電子信息技術在智慧農(nóng)業(yè)的應用

時間:2022-08-29 10:38:59

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電子信息技術在智慧農(nóng)業(yè)的應用

智慧農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)的深度跨界融合,推動人類對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)綜合管控能力的提升。與數(shù)字農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)不同的是,智慧農(nóng)業(yè)是數(shù)據(jù)、知識、模型、軟件、硬件等要素相互作用的結(jié)果,更強調(diào)機器裝備對農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)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(nóng)業(yè)目標的實現(xiàn)至關重要。2020—2022年連續(xù)3年中央一號文件均對信息技術與農(nóng)機農(nóng)藝融合應用的重要性進行了明確。在政策引領和規(guī)模經(jīng)營趨勢的驅(qū)動下,我國智慧農(nóng)業(yè)技術取得了長足進步,如農(nóng)業(yè)無人機技術在農(nóng)業(yè)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(yǎng)殖領域智慧農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)技術投入的邊際效益低;不論是糧食作物耕種、畜牧養(yǎng)殖還是設施園藝的機械化水平整體較低;農(nóng)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(nóng)業(yè)的發(fā)展。電子信息技術擁有較高的應用價值,在農(nóng)業(yè)、交通、建筑、教育等多個產(chǎn)業(yè)均有不俗表現(xiàn)。在國家戰(zhàn)略規(guī)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(wǎng)絡化、數(shù)字化、集成化、高效化、智能化等技術優(yōu)勢,促進智慧農(nóng)業(yè)技術的不斷發(fā)展貼合國家對智慧農(nóng)業(yè)的行動計劃和戰(zhàn)略布局。農(nóng)業(yè)傳感器。一直以來傳感器在電氣測量領域應用廣泛,農(nóng)業(yè)傳感器是智慧農(nóng)業(yè)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(wěn)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(nóng)業(yè)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(shù)字化、網(wǎng)絡化、微型化和集成化為我國農(nóng)業(yè)傳感器匹配更強大的數(shù)據(jù)處理、存儲及分析能力提供了技術支持。海量的農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)需依托可以支撐龐大信息的數(shù)據(jù)庫和傳輸系統(tǒng),電子信息技術的快速發(fā)展沖破了特定數(shù)據(jù)載體的約束,借助無線通信和數(shù)據(jù)光纖進一步為數(shù)據(jù)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(fā)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(nóng)作物生長環(huán)境濕度、溫度、土壤養(yǎng)分以及各項展現(xiàn)農(nóng)作物生長指標的元器件在更加微型、集成的同時數(shù)據(jù)存儲量及數(shù)據(jù)處理能力均得到提升,因此農(nóng)業(yè)傳感器的監(jiān)測結(jié)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(zhì)中可溶性鹽含量)傳感器及監(jiān)測pH值、氮磷鉀等的傳感器,能夠為農(nóng)作物種植生產(chǎn)、抗災減災提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。在傳感器配合數(shù)據(jù)采集器定點監(jiān)測和移動測量的過程中,電子檢測技術發(fā)揮著重要作用。例如通過水質(zhì)的電阻率找到適合農(nóng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)也能通過預先設定模型的對應參數(shù)反演獲取。

農(nóng)業(yè)智能設備。農(nóng)業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)正在經(jīng)歷的“機器換人”大幅提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率,智慧農(nóng)業(yè)中的農(nóng)業(yè)機械與傳統(tǒng)人為操作和管理的農(nóng)業(yè)機械最大的不同在于,實現(xiàn)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(yōu)勢可以解決當前農(nóng)業(yè)機械應用中的諸多實質(zhì)性難題,電子科學與技術、集成電路設計與集成系統(tǒng)、高通信工程等也在促進“智慧農(nóng)業(yè)機械”系統(tǒng)的智能化和自動化方面的價值也將得到最大程度的呈現(xiàn)。農(nóng)業(yè)機械可以通過電子通信協(xié)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(tǒng))技術和GIS(地理信息系統(tǒng))技術為農(nóng)機機群制定最佳工作分配方案,便于中央控制系統(tǒng)根據(jù)機群作業(yè)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(gòu)建的電子設備工程管理模式能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信技術與計算機管理系統(tǒng)的有機結(jié)合,由此基于電子信息技術開展的農(nóng)業(yè)機械動態(tài)化和模塊化設置可囊括多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理,從而實現(xiàn)農(nóng)機功能的集成,在實際生產(chǎn)過程中可制定適合農(nóng)戶自身的農(nóng)業(yè)機械管理模式。農(nóng)業(yè)機械的可視化控制以及良好的人機交互也是智慧農(nóng)業(yè)活動不可或缺的,電子信息技術可充分利用電子監(jiān)視儀完善和發(fā)展當前與農(nóng)業(yè)機械連接過程中的不完備細節(jié),從而實現(xiàn)農(nóng)民與農(nóng)業(yè)機械的良好配合。在促進農(nóng)業(yè)機械作業(yè)質(zhì)量提升的同時,農(nóng)機生產(chǎn)同樣值得關注。VR技術(虛擬現(xiàn)實技術)可以仿真農(nóng)機設備生產(chǎn)過程,建立農(nóng)機設計和生產(chǎn)的三維立體模型,不論是農(nóng)機外觀尺寸的把握、產(chǎn)品精度的提升還是設備性能的優(yōu)化都可以在數(shù)據(jù)庫和相關軟件的配合下開展,為有效提高農(nóng)機質(zhì)量注入了新的動力。圍繞農(nóng)業(yè)機械化從耕種向生產(chǎn)全過程延伸,由種植業(yè)向養(yǎng)殖、設施農(nóng)業(yè)全面拓展,進一步提升智能農(nóng)業(yè)裝備及電子信息技術的應用水平,還需開展農(nóng)業(yè)機械信息管理平臺建設,管理平臺應當配有查詢、調(diào)度、監(jiān)測、計量、定位等功能,做好農(nóng)業(yè)機械的整體適配及在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精準應用。綜上所述,電子信息技術結(jié)合智慧農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)特征和發(fā)展需求給予農(nóng)業(yè)智能設備的可靠數(shù)據(jù)支持和充裕的技術應用手段為我國大步邁入智慧農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)智能設備的技術先進、應用廣泛。瑞士EcoRobotix公司研發(fā)的田間除草機器人實現(xiàn)了對雜草的快速檢測和監(jiān)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(shù),除草劑的使用量大大下降,整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本得以下降。我國農(nóng)業(yè)智能裝備也已服務于播種、施肥、打藥、灌溉等多個環(huán)節(jié)。在湖北禾溢園種植專業(yè)合作社的智慧農(nóng)場里,M500巡航機測量好田塊數(shù)據(jù)后,智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)開始進行農(nóng)田分塊和規(guī)劃,緊接著P100飛播機開始按照規(guī)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(nóng)田的播種任務,整個過程農(nóng)機手只需“動動手指”。

目前,湖北禾溢園種植專業(yè)合作社已擁有各類新型農(nóng)機60多臺,在移動生產(chǎn)管理系統(tǒng)APP上即可對無人機設備發(fā)出指令,不僅實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)輕簡化,也為進一步加強智慧農(nóng)業(yè)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(chǎn)地域條件差異較大,農(nóng)業(yè)智能裝備還需持續(xù)地因地制宜地逐步完善。農(nóng)產(chǎn)品電子商務。如今網(wǎng)絡已成為農(nóng)產(chǎn)品宣傳的“智囊”,眾多門戶網(wǎng)站都可以展示農(nóng)產(chǎn)品圖片、價格、生長環(huán)境等各方面信息,在農(nóng)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(wǎng)絡、電信信息網(wǎng)絡等形成的新的電子信息通信網(wǎng)絡技術拓展出的全新的用戶體驗和網(wǎng)絡商業(yè)經(jīng)營模式顯著提高了農(nóng)產(chǎn)品銷量和利潤。同時,在農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息服務個性化的推動下,智慧冷鏈、保質(zhì)儲運調(diào)控、區(qū)塊鏈追溯、信用評價等構(gòu)成的農(nóng)產(chǎn)品智慧供應鏈系統(tǒng)的構(gòu)建使得信息流、資金鏈、物流深度融合,推動了農(nóng)產(chǎn)品電子商務的系統(tǒng)化和集成化。以重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心為例。近日,重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心正式上線運營,主要提供電商、物流配送、農(nóng)副產(chǎn)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(chǎn)端、運輸端和終端客商進行了完美融合,搭建起的覆蓋“縣、鎮(zhèn)、村”三級的運營體系數(shù)據(jù)資源的共享為當?shù)仉娚剔r(nóng)產(chǎn)品充分展現(xiàn)地域特色優(yōu)勢、快速搶占市場份額提供了新的發(fā)展契機。與傳統(tǒng)環(huán)節(jié)復雜、單個個體多、農(nóng)產(chǎn)品流通效率低的農(nóng)產(chǎn)品供應鏈相比,通過電子信息技術賦能的重慶智慧農(nóng)產(chǎn)品展銷中心最大限度地實現(xiàn)了準時高效將農(nóng)產(chǎn)品配送到消費者手中,為當?shù)卣麄€電商農(nóng)產(chǎn)品供應鏈的優(yōu)化和各地農(nóng)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)、跨學科融合,已逐漸成為各國發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。面對復雜的國際戰(zhàn)略環(huán)境和戰(zhàn)略格局,電子信息技術在促進農(nóng)業(yè)關鍵技術創(chuàng)新,大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè),賦能農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化方面是不可或缺的好幫手。電子信息技術在智慧農(nóng)業(yè)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(xiāng)村振興具有重大現(xiàn)實意義。

作者:付暉 單位:江西省電子信息工程學校