智慧农业的发展现状与展望

智慧农业是一种利用先进的信息技术和农业科学知识,提高农业生产效率并促进农业可持续发展的新型农业模式。《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》强调,推进智慧农业发展,促进信息技术与农机农艺融合应用。基于此,文章以智慧农业的定义和发展现状为出发点,探讨了智慧农业的优势以及目前存在的不足,同时对智慧农业未来的发展趋势进行了展望。随着人工智能、机器学习、区块链等新兴技术的不断崛起,借助人工智能、区块链、无线通信、传感器、大数据和机器学习等新兴技术的应用,实现农业生产的智能化、自动化和可持续发展,将是智慧农业未来发展的趋势。研究结果表明,智慧农业在农业现代化中具有广泛的应用前景,对农业产业的提升和农村经济的发展都具有十分重要的作用。     

农业信息成像感知与深度学习应用研究进展

农业信息感知与准确的数据分析是智慧农业定量决策与管理服务的基础。现代农业中彩色、可见光-近红外光谱、3D与热红外等多源和多维度的成像感知手段提供了丰富的数据源,传统研究中围绕颜色、形态、纹理、反射光谱等特征展开分析,由于样本量和特征抽象层级的局限性,对复杂背景变化及未知样本检测时,还存在噪声抑制鲁棒性不足、识别与检测模型精度不高等问题。深度学习(Deep learning,DL)是机器学习的分支之一,结合神经网络通过组合底层特征形成抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征与属性,在图像目标识别与检测中其模型检测精度与泛化能力比传统方法均有所提升。因而,DL技术在农业信息检测中的应用日益增多。为了深入分析应用DL技术驱动智慧农业继续发展的潜力和方向,本文从农业信息成像感知的数据源与DL技术应用相结合的角度出发,分别以植物识别与检测、病虫害诊断与识别、遥感区域分类与监测、果实在体检测与产品分级、动物识别与姿态检测5个研究方向总结概括DL在农业信息检测中最新的应用研究成果,展望需要加强的方面,以提升对应用DL开展农业信息检测过程的理解,促进农业信息感知技术的发展。     

农业机器人关键技术研究现状与发展趋势

农业机器人是机器人领域重要分支,农业机器人代替人工作业成为现代农业发展的重要趋势。本文给出了农业机器人定义和分类,分析了农业机器人国内外发展现状、应用需求和技术挑战,划分了农业机器人3个发展阶段。通过对各类应用场景农业机器人的研究分析,提出了农业机器人的物境信息智能感知、智慧决策与智能控制、灵巧臂手精准作业、自主导航稳定行走、端-边-云协同机器人系统5大技术要素,阐明了农业机器人关键技术发展趋势,给出了其技术标准体系架构方案。指出了农业机器人共性关键技术是助推智能农机升级、智慧农业产业快速发展的重要抓手,同时指出我国农业机器人正进入快速发展期,也是我国追赶国际技术前沿的战略机遇期,最后为我国农业机器人产业发展提供了方向性建议。     

农业物联网技术研究进展与发展趋势分析

以人力为主的现有生产模式与劳动力持续减少、人均农业资源匮乏与农业资源利用率低、新农民年轻化与劳动力老龄化是阻碍我国农业实现现代化的主要矛盾。依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产,提高农业生产率、资源利用率和土地产出率,是解决以上矛盾的重要途径。农业物联网是以挖掘农业生产力、提高农业装备精准化水平、实现农业生产智能化的新兴技术,集农业信息感知、数据传输、智能信息处理技术于一体,并根据大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖以及农产品物流的重大需求,形成典型的产业应用。本文重点总结了近年来农业信息感知方向在农业个体标识研究与感知机理及工艺的最新发现、农业信息传输方向在低功耗广域网的最新成果、农业智能信息处理方向的农业大数据技术与农业人工智能技术的重大突破,提出以农业业务模型驱动农业业务控制、以设备管理设备的农业物联网架构,人的主要角色是实时数据与价值信息的消费者,农业物联网驱动的农机装备智能化作业是最主要的劳动力来源;进而对比国内外农业物联网技术应用与集成现状,分析农业物联网发展的制约因素,提出我国农业物联网发展策略,最终得出农业物联网技术的未来研究重点与发展方向。     

物联网和人工智能技术在智慧农业中的应用

智慧农业是智能技术与现代农业结合的重要产物,也是现代经济发展的必然结果.将物联网和人工智能技术应用到智慧农业中,对于加快我国的乡村振兴具有非常重要的现实意义.基于此,本文将重点阐述物联网和人工智能技术在智慧农业中的应用.     

物联网和人工智能技术在智慧农业中的应用

智慧农业是智能技术与现代农业结合的重要产物,也是现代经济发展的必然结果。将物联网和人工智能技术应用到智慧农业中,对于加快我国的乡村振兴具有非常重要的现实意义。基于此,本文将重点阐述物联网和人工智能技术在智慧农业中的应用。     

农业人工智能的现状与应用综述

近年来,人工智能技术不断发展,已渗透到金融、教育、医疗、工业等众多领域当中。农业人工智能的出现,极大地推进了农业向智能化、信息化发展。本文主要介绍了人工智能中的关键技术,分析了人工智能技术在种植业、畜牧业、农产品营销等农业领域方面的重要应用意义,报告了目前人工智能技术在农业产前、产中、产后三大阶段的应用情况以及在国内外农业领域的发展现状,同时,列举了一些人工智能在农业中的经典应用和场景。指出目前我国农业领域面对新技术时存在的不足和挑战,并对此提出推动新技术应用的策略,以期我国能够真正意义上进入智慧农业。最后,对人工智能在农业领域的发展提出一些思路。     

农业物联网的发展及关键技术应用进展

农业物联网的出现,对推动信息化与农业现代化融合、精细农业的应用与实践等具有至关重要的作用。为此,主要从农业物联网的架构模型、农业物联网关键技术,以及农业物联网信息感知技术、农业物联网信息传输技术、农业物联网信息处理技术等应用进展方面进行综述,并对农业物联网的前景进行分析和展望。     

物联网在智慧农业中的应用

介绍了物联网及智慧农业的内涵,结合农业智能化生产的实际情况设计了智慧农业物联网架构,主要包括物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层.同时,通过农产品疾病识别与治理系统,具体研究了物联网在智慧农业中的应用.     

大田无人农场关键技术研究现状与展望

无人农场是智慧农业的一种表现形式,也是建设农业强国和实现农业现代化的重要探索。无人农场以数据、知识和智能装备为核心要素,将现代信息技术与农业深度融合,实现农业全过程生产所需的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入及个性化服务一体化。本文系统地阐述了大田无人农场的概念与总体技术架构,讨论了信息感知与智能决策、精准作业系统与装备、自动驾驶、无人化农机装备以及无人农场管控平台等五项大田无人农场的关键技术与装备,深入分析了发展中国大田无人农场亟待解决的关键科学与技术问题。以吉林省公主岭市玉米无人农场为例介绍了物联网、大数据、云计算以及人工智能等技术在玉米全程无人化生产中的具体应用及效果。最后,展望了无人农场在解决全球农业生产面临的“无人种田”等共性问题中发挥的重要作用,分析了中国发展无人农场存在的机遇和挑战,提出了中国发展无人农场的战略目标与思路。     

核心技术原始创新引领智慧农业健康发展

智慧农业是充分运用人的智慧发展农业的新形态,它是农业发展的新阶段、新模式和新业态。农业信息技术的发展是智慧农业发展的必然要求,以农业大数据、云计算、物联网、人工智能、农业等离子体等新一代技术可以赋能智慧农业,为智慧农业的健康发展提供了新技术、新手段和新方案。农业信息化标准化是引导农业科技进步与创新的前提,是智慧农业发展的迫切需要;农业物联网与农业专用芯片是智慧农业发展的核心技术及装备;农业大数据与云计算是海量复杂农业信息处理的有力技术支撑;农业信息安全与区块链是保障农业信息安全、农产品质量认证与农业安全的关键;农业人工智能是提高农业劳动生产力、降低资源消耗、智能高效生产的必然选择;农业等离子体技术是发展健康农业、提升农产品品质切实有效的新手段。智慧农业核心关键技术原始创新自主可控,必将引领智慧农业健康发展。     

我国智慧农业发展概况与前景

智慧农业是以信息、知识、装备为核心要素的现代农业生产方式,在提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率方面发挥了重要作用,是现代农业发展的方向。分析了智慧农业发展的政策环境、研究进展,介绍了其主要特征及应用领域,展望了发展前景及重点任务,为今后智慧农业的发展提供参考。      

智慧农业发展现状及战略目标研究

随着现代信息技术在农业领域的广泛应用,以智慧农业为表现形态的农业智能革命已经到来。智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,对农业发展具有里程碑意义,已成为世界现代农业发展的趋势。分析了日本、欧盟、英国、加拿大、美国等国家和地区政府针对智慧农业发展相继出台的政策、措施和发展规划,并分析了中国农业1.0到4.0的发展历程和近年来智慧农业的发展现状。围绕发展过程中存在的各种问题和需求,阐述了突破智慧农业核心技术、实现农业“机器替代人力”、“电脑替代人脑”、“自主技术替代进口”的三大转变,提高农业生产智能化和经营网络化水平,加快信息化服务普及,降低应用成本,为农民提供用得上、用得起、用得好的个性化精准信息服务,大幅度提高农业生产效率、效能、效益,引领现代农业发展的战略目标。最后并提出了8个重点任务建议和推动智慧农业发展的5项政策建议。     

农业智能知识服务研究现状及展望

大数据、物联网和人工智能等现代信息技术在农业中的广泛应用，推动了农业农村现代化和智慧农业的发展，带动了农业经营主体对科技与知识的旺盛需求，农业知识服务成为农业转型升级和高质量发展的重要引擎。为解决现有农业知识分散无序、更新不及时、面向经营主体的知识服务不平衡、供需脱节等问题，本文总结分析了国内外农业知识服务的研究与实践现状，提出了一套基于农业全产业链、按照农业数据的全生命周期、面向农业经营主体的农业智能知识服务体系框架，设计了基于智能物联网（Artificial Intelligence & Internet of Things，AIoT）的农情感知与大数据汇聚治理、基于知识图谱的农业知识组织与计算挖掘，以及基于多场景的农业智能知识服务三个层次。文中归纳了包括空天地AIoT全维度农情感知、多源异构农业大数据汇聚治理、知识建模、知识抽取、知识融合、知识推理、跨媒体检索、智能问答、个性化推荐技术、决策支持等农业智能知识服务涉及的关键技术，并举例了其研究应用。最后从农业数据获取、模型构建、知识组织、智能知识服务技术和应用推广等方面探讨了未来农业智能知识服务的发展趋势及对策建议。总结发现，农业智能知识服务是破解当前农业知识服务供需矛盾，实现跨媒体农业数据到知识的跨越，推动农业知识服务向个性化、精准化和智能化升级的关键，亦是农业科技自立自强、现代农业提质增效的重要支撑。     

美国密西西比三角洲农业航空和精准农业技术研发现状、展望与启示

作物生产管理已经进入智慧农业阶段。智慧农业是由最先进的农业信息技术、智能装备以及大量的数据资源所驱动的先进农业科技理念。智慧农业继承了精准农业概念,把农业生产管理由机械化和信息化提高到高度自动化和智能化的农业生产管理。精准农业从上世纪八十年代的粗略监测发展到本世纪10年代的详细监测和控制。在精准农业的发展过程中,农业航空在作物保护和肥料施用方面起到了关键的作用。而在作物保护和肥料精准施用方面,基于全球导航产生的带有空间信息遥感数据配方图是至关重要的。随着现代化农业的发展,农业航空会因更有效的土壤和植物健康监测和更加快速的机电系统响应,在推进精准农业实际应用上显得越发重要。本文具体从美国最重要的农业地区之一密西西比三角洲出发,总体介绍了农业航空在精准农业向智慧农业迈进过程中的状况。重点介绍了美国农业部在密西西比三角洲地区在航空应用技术和低空遥感方面的研发工作;为发展新一代精准农业和智慧农业,进一步研发农业航空技术的问题、挑战和机会进行了讨论;最后提出了中国发展智慧农业建议。     

农业物联网研究与应用现状及发展对策研究

农业物联网是新一代信息技术在农业领域的高度集成和综合运用,对我国农业信息化发展具有重要引领作用,改变了传统农业生产方式,促进了农业向智能化、精细化方向的转变。本文对农业物联网概念和技术体系构成进行了分析,总结了国内外农业物联网感知技术、通讯传输技术和应用关键技术的研究进展,分析了我国农业物联网发展的主要问题,从研究重点、发展布局、推进路径、应用模式和可持续发展机制等方面,提出了我国农业物联网应用发展的对策。     

科技革命、颠覆性技术与智慧农业

本文首先阐述了科技革命的概念与满足条件，提出并分析了内生及外生农业颠覆性技术及其差异，特别是提出了跨界技术的概念并论证了其对农业科技进步的外生影响。然后分析了作为跨界技术的集大成者——智慧农业技术的特点，智慧农业对传统农业生产技术与生产方式的替代以及智慧农业与农村经济转型的关系。在此基础上讨论了中国智慧农业发展所面临的问题。最后有针对性地提出了促进颠覆性技术创新和智慧农业发展的政策建议，包括加强关键颠覆性核心技术研发、改革现有的农业高等教育体系、推动跨界技术的农业产业化研发以及在高标准农田及规模化养殖场实施智慧农业生产等。     

打造“活”的农产品品牌 促进东营高效生态农业发展

通过系统整合各地智慧农业、都市农业最新发展成果,该文提出打造“活”的农产品品牌的整体规划。这有助于创造一个具有时代特色的农产品品类,创新一种综合性、高端化的农业业态,进而促进农业供给侧结构性改革。3个相互关联的子品牌共同支撑起“活”的农产品品牌:“开心·智慧农场”把消费者“带回来”,“万家厨房”把农产品“送出去”,“会说话的农产品”与消费者“一起走”。东营具备政策环境、技术背景及产业基础方面的优势,打造“活”的农产品品牌也正是促使该地高效生态农业“活”起来的有效措施。      

加强农机推广策略研究

农业机械化是农业现代化的重要标志,也是农业生产力的重要组成部分。农业机械化的实质,就是农业生产手段的技术变革。农业机械的推广与应用,不仅是传统农业向现代农业转变的重要物质基础,更是建设现代农业不可逾越的发展阶段,因此要努力做好农机推广这项工作任务。     

农业植保无人机高精度定位系统研究与设计——基于GPS和GPRS

农业植保无人机凭借其高效率、低作业成本等特点,目前正逐步地取代人工植保,成为农业植保领域的一种重要装备。定位系统作为农业植保无人机控制系统的核心,是实现无人机自主工作和飞行的关键,也是无人机进行各项植保飞行作业的基础,研发和设计高精度的无人机定位系统是未来农业植保无人机技术进一步突破和应用的关键。为此,针对GPS定位系统在复杂环境下的稳定性差、定位精度有限、无法为农业植保无人机提供高精度稳定的定位服务的问题,提出了一种基于GPS和GPRS的混合农业植保无人机高精度定位系统的设计,通过该系统可以有效地弥补GPS在复杂环境的定位不足,提高农业植保无人机的定位精度,对进一步促进农业植保无人机技术发展具有非常重要的意义。