨著技術、原理、材料、工藝等的突破，農業傳感器已開始從物理量傳感向生物、化學信息感知邁進，傳感器的感知元器件也變得更加精密、便攜。

按照技術應用需求，電子信息技術的數字化、網絡化、微型化和集成化為我國農業傳感器匹配更強大的數據處理、存儲及分析能力提供了技術支持。海量的農業信息數據需依托可以支撐龐大信息的數據庫和傳輸系統，電子信息技術的快速發展沖破了特定數據載體的約束，借助無線通信和數據光纖進一步為數據應用奠定了便利條件。同時在新材料與技術的輔助下智能電子技術發展迅速，傳感器元部件逐漸朝更精密、便捷的方向推進，電子測量儀、積溫儀等檢測、分析農作物生長環境濕度、溫度、土壤養分以及各項展現農作物生長指標的元器件在更加微型、集成的同時數據存儲量及數據處理能力均得到提升，因此農業傳感器的監測結果也更加精準。以土壤傳感器為例，土壤傳感器包括濕度傳感器、溫度傳感器、EC（基質中可溶性鹽含量）傳感器及監測pH值、氮磷鉀等的傳感器，能夠為農作物種植生產、抗災減災提供重要的數據依據。在傳感器配合數據采集器定點監測和移動測量的過程中，電子檢測技術發揮著重要作用。例如通過水質的電阻率找到適合農作物灌溉的地表水，或者通過釋放傳感器捕捉到的溫度、濕度等生長信息轉化成的電能量信號分析判斷土壤溫度、濕度，同時土壤氮磷鉀含量和pH值大小等方面的數據也能通過預先設定模型的對應參數反演獲取。

農業智能設備。農業主要生產環節正在經歷的“機器換人”大幅提升了農業生產效率和資源利用率，智慧農業中的農業機械與傳統人為操作和管理的農業機械最大的不同在于，實現了操作無人化、儀器自動化及管理智能化。電子信息技術具備的智能化和自動化技術優勢可以解決當前農業機械應用中的諸多實質性難題，電子科學與技術、集成電路設計與集成系統、高通信工程等也在促進“智慧農業機械”系統的智能化和自動化方面的價值也將得到最大程度的呈現。農業機械可以通過電子通信協議進行標準接口設置提高自動化控制水平，如通過GPS（全球定位系統）技術和GIS（地理信息系統）技術為農機機群制定最佳工作分配方案，便于中央控制系統根據機群作業速度和位置開展智能化管理。在應用電子信息技術過程中，其本身構建的電子設備工程管理模式能夠實現無線通信技術與計算機管理系統的有機結合，由此基于電子信息技術開展的農業機械動態化和模塊化設置可囊括多個生產環節的管理，從而實現農機功能的集成，在實際生產過程中可制定適合農戶自身的農業機械管理模式。農業機械的可視化控制以及良好的人機交互也是智慧農業活動不可或缺的，電子信息技術可充分利用電子監視儀完善和發展當前與農業機械連接過程中的不完備細節，從而實現農民與農業機械的良好配合。在促進農業機械作業質量提升的同時，農機生產同樣值得關注。VR技術（虛擬現實技術）可以仿真農機設備生產過程，建立農機設計和生產的三維立體模型，不論是農機外觀尺寸的把握、產品精度的提升還是設備性能的優化都可以在數據庫和相關軟件的配合下開展，為有效提高農機質量注入了新的動力。圍繞農業機械化從耕種向生產全過程延伸，由種植業向養殖、設施農業全面拓展，進一步提升智能農業裝備及電子信息技術的應用水平，還需開展農業機械信息管理平臺建設，管理平臺應當配有查詢、調度、監測、計量、定位等功能，做好農業機械的整體適配及在各個生產環節的精準應用。綜上所述，電子信息技術結合智慧農業的生產特征和發展需求給予農業智能設備的可靠數據支持和充裕的技術應用手段為我國大步邁入智慧農業新時代提供了強有力的科技支持。當前，德國、日本、英國等國農業智能設備的技術先進、應用廣泛。瑞士EcoRobotix公司研發的田間除草機器人實現了對雜草的快速檢測和監測。投入使用后的除草機器人通過機器手臂精準識別雜草特征參數，除草劑的使用量大大下降，整個農業生產成本得以下降。我國農業智能裝備也已服務于播種、施肥、打藥、灌溉等多個環節。在湖北禾溢園種植專業合作社的智慧農場里，M500巡航機測量好田塊數據后，智慧農業生產管理系統開始進行農田分塊和規劃，緊接著P100飛播機開始按照規劃方案播撒谷種，僅用一天的時間飛播機便可完成50余hm2農田的播種任務，整個過程農機手只需“動動手指”。

目前，湖北禾溢園種植專業合作社已擁有各類新型農機60多臺，在移動生產管理系統APP上即可對無人機設備發出指令，不僅實現了農業生產輕簡化，也為進一步加強智慧農業信息的高效、集約管理奠定了基礎。但值得注意的是，我國作物生產地域條件差異較大，農業智能裝備還需持續地因地制宜地逐步完善。農產品電子商務。如今網絡已成為農產品宣傳的“智囊”，眾多門戶網站都可以展示農產品圖片、價格、生長環境等各方面信息，在農戶與商家和各大平臺有效對接方面也取得了良好效果。可見，應市場和應用需求整合有線電視通信網絡、電信信息網絡等形成的新的電子信息通信網絡技術拓展出的全新的用戶體驗和網絡商業經營模式顯著提高了農產品銷量和利潤。同時，在農業農村信息服務個性化的推動下，智慧冷鏈、保質儲運調控、區塊鏈追溯、信用評價等構成的農產品智慧供應鏈系統的構建使得信息流、資金鏈、物流深度融合，推動了農產品電子商務的系統化和集成化。以重慶智慧農產品展銷中心為例。近日，重慶智慧農產品展銷中心正式上線運營，主要提供電商、物流配送、農副產品購銷等服務。該展銷中心彌補斷層、無縫銜接，利用電子信息技術將生產端、運輸端和終端客商進行了完美融合，搭建起的覆蓋“縣、鎮、村”三級的運營體系數據資源的共享為當地電商農產品充分展現地域特色優勢、快速搶占市場份額提供了新的發展契機。與傳統環節復雜、單個個體多、農產品流通效率低的農產品供應鏈相比，通過電子信息技術賦能的重慶智慧農產品展銷中心最大限度地實現了準時高效將農產品配送到消費者手中，為當地整個電商農產品供應鏈的優化和各地農產品電商管理模式的更新貢獻了重要力量。電子信息技術跨產業、跨學科融合，已逐漸成為各國發展的支柱產業之一。面對復雜的國際戰略環境和戰略格局，電子信息技術在促進農業關鍵技術創新，大力發展智慧農業，賦能農業農村現代化方面是不可或缺的好幫手。電子信息技術在智慧農業中多方面的應用，加快了我國從“藏糧于地”到“藏糧于技”的步伐，對于全面推進鄉村振興具有重大現實意義。

作者：付暉 單位：江西省電子信息工程學校