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        5G背景下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)模式研究
        ——以中小林果種植企業(yè)為例*

        2021-03-11 09:32:58孫魯青郭公浦
        智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊 2021年5期
        關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

        孫魯青,李 婧,郭公浦

        (1.濱州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,山東 濱州 256600;2.中國聯(lián)通有限公司濱州分公司,山東 濱州 256600;3.濱州市惠民縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,山東 濱州 256600)

        2020年中國已正式進(jìn)入5G商用元年。5G時(shí)代將“萬物互聯(lián)”的特性徹底釋放,物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用設(shè)備都將成熟落地并被實(shí)現(xiàn)普遍化商用,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的自動化、信息化、智能化水平顯著提升,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理效率的提高、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的提升等提供了巨大的幫助。

        智慧農(nóng)業(yè)是指在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)支撐下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,近年來以《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃(2016-2020年)》和《中共中央國院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》為標(biāo)志[1],明確提出了把信息化作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的制高點(diǎn),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,讓廣大農(nóng)民群眾在分享信息化發(fā)展成果上有更多獲得感,為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化取得明顯進(jìn)展和全面建成小康社會提供強(qiáng)大動力。因此探索新時(shí)代下智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)和推廣模式,對于轉(zhuǎn)換農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、帶動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程、促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收等方面起著重要的作用。

        智慧林果業(yè)作為智慧農(nóng)業(yè)的重要組成部分,以2013年8月第三屆全國林業(yè)信息化工作會議的召開和國家林業(yè)局印發(fā)的《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》為標(biāo)志,拉開了以促進(jìn)林果業(yè)資源管理、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展等協(xié)同化推進(jìn),實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會綜合效益最大化為目的的林果業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的大幕。

        本文采用“以需求為導(dǎo)向”的思路與林果產(chǎn)業(yè)對接,一是通過高校物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢服務(wù)林果種植企業(yè)的案例經(jīng)驗(yàn)和實(shí)施路徑,依據(jù)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)理論搭建智慧林果業(yè)整體目標(biāo)框架;二是依據(jù)技術(shù)創(chuàng)新理論搭建物聯(lián)網(wǎng)體系實(shí)現(xiàn)框架;三是依據(jù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)組織理論構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式框架,這對于豐富新視角下林果產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和較大的應(yīng)用價(jià)值。

        1 關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

        1.1 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的政策和理論研究

        中國工程院院士汪懋華[2]從核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、治理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面提出了建立農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的智慧治理體系和創(chuàng)新發(fā)展的冷思考。中國工程院院士趙春江[3]分析農(nóng)村信息化本質(zhì)、內(nèi)容、內(nèi)涵之間關(guān)系,從突破理論、方法和共性關(guān)鍵技術(shù)等方面提出了建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)的五步策略。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院院長張輝[4]指出,要加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)理論、技術(shù)、裝備研究及集成應(yīng)用,統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村信息化基礎(chǔ)設(shè)施和智慧鄉(xiāng)村建設(shè)。農(nóng)業(yè)信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張國鋒[5]從物聯(lián)網(wǎng)升級、標(biāo)準(zhǔn)化引領(lǐng)、新技術(shù)落地及保障農(nóng)業(yè)安全四個方面對智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了建議。

        1.2 部分省市的實(shí)踐與探索

        河北省按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、共建共享、互聯(lián)互通原則,構(gòu)建起資源數(shù)據(jù)中心、立體感知、智慧網(wǎng)站群一體化發(fā)展模式[6]。甘肅省采取彎道、換道超車,借勢發(fā)展思路,建立了“一帶一路”林業(yè)數(shù)據(jù)資源協(xié)同共享平臺,在路線、機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)等方面取得了階段性成果[7]。江蘇省近年來創(chuàng)建了一批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用示范基地,依托物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)涌現(xiàn)出“東山模式”“同里模式”“董浜模式”“陽澄湖模式”等典型[8]。浙江省余杭市通過農(nóng)機(jī)裝備數(shù)字化轉(zhuǎn)型,培育數(shù)字化農(nóng)技服務(wù)公司,為農(nóng)業(yè)增效節(jié)本提供了“云保障”和“智慧腦”[9]。

        1.3 典型發(fā)達(dá)國家智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的啟示

        美國模式,即大規(guī)模經(jīng)營及智能化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式,形成了農(nóng)業(yè)資本相對充足且各類涉農(nóng)資源高度市場化的智慧農(nóng)業(yè)整體發(fā)展路徑。日本模式,即集約化精耕智慧農(nóng)業(yè)模式,采取工廠化生產(chǎn)與自動化生產(chǎn)協(xié)調(diào)發(fā)展,以補(bǔ)其農(nóng)業(yè)資源供給缺乏的短板。法國模式,即規(guī)模自動化智慧農(nóng)業(yè)模式,采用“以工哺農(nóng)”方式,達(dá)成資本要素和人才要素的協(xié)同效應(yīng),提高土地生產(chǎn)效率和農(nóng)戶勞動生產(chǎn)的整體效率[10]。這些經(jīng)驗(yàn)為研究適合中國國情的、具有中國特色智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式提供了良好的借鑒。

        目前智慧農(nóng)業(yè)研究的不足主要表現(xiàn)在:一是大多數(shù)聚焦在技術(shù)應(yīng)用,但對于如何推動技術(shù)實(shí)施的機(jī)制和模式研究不夠深入。二是研究領(lǐng)域細(xì)分化程度不夠,對于林果種植業(yè)的研究案例少。三是研究對象側(cè)重于示范型大企業(yè),面向中小型企業(yè)以及個體農(nóng)戶的研究尚處空白。

        2 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中亟待解決的突出問題

        2.1 破解物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)無法在中小企業(yè)落地生根的窘境

        中小林果種植企業(yè)是指區(qū)別于國家級高新示范園及依托大型企業(yè)建設(shè)的林果種植園,個人出資建設(shè)的林果種植園、農(nóng)民合作社及相應(yīng)的林果企業(yè)。

        目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程仍然集中在資金、資源豐厚的大型企業(yè)中,而大多數(shù)中小型林果種植企業(yè)以及小農(nóng)戶依然采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式,其主要有物聯(lián)網(wǎng)體系高投入、低產(chǎn)出,個性化需求無法滿足,人員素質(zhì)無法適應(yīng)等原因。因此,研究如何以需求為導(dǎo)向真正實(shí)現(xiàn)降低人工成本和提高產(chǎn)出效益,是關(guān)系到智慧農(nóng)業(yè)能否在中小企業(yè)開花結(jié)果的前提。

        2.2 智慧農(nóng)業(yè)要由過去的“面子工程”向“惠民工程”進(jìn)行轉(zhuǎn)變

        隨著5G網(wǎng)絡(luò)商用的到來,依托5G技術(shù)的硬件和軟件資源越來越豐富,成本不斷降低,現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)更廣闊范圍內(nèi)的高速數(shù)據(jù)傳輸成為可能。過去中小林企和個體農(nóng)戶存在思想認(rèn)識上的偏見,認(rèn)為智慧農(nóng)業(yè)就是面子工程,自己不想用也不會用,依舊采取粗獷式生產(chǎn)模式,管理效率低。因此探討如何將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)從過去資源相對集中的群體向更廣泛的群體覆蓋,形成以點(diǎn)帶面、更具有一般通用性的發(fā)展模式,是關(guān)系到智慧農(nóng)業(yè)從“離散化、示范化”向“連續(xù)化、共享化”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。

        2.3 解決智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中運(yùn)行機(jī)制不暢的突出問題

        目前政府、高校、農(nóng)企、智慧農(nóng)業(yè)提供商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、農(nóng)戶普遍缺乏有效銜接機(jī)制,僅從各自角度出發(fā)獲取利益,必須加強(qiáng)以大數(shù)據(jù)為紐帶的溝通協(xié)作橋梁,建立合作共贏的長效運(yùn)行模式。因此,利用系統(tǒng)論觀點(diǎn)從各利益相關(guān)方的角度入手,分析過去各方單打獨(dú)斗、形式主義嚴(yán)重的深層次原因,重點(diǎn)構(gòu)建以多方參與的農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟為依托,完善以數(shù)據(jù)支撐為核心的林果產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)行體系,真正實(shí)現(xiàn)政府管理、科研轉(zhuǎn)化、農(nóng)民增收等多元主體互惠互利的長效運(yùn)行機(jī)制。

        3 探索和實(shí)施政府、高校、企業(yè)、運(yùn)營商“四位一體”的發(fā)展模式

        本文以中小林果企業(yè)和林果產(chǎn)業(yè)為研究對象,圍繞“構(gòu)建什么-服務(wù)什么-帶來什么”為主線展開研究,破解物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)共享中存在的主要問題,積極探索適合中小林果種植業(yè)數(shù)字化、智慧化發(fā)展的新模式和實(shí)現(xiàn)路徑,構(gòu)建利益方“四位一體”的運(yùn)行機(jī)制,如圖1所示。主要包括以下3個方面的內(nèi)容:

        圖1 中小林果種植企業(yè)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模式和實(shí)現(xiàn)路徑

        3.1 以高校服務(wù)中小林果企業(yè)數(shù)字化建設(shè)為例,提出了“以需求為導(dǎo)向”的智慧林果業(yè)建設(shè)方案

        高校在服務(wù)中小型林果企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展過程中,要面向區(qū)域林果種植特點(diǎn)和實(shí)際發(fā)展需要,按照“低成本、高效率”的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行科研合作和成果轉(zhuǎn)化,以濱州學(xué)院服務(wù)黃河三角洲林果高效發(fā)展為例,經(jīng)過多項(xiàng)服務(wù)地方項(xiàng)目的實(shí)施,構(gòu)建了包括“果蔬園區(qū)智能化管理系統(tǒng)、基于RFID的植株精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集終端、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)”等擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),助推部分中小林果種植企業(yè)獲批市級農(nóng)業(yè)現(xiàn)代示范園和山東省果樹標(biāo)準(zhǔn)化種植基地,年人工成本減少60%,平均投入產(chǎn)出比達(dá)1:6.5,逐漸走出了一條“區(qū)域特色、落地生根”的智慧林果建設(shè)之路。

        3.2 以點(diǎn)帶面,以網(wǎng)絡(luò)帶數(shù)據(jù),探索“大數(shù)據(jù)”支撐下的林果產(chǎn)業(yè)群高質(zhì)量發(fā)展模式

        智慧的驅(qū)動來源于數(shù)據(jù),要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)揮大數(shù)據(jù)的指導(dǎo)意義,探索政府管理數(shù)據(jù)平臺、林果全產(chǎn)業(yè)鏈信息平臺、消費(fèi)者終端安全平臺三者之間的有效銜接,探索如何對接高層次、高級別管理數(shù)據(jù)平臺,打造服務(wù)下游林果加工業(yè)、消費(fèi)者之間相互支撐的產(chǎn)業(yè)群,著力構(gòu)建以5G網(wǎng)絡(luò)下的物聯(lián)網(wǎng)硬件為依托,以人工智能推動下的大數(shù)據(jù)為支撐,服務(wù)林果產(chǎn)業(yè)群的數(shù)字經(jīng)濟(jì)模式,挖掘數(shù)據(jù)的指導(dǎo)意義和增值效果,促進(jìn)林果產(chǎn)業(yè)群的高質(zhì)量發(fā)展,形成以典型示范帶動應(yīng)用普及的建設(shè)思路和發(fā)展策略。

        3.3 促進(jìn)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化,構(gòu)建企業(yè)、高校、管理部門、運(yùn)營商相協(xié)作的運(yùn)行機(jī)制

        要深入分析影響制約物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和推廣不暢的主要因素及原因,運(yùn)用系統(tǒng)論觀點(diǎn),擺脫單兵作戰(zhàn)的發(fā)展模式和形式主義思想,有效進(jìn)行資源配置和優(yōu)勢發(fā)揮,明確各利益方、各環(huán)節(jié)在推動智慧農(nóng)業(yè)實(shí)施中的作用。構(gòu)建以企業(yè)需求為主導(dǎo)、高??蒲袨檩d體、政府管理部門為指導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商為支撐的“四位一體”運(yùn)行機(jī)制,保障物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)在中小型企業(yè)中落地生根,實(shí)現(xiàn)政府管理、科研轉(zhuǎn)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、農(nóng)民增收等多元主體的互惠互利。

        4 結(jié)論

        從2016年開始,山東濱州學(xué)院聚焦中小林果種植業(yè),通過科研合作和成果轉(zhuǎn)化,研發(fā)了包括“果蔬園區(qū)智能化管理系統(tǒng)、基于RFID的植株精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集終端、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)”等擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),年人工成本減少60%,平均投入產(chǎn)出比達(dá)1:6.5,科技研發(fā)成果被較廣泛的應(yīng)用到區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中,獲得了較高的社會評價(jià),逐漸走出了一條面向中小林果種植業(yè)的智慧林果建設(shè)之路。

        (1)以“低成本、高效率”的建設(shè)思路,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)從過去的“高高在天”轉(zhuǎn)變到“扎實(shí)落地”,推動實(shí)現(xiàn)了智慧林果業(yè)由“離散化”“示范化”向“連續(xù)化”“共享化”的產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)變和落地生根。

        (2)通過探索“四位一體”的建設(shè)思路,歸納出一條適合中小農(nóng)業(yè)企業(yè),尤其是缺乏資金投入的企業(yè)如何抓住5G帶給農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的機(jī)遇,集中資源配置,逐步邁向智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式和實(shí)現(xiàn)路徑。

        (3)以濱州學(xué)院服務(wù)區(qū)域中小林果種植企業(yè)為例,開展了對物聯(lián)網(wǎng)方案建設(shè)與模式策略有效性的檢視研究,增強(qiáng)了研究的科學(xué)性,同時(shí)利用積累的數(shù)據(jù)豐富了研究內(nèi)涵,研究效果具有較高的理論和實(shí)踐推廣價(jià)值。

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