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智慧農業聯盟:數據賦能農業農村現代化

作者:   文章來源:中國農業科學院科技管理局   發表時間:2019-12-24    點擊量:

  “我國正處在傳統農業向現代農業轉型升級的關鍵階段,也就是將要進入農業4.0階段——智慧農業?!?016年12月,在國家智慧農業科技創新聯盟成立大會上,中國工程院院士、中國農業科學院院長、聯盟理事長唐華俊指出,以信息技術助推農業的轉型升級,智慧農業扮演著非常重要的角色。

  2016年是開啟農業農村信息化新征程的一年。由此,國家智慧農業科技創新聯盟(以下簡稱智慧農業聯盟)邁入了信息化與農業現代化形成歷史性交匯的重大機遇期。

  

頂層設計:規劃智慧農業藍圖

  智慧農業就是更好地利用物聯網、大數據、云計算、智能控制等現代信息技術,在農業生產的各個環節實現精準化種植、互聯網銷售、智能化決策和社會化服務,實現全程智能化管理。

  唐華俊強調,2030年,智慧農業產業或將達到2萬億~3萬億元的規模。要想把握住智慧農業的巨大市場契機,首先要掌握關鍵核心技術,包括信息采集、分析、應用相關的一些技術和平臺建設;實現互聯網、物聯網、大數據的深度融合,并在生產中得到更好的應用。

  他表示,這些都“迫切需要盡快加強智慧農業相關技術的聯合攻關、技術創新,包括系統集成和標準規范,為我們國家農業的發展提供更好、更多、更強有力的科技支撐”。

  智慧農業聯盟正是在國家農業科技創新聯盟大背景下,響應國家農業信息化建設需求,而成立的一個整合多方面、多層次優勢科研、教學、企業資源的專業聯盟。聯盟由國家級、省級、地市級科研單位、高等院校和相關企業等128家理事單位組成,中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所為理事長單位。

  聯盟秘書長、資源區劃所所長楊鵬研究員介紹,聯盟將集聚全國智慧農業科研、產業優勢資源和力量,瞄準產業或區域發展中的重大關鍵科技問題,秉持大聯合大協作的精神,合力打造目標聚焦、任務明確、團隊協同、資源共享的智慧農業科技創新平臺,促進智慧農業理論、技術、系統集成、智能裝備等原始創新、協同創新和成果轉化應用創新,實現創新驅動現代農業發展的戰略目標。

  “聯盟的成立可以推動農業產業鏈改造升級,由人工走向智能,實現農業與二、三產業交叉滲透、融合發展,提升農業競爭力,并實現農業精細化、高效化、綠色化發展?!毖釓羲?。

  2017-2018年,智慧農業聯盟作為主要編寫單位參與農業農村部《數字農業農村發展規劃(2019-2025年)》編寫工作,服務國家智慧農業宏觀戰略和決策。該規劃為我國全面建設天空地數字農業觀測系統、開展農業資源和權屬調查、開展農業生產過程動態監測、構建天空地數字農業管理系統、強化科技創新與人才支撐描繪了值得期許的藍圖。

  

技術支撐:助力農業“知天而作”

  “種子是農業的芯片,農田則是農業的母版?!痹謚泄蒲г涸菏恐艸苫⒖蠢?,中國農業的智慧大腦正在形成。發展新技術,實現對每一塊農田的精準測量和動態監測,構建地塊級農田大數據,促進智慧農業科技創新發展,已經觸手可及。

  “農業信息的獲取進入‘天空地海網’動態立體時代?!敝艸苫⑺?,億級互聯的地面傳感網,獲取了海量的農情數據;高低軌、光學與微波組合的綜合對地系統,組成全球覆蓋的農情觀測天網。

  農業遙感傳統上服務于農作物生長狀態監測、農作物種植面積監測與估算、農作物單產監測、災害監測及損失評估、農作物產量估算、糧食供需平衡與安全預警等。隨著物聯網、云計算、大數據、深度學習等技術的不斷進步,國際上已經開始將農業遙感技術應用于生態農業、訂單農業、綠色農業的快速發展;我國也將農業遙感的服務范圍擴展到承包地確權登記、耕地質量監測與保育,以及農業補貼支撐等方面。

  中國農科院智慧農業創新團隊首席科學家吳文斌研究員介紹,智慧農業聯盟已經突破了天空地一體化農業智能感知與診斷的關鍵技術。圍繞農業產業中最薄弱的大田種植開展聯合攻關,利用衛星遙感、無人機、物聯網、互聯網等觀測數據,通過空間定位和配準、尺度轉換、數據融合等技術實現天空地一體化農田信息的智能感知,構建了大田種植智慧農業關鍵技術框架體系,讓農民在俯仰之時、方寸之間,便可對農作物種植結構分布情況、病蟲害情況及處置方案、作物長勢分析和產量估算等信息了然于胸。

  2017年5月25日,在中國農科院六十周年院慶成果展示中,聯盟聯合研發的“車載天空地一體化農情監測與分析平臺”獲得時任國務院副總理汪洋的高度評價。

  此外,智慧農業聯盟還研發了一批數據驅動的智能作業裝備:田間數據服務一體機,自帶作業支撐數據,驅動農機智能變量作業;農機自動駕駛系統、智能水肥機、無人噴藥機器人、無人除草機器人、跟隨搬運機器人等智能作業裝備,實現了大田和果園生產作業的數字化、智能化、精準化與無人化。

  唐華俊表示,智慧農業是數字中國建設的重要內容。加快發展智慧農業,推進農業、農村全方位全過程的數字化、網絡化、智能化改造,將有利于促進生產節約、要素優化配置、供求交對接、治理精準高效,有利于推動農業農村發展的質量變革、效率變革和動力變革,更好服務于我國鄉村振興戰略和農業農村現代化發展。

  

典型示范:技術產品“接地氣”

  黑龍江省哈爾濱市七星農場,一臺身高不足1米的黃色三角型機器人,在長勢茂盛的玉米試驗田里穿行自如,實現在線環境識別與監測,并能自行規劃路徑、智能避障。這臺機器人就是由中國農科院智慧農業團隊研發的農業智能感知機器人。另一邊,第十四管理區的大豆地里,一臺安裝了GPS導航系統的智能播種機正在進行播種,可實現每穴播量、株距、行距、深淺度一致。同時,GPS導航系統還將運用在水田插秧中,實現標準種植,加速今后農業無人作業的步伐。

  從2016年開始,黑龍江七星農場便與聯盟副理事單位北京合眾思壯科技股份有限公司進行合作,共同推進農業物聯網的建設與發展。該公司董事長郭信平表示,在合眾思壯的支持下,七星農場建立了農業綜合數據處理中心,搭建了大田作物生長信息管理、農場綜合業務管理、信息推送服務3個平臺,提升了政府和企業智慧農業服務管理水平。2018年9月,習近平總書記考察了七星農場物聯網建設。

  2019年,成都市新都區泰興鎮四川省農業科學院新都現代農業科技創新示范園,桔園內,農情無人機起飛??蒲腥嗽備菸奕嘶氐氖萁馕齙乜樾畔?,了解果園面積、地形,果樹數量、位置、樹冠大小、長勢,以及雜草分布等生產信息。接著,“果園偵察兵”智能巡田機器人出動了,代替人類走進果園感受作物的細微變化。智能設備收集的數據很快傳遞到“智慧農業大腦”——農業大數據挖掘與服務平臺中。這個“大腦”包括天空地一體化農情信息處理一體機、智慧農業大數據挖掘與可視化系統、云邊端一體化田間服務一體機,具有數據管理與可視化云邊端協同計算的深度人工智能算力。它經過智能分析判斷,向果園智能作業裝備發出正確的操作指令。一臺紅色的無人噴藥機器人根據處方圖走起來了,在有病蟲害發生的地方,它停下噴藥,既可以提升農藥利用效率,又能避免作業人員農藥中毒情況發生……

  吳文斌介紹,這套“無人化智慧果園”核心技術體系,實現了田間地頭“一鍵式”數據診斷與分析、無人噴藥機器人等作業裝備的智能管控,可廣泛用于蘋果、柑橘、梨等園藝作物生產的精準管理。這是我國農業科研在智慧農業領域的一項最新成果?!案孟低晨梢宰魑奕嘶┏ 暮誦募際?,推動未來農業生產數字化、作業無人化和裝備智能化發展?!?/p>

  近兩年,智慧農業聯盟聯合相關企業分別在黑龍江哈爾濱、四川成都舉辦了2次數字農業技術集成示范觀摩現場會,600多人參加觀摩。哈爾濱觀摩會主要面向規?;筇鎦種?,而成都觀摩會主要面向精細化果園管理。現場會展示的數字農業技術、裝備、系統非?!敖擁仄?,將互聯網、大數據、人工智能同農業領域深度融合,實現了實驗室里高大上的科研成果轉化為農民實用的技術產品。

  

機制創新:提升農業競爭力

  農業信息技術面對的都是生命體,與生物技術的交叉融合是新趨勢。面對這項復雜而系統的工程,智慧農業聯盟必須加快體制機制創新。

  楊鵬介紹,智慧農業聯盟建立了科技創新與成果轉化雙輪驅動機制。

  一方面,科技創新橫向到邊。聯盟聯合科研院校、企業,圍繞農業產業中最薄弱的大田種植智慧農業開展聯合攻關,集成天空地一體化的智能感知技術與裝備、農業生產智能診斷技術與平臺、農田智能和自主作業系統三大部分,構建了大田種植智慧農業關鍵技術框架體系,形成了適合中國大田的天空地數字農業發展示范模式。

  在農業智能感知方向,主要聯合黑龍江農科院、四川農科院、北京農科院等單位,開展天空地一體化感知技術和數據處理與融合技術研究;在農業智能診斷方向,主要聯合山東農科院、深圳大學、西北農林大學等單位,開展圖視識別與深度學習算法、數字模型與虛擬現實技術研究;在農業智能決策方向,聯合農機化所、合眾思壯、慧農科技等單位,開展大數據云平臺技術和精準作業技術研究。

  另一方面,成果轉化縱向到底。智慧農業關鍵技術成果從國家到省、市、縣,縱向逐級轉化。在國家層面,以國家數字農業示范工程建設項目為支撐,建設國家數字農業創新中心,開展智慧農業關鍵技術創新與集成;在省級層面,選擇黑龍江省農業科學院國家現代農業示范區、四川省農業科學院現代農業科技創新示范園2 個示范點,進行東北大田規?;種彩峙┮島臀髂洗筇錁富種彩峙┮導際醣曜薊樽?、集成;在市、縣級層面,已在山東煙臺、湖南華容、四川三臺、陜西洛川等地區,圍繞大田種植、果園等產業進行智慧農業技術成果轉化,實現成果轉化600萬元。

  在產學研協同創新機制上,智慧農業聯盟也有突破。中國農科院副院長梅旭榮介紹,2019年,智慧農業聯盟瞄準山東省智慧農業發展和應用的迫切需求,聚焦蘋果和蔬菜兩個產業,組織兩院7個研究所的9個創新團隊協同創新。運用遙感、物聯網、人工智能、大數據、機器視覺、數字模型和智能控制等現代信息技術理論和技術方法,以蘋果和設施蔬菜生產“精準感知-智能診斷-智能作業”為主線進行關鍵技術和系統集成協同創新,形成了山東智慧果園、智慧菜園發展的標準技術模式。

  在一切都可以數據化的世界,在一切數據都可以業務化的時代,農業信息化、農業大數據正在成為現代農業科技的核心組成部分。

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