智慧農業(yè)作為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的高級階段,其核心在于利用以網(wǎng)絡技術為代表的信息技術,對農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理及服務進行全鏈條的改造與賦能。其中,網(wǎng)絡技術的研發(fā)與應用是實現(xiàn)“智慧”的關鍵基石。本文將聚焦于此,梳理國外先進經(jīng)驗,并提出我國的發(fā)展對策。
一、國外智慧農業(yè)網(wǎng)絡技術研發(fā)的先進經(jīng)驗
發(fā)達國家在智慧農業(yè)網(wǎng)絡技術的研發(fā)與應用上起步較早,形成了較為成熟的體系,其經(jīng)驗可概括為以下幾個方面:
- 構建高速、泛在的基礎通信網(wǎng)絡:例如,歐盟的“歐洲農業(yè)技術與創(chuàng)新平臺”和美國的“精準農業(yè)”戰(zhàn)略,均將高速、可靠的寬帶網(wǎng)絡(包括光纖、4G/5G乃至衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng))覆蓋至偏遠農場作為前提。這為海量農業(yè)數(shù)據(jù)的實時傳輸、遠程設備控制和云端交互提供了“信息高速公路”。
- 傳感器網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)深度集成:通過在農田、溫室、農機、牲畜身上廣泛部署低成本、低功耗的各類傳感器,形成密集的感知網(wǎng)絡。結合物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術,實現(xiàn)了對土壤墑情、作物長勢、氣象環(huán)境、畜禽健康等數(shù)據(jù)的全天候、自動化采集與上傳,為精準決策提供依據(jù)。荷蘭的智能溫室、以色列的精準灌溉系統(tǒng)是這方面的典范。
- 云計算與邊緣計算協(xié)同:將海量農業(yè)數(shù)據(jù)上傳至云端進行存儲、處理和大數(shù)據(jù)分析,挖掘其潛在價值,如產(chǎn)量預測、病蟲害預警、市場行情分析等。為應對農田現(xiàn)場實時性要求高的任務(如自動避障、變量施肥),在靠近數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡邊緣部署計算節(jié)點(邊緣計算),實現(xiàn)低延遲的快速響應。
- 注重標準化與數(shù)據(jù)互操作性:歐美國家積極推動農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議的標準化工作(如ISO、IEEE的相關標準),確保不同廠商、不同環(huán)節(jié)的設備與系統(tǒng)能夠互聯(lián)互通,打破“數(shù)據(jù)孤島”,使數(shù)據(jù)價值最大化。
- 產(chǎn)學研用緊密結合的研發(fā)模式:政府、頂尖高校、研究機構(如美國農業(yè)部農業(yè)研究局、荷蘭瓦赫寧根大學)與大型農業(yè)科技企業(yè)(如約翰迪爾、拜耳)形成緊密的創(chuàng)新聯(lián)合體,共同投入網(wǎng)絡技術的前沿研發(fā),并快速將成果轉化為商業(yè)應用。
二、我國智慧農業(yè)網(wǎng)絡技術研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
盡管我國智慧農業(yè)發(fā)展迅速,但在網(wǎng)絡技術研發(fā)層面仍面臨諸多挑戰(zhàn):
- 網(wǎng)絡基礎設施覆蓋不均:廣大農村地區(qū),尤其是丘陵山區(qū),高速寬帶網(wǎng)絡和高質量移動通信網(wǎng)絡的覆蓋仍存在盲區(qū)和薄弱點,制約了數(shù)據(jù)采集與回傳。
- 核心傳感器與芯片依賴進口:農業(yè)專用的高精度、高可靠性傳感器及物聯(lián)網(wǎng)通信芯片等關鍵部件對外依存度較高,自主研發(fā)能力有待加強。
- 技術集成與數(shù)據(jù)融合難度大:現(xiàn)有系統(tǒng)多呈“碎片化”,不同技術、不同平臺之間的兼容性差,農業(yè)數(shù)據(jù)標準缺失,數(shù)據(jù)難以有效整合與深度利用。
- 研發(fā)投入分散,產(chǎn)學研協(xié)同不足:研發(fā)力量相對分散,企業(yè)、高校、科研院所之間的協(xié)同創(chuàng)新機制不夠完善,前沿技術突破和產(chǎn)業(yè)化應用之間存在一定脫節(jié)。
- 應用成本與農民接受度問題:先進網(wǎng)絡技術的部署和維護成本對普通農戶和小型農場而言依然較高,且缺乏易用、實用的終端應用,農民“不會用、用不起”的現(xiàn)象仍然存在。
三、我國智慧農業(yè)網(wǎng)絡技術研發(fā)的對策建議
為應對挑戰(zhàn),推動我國智慧農業(yè)網(wǎng)絡技術自立自強,提出以下發(fā)展對策:
- 強化基礎設施,實施“網(wǎng)絡強農”工程:將農村地區(qū),特別是糧食主產(chǎn)區(qū)、特色農產(chǎn)品優(yōu)勢區(qū)的5G、千兆光網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎設施納入國家新基建重點,并與高標準農田建設、現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)建設同步規(guī)劃、同步實施,實現(xiàn)高質量網(wǎng)絡全域覆蓋。
- 突破關鍵核心技術,實現(xiàn)自主可控:設立國家重大科技專項,集中力量攻克農業(yè)專用智能傳感器、低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)通信芯片、邊緣智能計算模組等“卡脖子”技術。鼓勵國產(chǎn)化替代,構建安全可靠的智慧農業(yè)技術供應鏈。
- 推動標準體系建設與數(shù)據(jù)開放共享:加快制定智慧農業(yè)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、接口、安全等領域的國家標準和行業(yè)標準。由政府牽頭,建立國家級或區(qū)域級的農業(yè)數(shù)據(jù)共享平臺,在保障數(shù)據(jù)安全和隱私的前提下,促進涉農數(shù)據(jù)的合規(guī)流通與融合應用。
- 創(chuàng)新研發(fā)組織模式,構建協(xié)同創(chuàng)新生態(tài):支持組建由龍頭企業(yè)牽頭、高校和科研院所支撐、各類創(chuàng)新主體參與的智慧農業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體或產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。建立“場景驅動”的研發(fā)機制,圍繞糧食安全、綠色發(fā)展等重大需求開展聯(lián)合攻關。
- 降低應用門檻,培育多元化服務模式:研發(fā)推廣成本適中、操作簡便、適應小農生產(chǎn)的智能化解決方案和終端設備。鼓勵發(fā)展“云服務”、數(shù)據(jù)服務、托管服務等新模式,讓農戶以更靈活的方式獲得網(wǎng)絡技術帶來的效益。加強針對新型職業(yè)農民的數(shù)字技能培訓。
- 加強網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)隱私保護:在技術研發(fā)之初就同步考慮網(wǎng)絡安全架構,研發(fā)適用于農業(yè)場景的輕量化安全防護技術和數(shù)據(jù)加密技術,建立健全農業(yè)數(shù)據(jù)分類分級管理制度,保障智慧農業(yè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和主體權益。
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智慧農業(yè)的網(wǎng)絡技術研發(fā)是一場關乎未來農業(yè)競爭力的深刻變革。我們既要虛心學習國外的先進技術與系統(tǒng)化經(jīng)驗,更要立足我國農業(yè)大國、小農眾多的基本國情,走出一條以自主創(chuàng)新為根本、以集成應用為抓手、以惠農富民為目標的中國特色的智慧農業(yè)發(fā)展之路。通過夯實網(wǎng)絡根基、攻克核心技術、構建良好生態(tài),我國智慧農業(yè)必將為保障國家糧食安全、推動鄉(xiāng)村振興注入強大而持久的數(shù)字動能。