孫忠富，馬浚誠(chéng)，褚金翔，杜克明，鄭飛翔

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081）

智慧農(nóng)業(yè)的概念是由智慧地球這一概念衍生而來(lái)。2008年IBM公司首次提出“智慧地球”概念。之后，智慧概念被廣泛采納應(yīng)用，基于這一全新的理念，結(jié)合具體的領(lǐng)域和行業(yè)特征，衍生出了很多領(lǐng)域，如智慧交通、智慧城市、智慧政府等，智慧農(nóng)業(yè)正是在這種潮流下應(yīng)運(yùn)而生。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，智慧農(nóng)業(yè)可細(xì)分為智慧管理、智慧生產(chǎn)、智慧組織、智慧科技、智慧生活等多個(gè)方面[1]，此外，從自動(dòng)化和智能化的角度，還可進(jìn)一步衍生出智能設(shè)施農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)情、智能市場(chǎng)管理等系統(tǒng)[2]。

我國(guó)已進(jìn)入傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)加快轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段[3]，但是，我國(guó)是人口眾多而耕地嚴(yán)重不足的國(guó)家，農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合水平尚較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，電子、計(jì)算機(jī)和信息等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用還遠(yuǎn)未普及，由于耕地面積不斷減少和環(huán)境惡化，依靠品種改進(jìn)，大量投入勞動(dòng)力，大量施用化肥等傳統(tǒng)手段來(lái)提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的方法已經(jīng)不再適用，農(nóng)業(yè)發(fā)展需要更智慧的技術(shù)來(lái)打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)面臨的資源與環(huán)境困境。智慧型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可使土地實(shí)現(xiàn)充分的科學(xué)利用，可節(jié)省時(shí)間和資源，提髙工作效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展。因此，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)在許多國(guó)家已經(jīng)成為一種共識(shí)，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)意義[4-5]。

目前，隨著農(nóng)業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，以互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)，正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，為我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供了強(qiáng)有力的工具。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)的模式，將現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將農(nóng)業(yè)的各種要素整合起來(lái)，提高農(nóng)業(yè)的智慧水平，是突破資源與環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展制約的創(chuàng)新思維。因此，智慧農(nóng)業(yè)不僅是農(nóng)業(yè)自身發(fā)展的需求，也是現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合的必然結(jié)果。雖然全面實(shí)踐推廣智慧農(nóng)業(yè)尚有一定困難，但在技術(shù)密集、規(guī)?；潭容^高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和規(guī)模化、機(jī)械化程度較高的地區(qū)，已率先開展了智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用，并取得了迅速的發(fā)展。

1 解讀智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中廣泛應(yīng)用，如利用物聯(lián)網(wǎng)全面地感知現(xiàn)場(chǎng)信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)智能地分析決策，借助云計(jì)算實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地應(yīng)用，進(jìn)而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加高效、綠色。同時(shí)，將現(xiàn)代信息技術(shù)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不同領(lǐng)域進(jìn)行深度融合與應(yīng)用，產(chǎn)生了一些全新農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)，如農(nóng)業(yè)模型、農(nóng)業(yè)指標(biāo)體系、基于知識(shí)體系的專家系統(tǒng)、生物本體信息等。目前，智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括如下內(nèi)容：

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)感知技術(shù)，打造智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系

通過(guò)各種無(wú)線傳感器實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度、光照、CO2濃度等參數(shù)，利用視頻監(jiān)控設(shè)備獲取農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況等信息，遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)將采集的參數(shù)和獲取的信息進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換和匯總后，經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳到智能管理系統(tǒng)中；系統(tǒng)按照農(nóng)作物生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，精確地遙控農(nóng)業(yè)設(shè)施自動(dòng)開啟或者關(guān)閉（如遠(yuǎn)程控制節(jié)水澆灌、節(jié)能增氧等），實(shí)現(xiàn)智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。利用RFID、條碼等識(shí)別技術(shù)，搭建農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全流程安全溯源，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的品牌建設(shè)，提升農(nóng)產(chǎn)品的附加值。組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)智能的農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)空氣、土壤、作物生長(zhǎng)狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，系統(tǒng)規(guī)劃農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園分布、合理選配農(nóng)作物品種、在線疾病識(shí)別和治理、科學(xué)指導(dǎo)生態(tài)輪作。

1.2 基于大數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)分析技術(shù)，挖掘智慧農(nóng)業(yè)價(jià)值源泉

大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用突破了傳統(tǒng)分析對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理的限制，繼承了統(tǒng)計(jì)學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)數(shù)量巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性地搜索、比較、聚類和分類歸納分析，更多地關(guān)注數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)間的關(guān)聯(lián)，關(guān)注多媒體、海量、復(fù)雜數(shù)據(jù)的挖掘分析和歷史相關(guān)數(shù)據(jù)的比較分析。大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中將發(fā)揮重要作用，基于當(dāng)?shù)囟嗄甑臍庀笮畔ⅰ⒆魑锱c土壤信息、管理信息、市場(chǎng)流通與消費(fèi)等信息，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、案例對(duì)比和模式判別等分析，可以提供更加智慧的各類農(nóng)業(yè)服務(wù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，一切與農(nóng)業(yè)有關(guān)聯(lián)的（直接的和非直接的）事物皆為大數(shù)據(jù)的要素，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘解釋事物發(fā)展規(guī)律，大數(shù)據(jù)是智慧的源泉，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是智慧農(nóng)業(yè)的重要支撐。

1.3 基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，升級(jí)農(nóng)業(yè)資源整合平臺(tái)

云計(jì)算作為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，具有資源配置動(dòng)態(tài)化、需求服務(wù)自助化、資源池化與透明化等特點(diǎn)。云計(jì)算體現(xiàn)出來(lái)的集約化建設(shè)、按需動(dòng)態(tài)分配資源等優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，更適合應(yīng)用于集約化建設(shè)農(nóng)業(yè)共性技術(shù)支撐平臺(tái)。目前，我國(guó)有關(guān)單位所建設(shè)的多級(jí)平臺(tái)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)企業(yè)需要存儲(chǔ)和處理農(nóng)作物養(yǎng)殖和種植數(shù)據(jù)、農(nóng)作物生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)、農(nóng)作物倉(cāng)儲(chǔ)物流流通數(shù)據(jù)、農(nóng)作物銷售管理數(shù)據(jù)以及基于數(shù)據(jù)的監(jiān)管主題數(shù)據(jù)、報(bào)表中間數(shù)據(jù)、報(bào)表結(jié)果數(shù)據(jù)、應(yīng)用細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、加密等處理，同時(shí)按照一定的規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)于云端和終端數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)與管理。地縣級(jí)農(nóng)業(yè)管理部門需要存儲(chǔ)和處理農(nóng)業(yè)“四情”監(jiān)管數(shù)據(jù)，以及對(duì)企業(yè)各環(huán)節(jié)的監(jiān)管數(shù)據(jù)、報(bào)表數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理和企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)處理一樣，進(jìn)行分類加密，部分存儲(chǔ)在云中心，部分存儲(chǔ)在縣級(jí)農(nóng)業(yè)部門終端或者設(shè)備中?？h級(jí)平臺(tái)可以從農(nóng)業(yè)企業(yè)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，可以提供數(shù)據(jù)給省級(jí)云計(jì)算中心平臺(tái)。省級(jí)農(nóng)業(yè)部門作為云數(shù)據(jù)中心，處理來(lái)源于企業(yè)級(jí)、地縣級(jí)的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)和處理例如氣象數(shù)據(jù)、災(zāi)情預(yù)測(cè)診斷及應(yīng)急反應(yīng)、農(nóng)業(yè)資源的評(píng)估與管理、作物長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)與估產(chǎn)等數(shù)據(jù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，為云服務(wù)提供了更廣闊的發(fā)展空間，網(wǎng)絡(luò)覆蓋無(wú)處不在，集眾人智慧于一身，信息服務(wù)模式在朝多樣化、便捷化、扁平化發(fā)展。

1.4 信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合，催生多種智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)

農(nóng)業(yè)模型、農(nóng)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)等都是現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域深度融合產(chǎn)生的領(lǐng)域技術(shù)。農(nóng)業(yè)模型是為研究農(nóng)業(yè)問(wèn)題的定量規(guī)律所建立的數(shù)學(xué)模型的總稱。廣義上，農(nóng)業(yè)模型可分為農(nóng)業(yè)生物模型、農(nóng)業(yè)環(huán)境模型、農(nóng)業(yè)技術(shù)模型以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理模型等[6]。作物模型如小麥作物模型、油菜作物模型等，是以作物為研究對(duì)象，根據(jù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)學(xué)和作物科學(xué)，定量化表達(dá)作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程與環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因子之間的關(guān)系[7]。作物模型作為農(nóng)業(yè)模型的重要組成部分，在作物栽培決策、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)數(shù)字化指標(biāo)體系、生物本體參數(shù)，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等，在農(nóng)業(yè)水平評(píng)價(jià)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)，作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)等方面也具有廣泛應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，進(jìn)一步打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所面臨的難題，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化、智能化水平，優(yōu)化了資源配置，提高了資源利用效率，充分體現(xiàn)了信息技術(shù)核心生產(chǎn)力的作用，也為農(nóng)民開辟了增收的新途徑[8]。智慧農(nóng)業(yè)是個(gè)龐大的系統(tǒng)，或者說(shuō)只是一個(gè)頂層的虛擬概念，其具體實(shí)現(xiàn)是由各領(lǐng)域的子系統(tǒng)組成，如智慧設(shè)施農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)情、智慧植保、智慧灌溉、智慧市場(chǎng)管理等子系統(tǒng)。

2 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)助力蔬菜產(chǎn)業(yè)進(jìn)入智慧時(shí)代

中國(guó)是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)[9]，其中，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)占據(jù)了非常重要的地位。截至2014年底，我國(guó)設(shè)施蔬菜面積超過(guò)380萬(wàn)hm2，分別占我國(guó)設(shè)施栽培面積的95%和世界設(shè)施園藝面積的80%[10-11]，設(shè)施蔬菜已經(jīng)成為“菜籃子工程”重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，由于其產(chǎn)值高，經(jīng)濟(jì)效益好，成為了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民致富的重要途徑，也成為了發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要領(lǐng)域。我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)種植業(yè)中的應(yīng)用分為大田應(yīng)用和設(shè)施農(nóng)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)因具有良好的基礎(chǔ)設(shè)施水平和配套條件而成為早期智慧農(nóng)業(yè)實(shí)踐的最佳領(lǐng)域，也是開展智能控制和物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用最早的領(lǐng)域[12]。在蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和植物工廠技術(shù)的相互交叉、相互配合，智慧農(nóng)業(yè)高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保、智能等理念得到了很好的體現(xiàn)，有力地促進(jìn)了蔬菜產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)耕作方式向智能生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，積極推進(jìn)了蔬菜產(chǎn)業(yè)的智慧升級(jí)。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)為蔬菜生產(chǎn)搭建高效的監(jiān)控系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知-分析-控制”的三層架構(gòu)通過(guò)全面的感知、智能的分析、精準(zhǔn)的控制，為智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供了完整的解決方案，在設(shè)施蔬菜栽培中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：通過(guò)各類要素傳感器、圖像視頻采集等設(shè)備，采集蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境、蔬菜長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害等數(shù)據(jù)信息，通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行智能的分析與處理，為生產(chǎn)者決策提供依據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的智能控制。

數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最前端部分，目的是獲取設(shè)施內(nèi)蔬菜生長(zhǎng)的空氣環(huán)境數(shù)據(jù)、土壤環(huán)境數(shù)據(jù)、生長(zhǎng)數(shù)據(jù)等。劉淵等[13]開發(fā)了一套精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息感知系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了溫室中蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)感知，經(jīng)專家系統(tǒng)分析后，可對(duì)溫室內(nèi)的多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)。馬浚誠(chéng)等[14]采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于傳感器感知的環(huán)境信息與攝像機(jī)監(jiān)控視頻信息，構(gòu)建了一種面向葉類蔬菜病害識(shí)別的溫室監(jiān)控視頻采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控視頻的智能采集，為進(jìn)一步識(shí)別診斷溫室葉類蔬菜病害，提供了數(shù)據(jù)來(lái)源。章鐵軍等[15]研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)遠(yuǎn)程環(huán)境控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)查詢與分析，提供環(huán)境參數(shù)預(yù)警及自動(dòng)控制。

獲取數(shù)據(jù)后，通過(guò)建立相應(yīng)分析模型對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理，從而為生產(chǎn)者決策提供依據(jù)，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心部分。目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常見的信息分析處理方法包括圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等。Ma等[16]提出了一種基于改進(jìn)IG顯著性檢測(cè)和在線聚類的設(shè)施蔬菜監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀提取算法，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施蔬菜監(jiān)控視頻中包含病害信息的關(guān)鍵幀提取，有效解決視頻段中冗余信息對(duì)病害信息的干擾問(wèn)題。Zhou等[17]基于圖像處理技術(shù)，研究了一種甜菜尾孢菌葉斑病監(jiān)測(cè)方法。該方法利用田間實(shí)際采集的甜菜栽培視頻圖像，以支持向量機(jī)為分類器，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中甜菜尾孢菌葉斑病的診斷監(jiān)測(cè)。Hamuda等[18]基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，提出了一種基于HSV顏色特征與形態(tài)學(xué)操作的蔬菜植株提取方法，該方法針對(duì)田間實(shí)際環(huán)境中獲取的圖像，基于HSV顏色信息來(lái)區(qū)分蔬菜植株、雜草和土壤，準(zhǔn)確率達(dá)到99.04%。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜栽培各個(gè)方面均發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，具有良好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。但農(nóng)業(yè)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、干擾較多，進(jìn)一步拓展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，需要在確保數(shù)據(jù)感知準(zhǔn)確性的同時(shí)，兼顧分析處理方法的準(zhǔn)確性、可靠性和易用性、實(shí)時(shí)性之間的平衡，加強(qiáng)“精準(zhǔn)控制”層面的研究，從而形成完整的一體化農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

2.2 大數(shù)據(jù)是蔬菜產(chǎn)業(yè)的智慧錦囊

目前，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著國(guó)家對(duì)大數(shù)據(jù)發(fā)展的政策支持力度進(jìn)一步加大[8,19]，大數(shù)據(jù)的發(fā)展迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。農(nóng)業(yè)是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，而大數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)核心要素。近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些專家學(xué)者開始專注大數(shù)據(jù)的有關(guān)研究和技術(shù)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，大數(shù)據(jù)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)。王勇等[20]以設(shè)施番茄、黃瓜、辣椒、茄子生產(chǎn)為研究對(duì)象，通過(guò)建立生產(chǎn)環(huán)境和田間變量基本數(shù)據(jù)庫(kù)，開展了大數(shù)據(jù)挖掘及利用的研究，為設(shè)施蔬菜智能化生產(chǎn)提供了新途徑。羅巍[21]基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)2015年全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)查得到的37個(gè)露地蔬菜品種上農(nóng)藥施用的品種、用量、成本、次數(shù)等用藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究。結(jié)果表明：用藥防治效果、農(nóng)藥殘留、用藥經(jīng)濟(jì)可以作為露地蔬菜上用藥結(jié)構(gòu)合理性的衡量尺度，同時(shí)從政府監(jiān)管、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、生物技術(shù)和農(nóng)戶四方面，提出了改進(jìn)用藥結(jié)構(gòu)合理性的建議。高羽佳等[22]針對(duì)蔬菜冷鏈物流方面存在問(wèn)題，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，提出了蔬菜冷鏈物流質(zhì)量保障的5項(xiàng)措施。郭晶鵬等[23]對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)蔬菜價(jià)格的研究成果進(jìn)行了梳理分析，基于大數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)未來(lái)蔬菜價(jià)格可能的研究方向，同時(shí)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的研究方法體系進(jìn)行了展望。很多學(xué)者通過(guò)將大數(shù)據(jù)與蔬菜產(chǎn)業(yè)結(jié)合，對(duì)大數(shù)據(jù)在蔬菜產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究，提供了良好的借鑒與經(jīng)驗(yàn)。

2.3 植物工廠是蔬菜智慧生產(chǎn)的典型代表

植物工廠是信息技術(shù)應(yīng)用的最高代表，是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新，優(yōu)化集成了各種高新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)等，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

2.3.1 農(nóng)業(yè)模型的應(yīng)用

主要是指通過(guò)對(duì)溫室作物生理信息與環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)之間定量規(guī)律的研究，建立數(shù)字化模型，為溫室精準(zhǔn)化管理提供理論依據(jù)。方慧等[24]構(gòu)建了自然通風(fēng)條件下日光溫室內(nèi)溫度和氣流場(chǎng)的模擬模型，并通過(guò)實(shí)際測(cè)量的溫度，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證；利用通過(guò)驗(yàn)證的模型模擬分析3種通風(fēng)模式下日光溫室內(nèi)溫度和氣流場(chǎng)的分布。研究結(jié)果表明，上、下通風(fēng)口同時(shí)開啟模式的通風(fēng)降溫效果明顯優(yōu)于單獨(dú)開啟一個(gè)通風(fēng)口的模式。劉洋等[25]采用SPSS軟件構(gòu)建日光溫室次日最低、最高氣溫預(yù)報(bào)模型，研究壁柱式墻體對(duì)日光溫室溫度效應(yīng)的影響并開展溫度預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，不同天氣條件下，壁柱式日光溫室和對(duì)照溫室氣溫日變化規(guī)律基本一致，都有明顯升降變化。陳教料等[26]采用自加速遺傳粒子群算法對(duì)溫室物理模型中難以確定的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，提出了一種機(jī)理建模與系統(tǒng)辨識(shí)建模相結(jié)合的溫室能耗建模方法，可為半封閉式溫室能量負(fù)載設(shè)計(jì)、管理和控制提供理論依據(jù)。

2.3.2 自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)

主要指通過(guò)環(huán)境、生理、營(yíng)養(yǎng)等生物物理傳感器的開發(fā)，以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊控制策略等智能控制技術(shù)和Internet在數(shù)據(jù)傳輸與控制方面的應(yīng)用等，基于網(wǎng)絡(luò)的溫室數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)等。孫忠富等[27]提出了一種基于GPRS和WEB技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和信息發(fā)布系統(tǒng)方案。通過(guò)RS-485總線與數(shù)字傳感器連接，并與PC監(jiān)控構(gòu)成溫室現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；通過(guò)GPRS無(wú)線通訊技術(shù)建立現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，將實(shí)時(shí)采集信息發(fā)送到WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器。該系統(tǒng)不僅可實(shí)時(shí)瀏覽監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而且能進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢。韓華峰等[28]開發(fā)了基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于ZigBee協(xié)議的傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)與無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（GPRS/CDMA）和Internet的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至指定數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。王俊衡等[29]使用硅光電池作為光敏測(cè)量元件，PIC16F876A單片機(jī)作為中央處理器，設(shè)計(jì)了一種低成本、簡(jiǎn)單、實(shí)用的光照監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用最小二乘法建立硅光電池輸出電壓和光照強(qiáng)度之間的模型，實(shí)現(xiàn)了不同天氣狀況下溫室光照強(qiáng)度的采集。吳飛龍等[30]基于嵌入式技術(shù)，研發(fā)了一種自動(dòng)化的凈菜生產(chǎn)系統(tǒng)，自動(dòng)完成凈菜的清洗、消毒、烘干、標(biāo)簽打印過(guò)程。該系統(tǒng)在保證凈菜的質(zhì)量同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。

3 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展在技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但總體上智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用還處于初步階段，如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的深度融合和對(duì)接，是現(xiàn)階段面臨的最重要難題。

3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施普及程度及可靠性不高

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要全面準(zhǔn)確地感知農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)還缺乏可靠的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)接入能力還較低，導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)信息的時(shí)效性、準(zhǔn)確性達(dá)不到要求，從而降低了我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的速度。

3.2 智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)存在“重硬輕軟”

目前，智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)多集中在硬件設(shè)備上，而智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析模型構(gòu)建、大數(shù)據(jù)挖掘等智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的投入力度不夠，大量的數(shù)據(jù)閑置不用，甚至成為垃圾數(shù)據(jù)，自主創(chuàng)新能力不足，是制約我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。

3.3 智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)尚未真正建立

大數(shù)據(jù)分析是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)要素，由于缺乏統(tǒng)一的智慧技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和健全的信息服務(wù)體系，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源難以整合、統(tǒng)一，降低了資源的可用性，農(nóng)業(yè)信息的共享難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)鴻溝、數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象還普遍存在；農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)獲取難、類型多、數(shù)量大，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制難度大，開放共享不足，從而無(wú)法建立真正的智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

3.4 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用水平較低

目前，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的運(yùn)作模式還不成熟，智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品缺乏市場(chǎng)化的運(yùn)作。高校和科研院所是智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備研發(fā)的主要陣地，但這些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備很大程度上經(jīng)受不住市場(chǎng)的考驗(yàn)。同時(shí)由于農(nóng)業(yè)的地位及資金的限制，智慧農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用的投入大、回報(bào)低、周期長(zhǎng)，也是制約我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。通過(guò)政府的支持和政策引導(dǎo)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體作用，是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的希望所在。

3.5 智慧農(nóng)業(yè)從業(yè)者素質(zhì)有待提高

我國(guó)農(nóng)業(yè)一線從業(yè)者目前受教育程度普遍較低，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作開展不全面、不深入，很多基層農(nóng)業(yè)工作者對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)了解不夠，對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的駕馭能力不高，非常不利于我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的普及與改進(jìn)。

4 智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展對(duì)策

發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)要在把握國(guó)家戰(zhàn)略方向的前提下，深入研究制約智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大科學(xué)問(wèn)題，進(jìn)一步加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，制定智慧農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的科技創(chuàng)新突破，提高智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用的成效，加大智慧農(nóng)業(yè)的科研投入。

4.1 加大政策、資金支持力度

現(xiàn)階段，政府部門應(yīng)該在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起主導(dǎo)作用。通過(guò)出臺(tái)相關(guān)政策，設(shè)置重大科研示范項(xiàng)目，增加智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的政策支持和資金支持。優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)，通過(guò)引導(dǎo)智慧農(nóng)業(yè)有序發(fā)展，避免低水平重復(fù)和市場(chǎng)惡性競(jìng)爭(zhēng)。

4.2 加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

加大投入力度，提高物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的可靠性與準(zhǔn)確性。推進(jìn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、共享基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，拓展互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用，提高寬帶覆蓋水平，對(duì)寬帶接入能力低地區(qū)進(jìn)行升級(jí)改造，擴(kuò)展邊遠(yuǎn)地區(qū)、林牧區(qū)、海島等區(qū)域的通信方式。落實(shí)農(nóng)村地區(qū)網(wǎng)絡(luò)降費(fèi)政策，探索面向貧困戶的網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)優(yōu)惠。

4.3 盡快建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)

制定統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，整合現(xiàn)有農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)，拓展物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集渠道和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集渠道。提升數(shù)據(jù)信息對(duì)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的支撐、引導(dǎo)、指導(dǎo)作用。加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理，建立集中統(tǒng)一的安全管理體系，加強(qiáng)病毒防范、漏洞管理、入侵防范、信息加密、訪問(wèn)控制等安全防護(hù)措施。

4.4 推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的科技創(chuàng)新突破

完善智慧農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新體系，加大農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育力度，加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)儲(chǔ)備，完善智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)學(xué)科群，穩(wěn)定支持已有學(xué)科群建設(shè)布局，強(qiáng)化新興技術(shù)學(xué)科建設(shè)，從而提升智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的創(chuàng)新能力，提高智慧農(nóng)業(yè)的研究水平。提高智慧農(nóng)業(yè)科研投入水平，加強(qiáng)領(lǐng)域研究，結(jié)合農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，加大適用于智慧農(nóng)業(yè)的輕便技術(shù)、易落地技術(shù)的研發(fā)和投入力度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的無(wú)縫融合。加快研發(fā)性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便的適用信息技術(shù)產(chǎn)品。

4.5 加大智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用

加大推廣應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)成果，各級(jí)政府應(yīng)強(qiáng)化我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，圍繞智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)，大力推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)化、推廣和應(yīng)用過(guò)程中的重大問(wèn)題研究。開展重大項(xiàng)目應(yīng)用示范，構(gòu)建理論體系、技術(shù)體系、應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)體系。相關(guān)企業(yè)和科教單位應(yīng)加大智慧農(nóng)業(yè)的宣傳，加強(qiáng)有關(guān)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)研究和發(fā)明創(chuàng)造，加大科技攻關(guān)力度，不斷提高智慧農(nóng)業(yè)的研發(fā)能力和基層應(yīng)用水平。

4.6 合理設(shè)計(jì)智慧農(nóng)業(yè)商業(yè)模式

依托“互聯(lián)網(wǎng)+”，借助農(nóng)村電子商務(wù)的平臺(tái)，合理設(shè)計(jì)智慧農(nóng)業(yè)商業(yè)模式，培育智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)。以政府為主導(dǎo)，鼓勵(lì)綜合型電商企業(yè)拓展農(nóng)業(yè)農(nóng)村業(yè)務(wù)，扶持垂直型電商、縣域電商等多種形式電商的發(fā)展壯大[8]。

4.7 提升智慧農(nóng)業(yè)從業(yè)者的受教育水平

針對(duì)新型職業(yè)農(nóng)民，開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)等新技術(shù)應(yīng)用能力培訓(xùn)，提升技術(shù)水平、經(jīng)營(yíng)能力和信息素養(yǎng)。利用各級(jí)農(nóng)業(yè)部門現(xiàn)有培訓(xùn)項(xiàng)目、資源和體系，動(dòng)員企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)等社會(huì)各界力量廣泛參與，開展農(nóng)民手機(jī)應(yīng)用技能培訓(xùn)。

5 借力政策東風(fēng)，智慧農(nóng)業(yè)迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇

黨的十八大報(bào)告指出，要“促進(jìn)工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”，從國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展高度，首次提出四化同步建設(shè)，智慧農(nóng)業(yè)作為信息化的重要組成部分，具有重要的戰(zhàn)略意義。2015年以來(lái)，國(guó)家高度重視智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在每年發(fā)布的重大政策文件中都會(huì)提及智慧農(nóng)業(yè)，例如：2016年，農(nóng)業(yè)部印發(fā)《“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三年行動(dòng)實(shí)施方案》，文件中指出“大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，強(qiáng)化體制機(jī)制創(chuàng)新，全面提高農(nóng)業(yè)信息化水平，推動(dòng)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、效率提升和組織變革，培育發(fā)展農(nóng)業(yè)信息經(jīng)濟(jì)，為加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、夯實(shí)全面建成小康社會(huì)基礎(chǔ)提供強(qiáng)大創(chuàng)新動(dòng)力。”同年，發(fā)改委發(fā)布了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》，文件中指出“推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)融合，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)?！?016年，農(nóng)業(yè)部在《“十三五”全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃》中指出“以建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)為目標(biāo)，著力加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，著力提升農(nóng)業(yè)信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用能力，著力完善農(nóng)業(yè)信息服務(wù)體系，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化、管理數(shù)據(jù)化、服務(wù)在線化，全面提高農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化水平。”2017年中央一號(hào)文件指出“加強(qiáng)中低產(chǎn)田改良、經(jīng)濟(jì)作物、草食畜牧業(yè)、海洋牧場(chǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)林產(chǎn)品精深加工、倉(cāng)儲(chǔ)物流等科技研發(fā)。”由此可見，借助政策的力推，智慧農(nóng)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展將推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)改造，推動(dòng)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展。

5.1 智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展將推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)改造

5.1.1 升級(jí)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，由勞動(dòng)密集型走向智能化生產(chǎn)

近年來(lái)我國(guó)勞動(dòng)力緊缺，生產(chǎn)成本上升，制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化管理和作業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的客觀要求。在種植、養(yǎng)殖生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建集環(huán)境生理監(jiān)控、作物模型分析和精準(zhǔn)調(diào)節(jié)為一體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)和平臺(tái)，根據(jù)自然生態(tài)條件改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝，進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品差異化生產(chǎn)；在食品安全環(huán)節(jié)，構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，將農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工等過(guò)程的各種相關(guān)信息進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)，并能通過(guò)食品識(shí)別號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行查詢認(rèn)證，追溯全程信息；在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，特別是一些農(nóng)墾墾區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、大型農(nóng)場(chǎng)等單位，智能設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)測(cè)土配方、茬口作業(yè)計(jì)劃以及農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)資料管理等生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，提高效能。

5.1.2 升級(jí)經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域，突出個(gè)性化與差異性營(yíng)銷方式

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，打破了農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的時(shí)空地理限制，農(nóng)資采購(gòu)和農(nóng)產(chǎn)品流通等數(shù)據(jù)將會(huì)得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳遞，有效解決信息不對(duì)稱問(wèn)題。目前一些地區(qū)特色品牌農(nóng)產(chǎn)品開始在主流電商平臺(tái)開辟專區(qū)，拓展農(nóng)產(chǎn)品銷售渠道，有實(shí)力的龍頭企業(yè)通過(guò)自營(yíng)基地、自建網(wǎng)站、自主配送的方式打造一體化農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)體系，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)化營(yíng)銷和品牌化運(yùn)營(yíng)，預(yù)示著農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)將向訂單化、流程化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，個(gè)性化與差異性的定制農(nóng)業(yè)營(yíng)銷方式將廣泛興起。所謂定制農(nóng)業(yè)，就是根據(jù)市場(chǎng)和消費(fèi)者特定需求而專門生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品，滿足有特別偏好的消費(fèi)者需求。此外，近年來(lái)各地興起農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)家樂(lè)熱潮，通過(guò)網(wǎng)站、線上宣傳等渠道推廣、銷售休閑旅游產(chǎn)品，并為旅客提供個(gè)性化旅游服務(wù)，已成為農(nóng)民增收新途徑和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)。

5.1.3 升級(jí)服務(wù)領(lǐng)域，提供精確、動(dòng)態(tài)、科學(xué)的全方位信息服務(wù)

在黑龍江等地區(qū)，已經(jīng)試點(diǎn)應(yīng)用基于北斗的農(nóng)機(jī)調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)；一些地區(qū)通過(guò)室外大屏幕、手機(jī)終端等這些靈活便捷的信息傳播形式向農(nóng)戶提供氣象、災(zāi)害預(yù)警和公共社會(huì)信息服務(wù)，可以有效地解決“信息服務(wù)最后一公里”問(wèn)題。面向“三農(nóng)”的信息服務(wù)為農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者傳播先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)知識(shí)、生產(chǎn)管理信息以及農(nóng)業(yè)科技咨詢服務(wù)，引導(dǎo)龍頭企業(yè)、農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社和農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)好自己的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與營(yíng)銷活動(dòng)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理決策水平，增強(qiáng)市場(chǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效、提高收益。同時(shí)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)也將推進(jìn)農(nóng)業(yè)管理數(shù)字化和現(xiàn)代化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)管理高效和透明，提高農(nóng)業(yè)部門的行政效能。

5.2 智慧農(nóng)業(yè)將推動(dòng)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展

5.2.1 實(shí)現(xiàn)精細(xì)化，保障資源節(jié)約、產(chǎn)品安全

一方面，借助科技手段對(duì)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象實(shí)施精確化操作，在滿足作物生長(zhǎng)需要的同時(shí)，保障資源節(jié)約又避免環(huán)境污染。另一方面，實(shí)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，保障產(chǎn)品安全。生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化是指通過(guò)智能化設(shè)備對(duì)土壤、大氣環(huán)境、水環(huán)境狀況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，使之符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化是指生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)按照一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求通過(guò)智能化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)統(tǒng)一；生產(chǎn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化是指通過(guò)智能化設(shè)備實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，保障最終農(nóng)產(chǎn)品符合相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5.2.2 實(shí)現(xiàn)高效化，提高農(nóng)業(yè)效率，提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

云計(jì)算、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)讓農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者便捷靈活地掌握天氣變化數(shù)據(jù)、市場(chǎng)供需數(shù)據(jù)、農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)等等，準(zhǔn)確判斷農(nóng)作物是否該施肥、澆水或打藥，避免了因自然因素造成的產(chǎn)量下降，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)能力；通過(guò)智能設(shè)施合理安排用工用時(shí)用地，減少勞動(dòng)和土地使用成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。互聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)的深度融合，使得諸如農(nóng)產(chǎn)品電商、土地流轉(zhuǎn)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等農(nóng)業(yè)市場(chǎng)創(chuàng)新商業(yè)模式持續(xù)涌現(xiàn)，大大降低信息搜索、經(jīng)營(yíng)管理的成本。引導(dǎo)和支持專業(yè)大戶、家庭農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)民專業(yè)合作社、龍頭企業(yè)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體發(fā)展壯大和聯(lián)合，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、加工、儲(chǔ)運(yùn)、銷售、服務(wù)等農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密鏈接，農(nóng)業(yè)土地、勞動(dòng)、資本、技術(shù)等要素資源得到有效組織和配置，使產(chǎn)業(yè)、要素集聚從量的集合到質(zhì)的激變，從而再造整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與二、三產(chǎn)業(yè)交叉滲透、融合發(fā)展，提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。5.2.3 實(shí)現(xiàn)綠色化，推動(dòng)資源永續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

保護(hù)好青山綠水，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綠色安全優(yōu)質(zhì)是發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的本質(zhì)要求。智慧農(nóng)業(yè)作為集保護(hù)生態(tài)、發(fā)展生產(chǎn)為一體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)，實(shí)施測(cè)土配方施肥、農(nóng)藥精準(zhǔn)科學(xué)施用、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，推動(dòng)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，可達(dá)到合理利用農(nóng)業(yè)資源、減少污染、改善生態(tài)環(huán)境的效果，借助互聯(lián)網(wǎng)及二維碼等技術(shù)，建立全程可追溯、互聯(lián)共享的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全信息平臺(tái)，健全從農(nóng)田到餐桌的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全過(guò)程監(jiān)管體系，保障人民群眾“舌尖上的綠色與安全”。利用衛(wèi)星搭載高精度遙感設(shè)備，構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)獲取土壤、墑情、水文等農(nóng)業(yè)資源信息，匹配農(nóng)業(yè)資源調(diào)度專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理、全國(guó)水土保持規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的科學(xué)決策，加快形成資源利用高效、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、產(chǎn)地環(huán)境良好、產(chǎn)品質(zhì)量安全的農(nóng)業(yè)發(fā)展新格局。

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要促進(jìn)不同學(xué)科間的交叉融合，基于信息和智慧來(lái)優(yōu)化管理復(fù)雜的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化和智能化，逐步實(shí)現(xiàn)信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的深度融合。未來(lái)智慧農(nóng)業(yè)將發(fā)展成新的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，并在世界范圍內(nèi)形成新的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。智慧農(nóng)業(yè)將是又一場(chǎng)信息技術(shù)革命，是由于引入新技術(shù)而引發(fā)的一場(chǎng)信息革命，它更關(guān)注由新技術(shù)催生的新價(jià)值，而且將帶來(lái)一場(chǎng)全新的農(nóng)業(yè)變革。因此，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、規(guī)?；潭雀吆图夹g(shù)密集型的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和地區(qū)領(lǐng)先推廣智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，逐步建立適合我國(guó)國(guó)情的智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，是我國(guó)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必經(jīng)之路。

[1]周國(guó)民.淺議智慧農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2009(10):5-7,27.

[2]孫忠富,杜克明,鄭飛翔,等.大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)中研究與應(yīng)用展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2013(6):63-71.

[3]農(nóng)業(yè)部.農(nóng)業(yè)部關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)發(fā)展的實(shí)施意見[EB/OL].(2015-12-31)[2017-03-15].http://www.moa.gov.cn/zwllm/tzgg/tz/201512/t20151231_4972005.htm.

[4]劉林森.現(xiàn)代信息化推動(dòng)精確農(nóng)業(yè)發(fā)展[J].信息化建設(shè),2010(3):51-53.

[5]劉林森.美國(guó):打造智慧農(nóng)業(yè)[J].信息化建設(shè),2011(12):44-46.

[6]曹宏鑫,趙鎖勞,葛道闊,等.農(nóng)業(yè)模型與數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展探討[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,28(5):1181-1188.

[7]張紅英,李世娟,諸葉平.等小麥作物模型研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2017,19(1):85-93.

[8]農(nóng)業(yè)部"十三五"全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃[EB/OL].(2015090)[2017-03-15].http://www.moa.gov.cn/zwllm/ghjh/201609/t20160901_5260726.htm.

[9]國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì),農(nóng)業(yè)部.全國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)[J].中國(guó)蔬菜,2012(5):1-12.

[10]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2014)[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2014.

[11]張真和.我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].山東蔬菜,2012(3):2-7.

[12]夏于,孫忠富,杜克明,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的小麥苗情診斷管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(5):117-124.

[13]劉淵,王瑞智,楊澤林.基于物聯(lián)網(wǎng)的連棟蔬菜溫棚環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2014(1):121-126.

[14]馬浚誠(chéng),李鑫星,溫皓杰,等.面向葉類蔬菜病害識(shí)別的溫室監(jiān)控視頻采集系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2015,46(3):282-287.

[15]章鐵軍,宮彬彬,劉永泉.基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施蔬菜環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,39(1):119-125.

[16]MA J C, LI X X, WEN H J, et al. A key frame extraction method for processing greenhouse vegetables production monitoring video[J]. Computers and Electronics in Agriculture,2015,111(C):92-102.

[17]ZHOU R, KANEKO S, TANAKA F, et al. Disease detection of Cercospora Leaf Spot in sugar beet by robust template matching[J]. Computers and Electronics in Agriculture,2014,108(108):58-70.

[18]HAMUDA E, MC G B, GLAVIN M, et al. Automatic crop detection under field conditions using the HSV color space and morphological operations[J]. Computers and Electronics in Agriculture,2017,133:97-107.

[19]國(guó)務(wù)院.國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要的通知[EB/OL].(2015-09-05)[2017-03-15].http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-09/05/content_10137.htm.

[20]王勇,段玉聰,姜懿芮,等.設(shè)施蔬菜生產(chǎn)大數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用[J].中國(guó)瓜菜,2017(1):42-45.

[21]羅巍.2015年全國(guó)露地蔬菜農(nóng)藥施用大數(shù)據(jù)分析[D].杭州:浙江大學(xué),2016.

[22]高羽佳,王婧,葉勇.大數(shù)據(jù)環(huán)境下的蔬菜冷鏈物流質(zhì)量保障分析[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)(人文社會(huì)科學(xué)版),2016, 13(10):65-66.

[23]郭晶鵬,毛克彪,趙映慧,等.我國(guó)蔬菜價(jià)格研究進(jìn)展[J].北方園藝,2016(23):180-186.

[24]方慧,楊其長(zhǎng),張義,等.基于CFD技術(shù)的日光溫室自然通風(fēng)熱環(huán)境模擬[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2015,36(2):155-160.

[25]劉洋,方旋.壁柱式日光溫室溫度變化規(guī)律及溫度預(yù)測(cè)模型研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2016(19):28-31.

[26]陳教料,陳教選,楊將新,等.基于自加速遺傳粒子群算法的半封閉式溫室能耗預(yù)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015(24):186-193.

[27]孫忠富,曹洪太,李洪亮,等.基于GPRS和WEB的溫室環(huán)境信息采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(6):131-134.

[28]韓華峰,杜克明,孫忠富,等.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(7):158-163.

[29]王俊衡,李莉,穆永航,等.日光溫室光照強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2015(增刊1):194-200.

[30]吳飛龍,周泓,俞凌.基于嵌入式技術(shù)的凈菜自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)信息:上半月,2015(3):107-108.