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  装备与信息协同促进现代智慧农业发展研究[J].中国工程科学,2022,24(1):55-63.   农业机械装备是现代农业发展的物质基础、农业机械化发展的重要标志,新一代信息技术驱动农业机械装备智能化转型升级;基于装备与信息技术协同的智慧农业成为现代农业发展的新趋势,对提高农业生产效率、推动农业机械优质高效发展具有积极意义。   中国工程院赵春江院士科研团队在中国工程院院刊

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  装备与信息协同促进现代智慧农业发展研究[J].中国工程科学,2022,24(1):55-63.

  农业机械装备是现代农业发展的物质基础ღ★★、农业机械化发展的重要标志ღ★★,新一代信息技术驱动农业机械装备智能化转型升级ღ★★;基于装备与信息技术协同的智慧农业成为现代农业发展的新趋势ღ★★,对提高农业生产效率ღ★★、推动农业机械优质高效发展具有积极意义ღ★★。

  中国工程院赵春江院士科研团队在中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第1期发表《装备与信息协同促进现代智慧农业发展研究》一文ღ★★。文章对比分析了国内外智慧农业的研究现状ღ★★,梳理了我国农业机械装备ღ★★、农业信息技术的研究进展与趋势ღ★★;在剖析我国现代智慧农业发展需求并前瞻发展价值的基础上ღ★★,提出了重点工程发展建议ღ★★:农业生态系统监测网络新基建工程ღ★★、国家农业大数据中心及运行机制构建工程ღ★★、智能农机装备研发应用工程ღ★★、农业信息服务示范工程ღ★★、果蔬商品化处理智能感控技术与装备研发示范工程ღ★★。文章指出ღ★★,立足国情加大农业科技创新投入并优化结构ღ★★、建立农业“产学研”创新联盟ღ★★、完善农业科技创新激励政策ღ★★,可为引导现代智慧农业发展提供坚实保障ღ★★。

  物联网ღ★★、大数据ღ★★、云计算ღ★★、人工智能(AI)ღ★★、区块链等新一代信息技术正在快速发展并转化为产业应用ღ★★,现代农业与之相互渗透ღ★★、交叉融合ღ★★,催生了智慧农业这一新业态ღ★★、新模式ღ★★,支撑农业建立更高级的生产力ღ★★、生产方式和经济形态ღ★★。农业发达国家积极开展前沿技术研发ღ★★、数据共享开放ღ★★、行业人才培育等方面的规划部署ღ★★,稳健推动新一代信息技术与农业生产深度融合ღ★★;大数据研究与发展计划ღ★★、农业技术战略ღ★★、农业发展 4.0 框架等政策文件ღ★★,加快推进了智慧农业与农业数字经济发展ღ★★。

  我国农业机械(简称“农机”)的制造水平ღ★★、装备总量ღ★★、作业水平取得快速发展ღ★★,促使农业从先前以人力ღ★★、畜力为主的生产方式转型为以机械动力为主的机械化新阶段ღ★★。目前ღ★★,我国成为世界第一大农机生产与使用国家ღ★★,农机装备产业企业数量超过 8000 家(规模以上企业超过 1700 家)ღ★★,农业装备产品生产数量约 4000 种ღ★★;农机企业工业产值从 2004 年的 830 多亿元增长到 2019 年的 4500 亿元ღ★★。然而ღ★★,在农业机械装备自动化ღ★★、信息化ღ★★、智能化等技术研究与应用方面ღ★★,农机产业仍处于起步阶段ღ★★;以电控技术为基础实现自动化是当前主流ღ★★,而以信息技术为核心的智能化技术仍待充分发展im电竞官网ღ★★。“十四五”时期ღ★★,我国亟需加快建设智慧农业技术体系ღ★★,把握未来发展趋势ღ★★,支持农业产业高质量发展ღ★★。

  本文针对农业装备技术ღ★★、信息技术进行阐述ღ★★,深入剖析相关技术的应用现状ღ★★、应用成效与发展趋势ღ★★;在研判现代智慧农业发展需求ღ★★、前瞻未来发展前景的基础上ღ★★,提出重点工程发展建议ღ★★,以期为智慧农业装备与信息化的可持续发展ღ★★、效能系统优化ღ★★、资源高效利用等研究提供基础参考ღ★★。

  动力机械指代替人力ღ★★、畜力ღ★★,为各种农机与设施提供原动力的机械ღ★★,其应用提高农机作业效率ღ★★、增强自然灾害抵制力ღ★★、减少人工劳动量ღ★★,最终表现为显著提升劳动生产率及产量ღ★★。

  拖拉机是主要的农业动力机械ღ★★,以“高效ღ★★、智能ღ★★、环保ღ★★、信息集成”为发展目标ღ★★,重点在动力ღ★★、传动ღ★★、行走ღ★★、液压ღ★★、悬挂ღ★★、驾驶舒适性等多个技术方向开展改进优化ღ★★;信息化控制技术主要朝着自动化ღ★★、智能化方向发展ღ★★。拖拉机的自动化ღ★★、智能化与定位及导航ღ★★、动态路径规划ღ★★、机器视觉ღ★★、远程监控等密切相关ღ★★,涉及导航ღ★★、图像ღ★★、模型与策略ღ★★、执行器ღ★★、数据链等工程技术ღ★★。

  应对农业机械化规模扩大所伴随的石化燃料过多消耗ღ★★、环境污染有所加重等情况ღ★★,有关柴油机排放法规要求必然更为严格ღ★★。采用各种机内净化ღ★★、机外尾气处理技术来最大限度降低整机排放ღ★★,并行发展高比能量动力蓄电池ღ★★、生物甲烷燃料动力等新型替代能源技术ღ★★,力求实现机组作业时的零排放ღ★★、无污染ღ★★、低噪声ღ★★、高效率ღ★★,解决农业机械化过程中的节能减排问题ღ★★。

  大田精准作业机械主要分为土壤耕作机械ღ★★、播种机械ღ★★、田间管理作业装备ღ★★、精准灌溉装备ღ★★、联合收获机ღ★★、农业废弃物收集装备等ღ★★。以国产农机的耕作深度控制为例ღ★★,较多采用耕整机械力调节和位置调节方法(见图 1)ღ★★,实质为机械与液压系统的简单结合ღ★★,在实际作业过程中出现了阻力不恒定ღ★★、无法实时监测等问题ღ★★;为了实现耕作深度的精准控制 , 未来将采用基于机电液一体化技术的电子耕深控制系统ღ★★。

  耕整地正在由“功能需求”转向“品质需求”ღ★★,加强精细耕整地机械的关键零部件材料ღ★★、加工工艺等核心技术研发ღ★★,优化宽幅联合耕整地机械工序组合ღ★★,提升耕整地机械自动监测与故障诊断ღ★★、作业深度控制ღ★★、机组水平调节ღ★★、作业速度匹配等水平ღ★★;研制减少进地次数ღ★★、节能降耗ღ★★、智能化ღ★★、高速宽幅的联合耕整地机械ღ★★,是农业机械化生产发展的重要方向ღ★★。

  工厂化农业指在相对可控的生长环境下ღ★★,采用工业化生产方式为农业生物(植物ღ★★、动物ღ★★、微生物)提供适宜的生长环境ღ★★,以提升农业产量ღ★★、品质与效益ღ★★,促进农业生产方式的集约ღ★★、高效与可持续发展ღ★★;具有均衡生产(实现周年性ღ★★、全天候ღ★★、反季节生产)ღ★★、产出效率高(规模化生产程度高ღ★★、土地产出率高ღ★★、劳动生产率高ღ★★、资源利用率高)ღ★★、产品价值高(质量安全性高ღ★★、商品化程度高ღ★★、市场适应能力高)等显著特征ღ★★。

  工厂化农业核心装备主要分为工厂化设施设计与制造ღ★★、智能传感与感知设备ღ★★、智能控制设备ღ★★、精准作业装备等ღ★★。目前国内投入应用的工厂化种植设施有日光温室ღ★★、塑料大棚ღ★★、连栋温室ღ★★、人工光植物工厂等ღ★★。基于信息感知的监测装备包括传感监测ღ★★、光谱监测ღ★★、视频监测ღ★★,基本形成了多源信息耦合感知模式ღ★★;监测方式从实验室离线测量发展到便携式多参数测量再到实时在线测量ღ★★,通过快速提取工厂化种植执行器精准作业所需的各种信息ღ★★,为标准化流水线作业提供关键技术支撑ღ★★。以荷兰为代表的设施园艺发达国家ღ★★,在设施温度im电竞官网ღ★★、湿度ღ★★、CO2ღ★★、光照等环境调控等方面发展了成熟稳定的设备和系统ღ★★。我国在设施环境调控技术装备能力及创新方面达到世界先进水平ღ★★,发展了基于正压通风的温室环境综合调控系统(见图 2)ღ★★、基于双热源热泵的温室间能量转移加温系统ღ★★、温室环境综合管控云平台ღ★★、基于环境 – 作物耦合模型的最优控制决策算法等ღ★★;但温室环境控制策略及控制系统仍是我国设施园艺发展的薄弱环节ღ★★。

  未来智能化作业装备技术将着力突破无人操控条件下的作物生产ღ★★、采后ღ★★、物流等环节的关键技术ღ★★,实现 AIღ★★、大数据ღ★★、智能装备与农艺的结合ღ★★;形成覆盖全产业链应用的智能作业技术装备ღ★★,如作物育苗机器人ღ★★、物流机器人ღ★★、植保机器人ღ★★、采收机器人ღ★★、采后处理作业装备ღ★★、农业废弃物处理机器人等ღ★★;集成机械ღ★★、电子ღ★★、控制等技术ღ★★,发展实时监控植物生理ღ★★、生态特性的生物传感装备ღ★★,最大限度地获得植物生长需求信息ღ★★、减少人为影响ღ★★,全面进行科学生产与信息化管理ღ★★。

  农产品产地初加工装备主要分为粮食干燥装备ღ★★、生鲜农产品预冷保鲜装备ღ★★、农产品品质无损检测分级装备ღ★★,相应装备从机械化逐渐向智能化ღ★★、自动化发展ღ★★。

  粮食干燥装备重点在高效ღ★★、高质ღ★★、能源节约化ღ★★、智能化等方面进行技术突破ღ★★;在增强对生鲜农产品预冷保鲜装备重要性认知的基础上ღ★★,稳步提升农产品品质无损检测分级装备的可靠性与检测精度ღ★★。农产品产地初加工装备将在保障农产品质量安全ღ★★、提高农产品市场竞争力方面发挥关键作用ღ★★,驱动农业生产更高效ღ★★、更舒适ღ★★,农业资源利用更充分ღ★★、更环保ღ★★。

  我国农业信息技术研究起步稍晚ღ★★,发展经历可分为ღ★★:萌芽期(20 世纪 70 年代末—80 年代初)ღ★★、成长期(20 世纪 80—90 年代)ღ★★、成熟期(21 世纪初—2010 年前后)ღ★★、4.0 时代(2011 年以后)ღ★★。经过 40 多年的发展ღ★★,农业信息领域形成了相对完整的技术体系ღ★★。

  作物表型信息获取技术主要利用传感设备ღ★★、无线通信ღ★★、数据库ღ★★、大数据分析等自动化平台装备及信息化技术手段ღ★★,系统ღ★★、高效地获取作物多尺度性状(组织 – 器官 – 植株 – 群体)等表型信息ღ★★,包含从基因与环境相互作用形成的作物表型原始数据ღ★★、作物表型性状元数据到生物学知识的全集数据ღ★★。根据实验环境的差异ღ★★,表型信息获取技术分为室内ღ★★、室外两类ღ★★:前者对各类环境因素进行精确调控ღ★★,严格控制生长箱或温室中的作物的生长条件ღ★★,能够在复杂实验条件下对作物生长发育进行精确分级模拟与针对性研究ღ★★,有着后者难以复制的优势ღ★★。

  表型信息获取与智能解析技术是推进农业数字化ღ★★、智能化ღ★★,引领未来农业发展方向的关键方面ღ★★。未来表型技术发展趋势为ღ★★:地上表型至地下表型ღ★★、宏观表型至微观表型ღ★★、物理表型至生理表型ღ★★、静态表型至动态表型ღ★★;针对作物表型信息采集手段单一ღ★★、表型数据解析时效性不足等问题ღ★★,重点研究多传感器时空同步采集ღ★★、多模态数据融合处理及实时在线解析等关键技术ღ★★。构建以自主技术为主ღ★★、性能可靠稳定ღ★★、具备自主作业与自动处理能力的系列化作物表型平台产品ღ★★,支撑我国植物表型研究迈入世界先进行列ღ★★。

  农业智能知识服务技术以农业知识为内容ღ★★,通过智能化方式将分散的农业知识与数据组织起来ღ★★,利用知识共享与综合辅助决策模型ღ★★,为广大用户提供个性化精准服务ღ★★,缓解农业生产经营中存在的资源利用低效ღ★★、水肥施用过量ღ★★、专家数量短缺ღ★★、知识传播受限等问题ღ★★。完整ღ★★、规范ღ★★、准确地描述农业知识ღ★★,以本体知识图谱等方式存储农业知识的数据及关系ღ★★,实现农业知识的实时ღ★★、高效重用及共享ღ★★。

  农业产业分类多ღ★★、气候区域差异显著ღ★★、季节性生产需求变化快等特征ღ★★,使得用户服务需求差异极大ღ★★。传统的知识服务逐步发展成为大数据驱动与知识指导相结合的服务模式ღ★★,以 20 世纪 90 年代美国的农业专家系统为代表ღ★★。我国在 2000 年后研究形成了一系列农业专家决策系统ღ★★,涉及小麦ღ★★、烟草ღ★★、水稻ღ★★、花卉ღ★★、果树ღ★★、园艺作物的病虫害诊断ღ★★、栽培ღ★★、管理等ღ★★,但在知识规则构建ღ★★、更新ღ★★、维护等方面存在局限性ღ★★。

  农业智能知识服务技术领域正在逐步从传统小样本的数据挖掘ღ★★、统计分析朝着海量数据智能分析预警模型ღ★★、动植物数字化模拟与过程建模等方向演进ღ★★。互联网在向物联网扩展ღ★★,农业智能知识服务能够整合机器学习ღ★★、建模与仿真ღ★★、云计算ta66.app番茄社区ღ★★、图像识别ღ★★、复杂网络ღ★★、地理信息系统等技术手段ღ★★,使得农业领域的很多问题ღ★★、事件可被求解与模拟ღ★★;以多模态数据驱动的农业知识智能抽取技术ღ★★、基于深度学习的农业大数据自适应分析模型ღ★★、跨媒体农业知识关联理解与服务交互机制为代表ღ★★。

  农业生产智慧管理涉及多部门ღ★★、多领域ღ★★、多学科ღ★★,系统性与复杂性突出ღ★★,按照产业领域可分为作物生产智慧化ღ★★、畜禽养殖智慧化ღ★★、水产养殖智慧化ღ★★。作物生产智慧管理技术指在掌握土地资源ღ★★、作物群体变异情况的条件下ღ★★,根据田间各个操作单元的具体情况ღ★★,精准调整各项管理措施及各项物资投入量ღ★★,追求经济效益最优的同时降低农业生产带来的环境风险ღ★★;具体分为精准施肥ღ★★、精准灌溉ღ★★、精准施药ღ★★、农情会商ღ★★、决策指挥等方向ღ★★。这其中ღ★★,物联网技术基于智能装备协同运作来实现农业生产信息的实时感知与传输ღ★★,大数据ღ★★、云计算用于农业生产信息的数字化存储ღ★★、分析及运算处理ღ★★,AI 技术用于在海量数据中挖掘知识并对农业生产中的问题进行分析ღ★★、判断以提供决策支持ღ★★。

  以畜禽养殖智慧管理技术为例ღ★★,通过互联网ღ★★、大数据ღ★★、云计算ღ★★、区块链等新一代信息技术ღ★★,传感器ღ★★、图像处理ღ★★、声音识别等先进感知监测技术ღ★★,进行畜禽养殖环境智能化管理ღ★★、畜禽精准饲喂管理ღ★★、畜禽疫病智能诊断与预警预报ღ★★、畜禽养殖综合信息化管理ღ★★、畜禽遗传育种数字化管理im电竞官网ღ★★、畜产品质量安全管理ღ★★,实现生产智能化ღ★★、经营网络化ღ★★、管理精准化ღ★★、模式标准化ღ★★。未来将实现无人 / 少人智慧牧场(覆盖称重ღ★★、存栏ღ★★、饲喂ღ★★、饮水等环节)ღ★★,集成基因遗传ღ★★、精准营养ღ★★、环境控制ღ★★、生产管理ღ★★、生物安全等关键技术ღ★★,实现智能化精准健康管理ღ★★、发情期精准预测ღ★★、自动补饲ღ★★、牧场管理等ღ★★,将畜禽因人的接触而感染疫病的风险降到最低ღ★★。

  农产品智慧流通主要涉及流通环境信息获取技术ღ★★、农产品品质感知技术ღ★★、农产品运输与配送路径优化技术ღ★★。流通环境信息获取旨在农产品冷链流通过程尤其是长距离运输过程中ღ★★,严格控制食品的温度ღ★★、湿度ღ★★、光照ღ★★、空气含氧量ღ★★、乙烯含量ღ★★、硫化氢含量等环境参数ღ★★;针对单一温区ღ★★、单一产品的配送冷藏车ღ★★,经由传感器完成运输车内环境信息的实时采集ღ★★、传输及存储ღ★★。

  农产品品质感知是保证冷链食品质量与安全的关键环节ღ★★。食品品质分为外表品质ღ★★、物理品质ღ★★、营养品质ღ★★、安全品质ღ★★、感官品质等方面ღ★★,针对于此发展快速无损检测技术ღ★★,涉及力学ღ★★、电子学ღ★★、光学ღ★★、电化学ღ★★、生物学等方法ღ★★;可细分为嗅觉ღ★★、味觉ღ★★、视觉传感器技术ღ★★,光谱分析技术ღ★★,生物传感器技术ღ★★。

  农产品运输与配送路径优化指通过海量数据的挖掘ღ★★、处理与分析ღ★★,增强冷链物流企业的信息获取及应用ღ★★、流程优化等能力ღ★★,为农产品冷链物流的物联网建设提供基础信息平台ღ★★。针对多目标最优配送路径选取问题ღ★★,多数理论研究利用加权求和方式将多目标寻优问题转化为单目标寻优ღ★★,进而开展模型构建与分析应用ღ★★;而在实际配送过程中ღ★★,群体智能算法能够实质性解决最优配送路径方面的多目标寻优问题(依据与偏重目标相对应的最优解)ღ★★。

  以卫星定位ღ★★、智能控制ღ★★、物联网ღ★★、移动互联网ღ★★、大数据等信息技术为核心的智能农业装备技术是未来农机装备发展的趋势和主流ღ★★。我国农机装备技术走过了机械替代人力ღ★★、畜力阶段ღ★★,产品综合水平取得长足进展ღ★★,但相比农业农机强国还有不小的差距ღ★★。随着信息技术发展及其运用深化ღ★★,我国传统农业生产正在向现代农业转变ღ★★,传统农机必将朝着与新一代信息技术深度融合的智能农业装备方向发展ღ★★。

  也要注意到ღ★★,我国农机装备的自动化ღ★★、信息化ღ★★、智能化等技术研究尚属起步ღ★★,亟需对标产业应用ღ★★、加大投入力度ღ★★、保持高速发展ღ★★。结合新形势下国家粮食安全战略ღ★★、农业可持续发展要求ღ★★,农业装备领域围绕发展现代农业ღ★★、城乡统筹等重大发展需求ღ★★,形成推进农业科技创新ღ★★、加快农业科技推广应用的行动计划ღ★★;面向主要粮食作物与经济作物ღ★★、设施农业ღ★★、畜牧养殖ღ★★、农业废弃物加工利用等生产环节智能化精准生产实际ღ★★,根据各地农业生产特点及农艺要求ღ★★,开展主要环节精准作业智能装备技术研究ღ★★;尽快发展农机智能技术与装备体系ღ★★,切实推动农业生产由粗放型经营向集约化经营方式转变ღ★★、由传统农业向现代农业转变ღ★★。

  农业绿色可持续发展是守住绿水青山ღ★★、建设美丽中国的担当之举ღ★★,对保障永续发展具有重大意义ღ★★。以绿色生态为导向的农业永续发展科技创新体系的全面构建ღ★★,在激活农业发展内生动力的同时ღ★★,将推动农业生态系统有效修复ღ★★,产地环境更加清洁ღ★★、绿色供给能力显著增长ღ★★、资源利用效率改善提升ღ★★。

  现代智慧农业技术体系将成为我国农业现代化的技术支撑ღ★★,以现代种业ღ★★、装备技术为代表的智慧化ღ★★、生态化集成解决方案ღ★★,在种植ღ★★、养殖ღ★★、水产等领域广泛应用ღ★★,构成推动农业产业结构转型与升级发展的主要推动力ღ★★。到 2050 年ta66.app番茄社区ღ★★,生物ღ★★、信息ღ★★、装备等高新技术推进我国现代农业产业完成转型升级ღ★★,信息技术与智能装备的农业应用比例超过 50%ღ★★;农业机械化ღ★★、设施装备化水平取得重大突破ღ★★,实现“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ღ★★。

  在大田种植领域ღ★★,机械化ღ★★、信息化ღ★★、智能化成为主流应用的基本特征ღ★★,2050 年将全面实现信息ღ★★、生命科学ღ★★、关键装备ღ★★、营养改良等先进技术在大宗作物生产中的集成应用ღ★★。在设施与工厂化农业方面ღ★★,智能自主决策走向主流ღ★★,智能温室ღ★★、植物工厂ღ★★、太空农业规模化应用ღ★★,农业生产的综合效率达到国际先进水平ღ★★。在畜禽养殖方面ღ★★,智能设施设备以及大数据ღ★★、AI 技术集成应用成为主要方式ღ★★,到 2050 年将全面实现精准喂养ღ★★、智能饲喂ღ★★、自动清扫ღ★★、疫病防控的智能化ღ★★,形成绿色生态的智慧养殖体系ღ★★,生产效率与质量控制显著提升ღ★★。

  目前ღ★★,我国农业系统主要采用地面调查统计ღ★★、定点观测ღ★★、农业遥感监测等方式ღ★★,“天空地”一体化监测技术框架初步构建并投入应用ღ★★。然而ღ★★,传感器实时性ღ★★、自动监测设备应用水平不高ღ★★,无法实现包括生产ღ★★、流通ღ★★、服务在内的农业全产业链快速监测ღ★★;农业生产数字化水平仅为 18.6%ღ★★,自主研发的农业传感器应用数量不到世界的 10%ღ★★。与农业强国应用ღ★★、国内其他行业相比ღ★★,农业生态系统监测的基础设施薄弱ღ★★、手段单一ღ★★,监测结果的实时性ღ★★、精准性不足ღ★★;缺乏全方位ღ★★、立体式的监测评估网络ღ★★,难以支撑以生态目标为导向的全产业链ღ★★、全要素资源优化配置ღ★★。

  建设集卫星ღ★★、无人机ღ★★、移动通信基站ღ★★、传感器于一体的农业生态系统立体监测网络新型基础设施ღ★★,组建国家级智慧农业研发团队ღ★★,加强实时感知ღ★★、智能分析ღ★★、智慧决策等核心技术研发ღ★★。以农业生产效率提升为直接目标ღ★★,兼顾农业面源污染与温室气体排放控制目标ღ★★,建设以生态为导向的智慧农场ღ★★、智慧渔场ღ★★、智慧牧场im电竞官网ღ★★。

  落实农业大数据国家战略ღ★★,构建国家农业大数据中心ღ★★,包括农业大数据采集网络ღ★★、农业大数据存储平台ღ★★、农业大数据处理平台ღ★★、农业大数据综合分析平台ღ★★。优化顶层设计ღ★★,实行统一标准ღ★★、分布存储ღ★★、集中管控ღ★★、合理开放ღ★★,汇集全局性ღ★★、区域性ღ★★、专业性(优先种植业ღ★★、养殖业ღ★★、农机im电竞官网ღ★★、种业ღ★★、耕地ღ★★、科教ღ★★、典型农产品)大数据ღ★★。建设基于大数据的“一张图”ღ★★,涵盖农业生产要素ღ★★、环境要素ღ★★、产业布局等ღ★★。开展基于农业大数据的创新应用ღ★★,融合农业部门的三次产业ta66.app番茄社区ღ★★,提高生产调度ღ★★、决策ღ★★、管理ღ★★、服务能力ღ★★。

  推动涉农数据的标准化和共享机制建设ღ★★,围绕采集ღ★★、存储ღ★★、共享ღ★★、流通ღ★★、使用ღ★★、安全等数据环节ღ★★,编制数据资源管理办法ღ★★、数据生产规范ღ★★、数据共享机制等ღ★★,为农业大数据的数据归集ღ★★、应用管理ღ★★、开放共享等确立制度依据ღ★★。聚焦农业应用ღ★★,对农业大数据进行清洗ღ★★、集成ღ★★、融合ღ★★、挖掘ღ★★,研究数据挖掘分析ღ★★、动植物本体模型ღ★★、大数据的农业农村应用场景ღ★★,形成农业数据关联预测ღ★★、农业数据预警多维模拟等能力ღ★★,提高农业监测预警的准确性ღ★★。在兼顾数据资产安全ღ★★、数据合规风险ღ★★、数据生产效率的前提下ღ★★,建设数据流动风险的防治体系ღ★★,平衡数据流动与数据安全问题ღ★★,同时提升各利益相关方的协同治理能力ღ★★;提出关键信息的软硬件基础设施应用国家标准ღ★★,增强对数据物理流动的溯源与安全预警能力ღ★★。

  智能农机技术以卫星导航应用为核心ღ★★,整合了传感器ღ★★、大数据ღ★★、决策支持等功能ღ★★,因而需要从智能传感器ღ★★、智能导航ღ★★、精准化作业ღ★★、运营管理等方面开展研究ღ★★。

  ①立足敏感性材料ღ★★、核心芯片的技术与产品能力ღ★★,研发农机装备专用智能传感器ღ★★,用于机体性能ღ★★、环境状态ღ★★、作业情况等的信息传输ღ★★。

  ②应用机组定位ღ★★、星基增强导航等技术ღ★★,研发农机装备智能导航系统ღ★★,提升农机导航的精准性与稳定性ღ★★,保障农机装备自动化作业水平ღ★★。

  ③开展农机装备作业过程实时分析ღ★★、智能化农机决策与控制研究ღ★★,建立并验证农机装备智能化ღ★★、精准化作业技术ღ★★,实现精准播种ღ★★、智能灌溉ღ★★、智能施肥(药)等功能ღ★★,提升农机作业水平与质量ღ★★。

  ④跟踪和应用信息技术ღ★★,开展农机装备智能化运营管理研究ღ★★,实现农机装备远程智能调控ღ★★、智能预警ღ★★、智能诊断ღ★★、协同作业等功能ღ★★,提升农机装备的运营管理效率ღ★★。

  农业信息服务主要依托智能化技术手段ღ★★,为农业供应链(含生产ღ★★、存储ღ★★、运输ღ★★、销售)提供高质量的信息服务能力ღ★★,提升农业生产效率和市场竞争力ღ★★;是促进农业供给侧改革的重要途径ღ★★、实现农业可持续发展的战略选择ღ★★。我国农业信息服务迈入了智慧农业信息服务的初级阶段ღ★★,仍存在数据共享程度与数据分析挖掘能力不足ღ★★、信息服务供需不匹配ღ★★、资源配置不合理等现象ღ★★,因而基于信息的可靠传输ღ★★、对信息的深入分析来开展农业生产性服务ღ★★,需求强烈ღ★★。开展基于新一代信息技术的农业信息服务工程建设ღ★★,推动大数据技术与农业生产性服务的深度融合ღ★★,以数据创新应用引导农业生产ღ★★、提供精准服务ღ★★。

  深入推进“宽带中国”战略ღ★★,支持第五代移动通信等新基建工程向农业农村地区延伸ღ★★,为农业信息服务提供底层基础设施支撑ღ★★。针对农业区域的生态性ღ★★、分散性ღ★★、品种类型ღ★★、种养方式特点ღ★★,以各级农业产业园ღ★★、农业科技园区ღ★★、重点农产品生产基地为重点形式ღ★★,开展农业信息服务试点示范ღ★★。面向农村新型农业经营主体ღ★★,通过深度学习方法整合跨媒体ღ★★、海量ღ★★、碎片化的农业信息知识ღ★★,建立综合农业知识中心ღ★★,提供高效便捷ღ★★、简明直观ღ★★、双向互动的农业知识主动服务ღ★★。搭建统一的智慧农业信息服务平台ღ★★,培育信息服务专业组织(线上ღ★★、线下)ღ★★,开展农机资源实时调用服务信息ღ★★、农资信息ღ★★、农事安排ღ★★、作物植保ღ★★、病虫害防治指导ღ★★、农业保险ღ★★、技能培训等服务im电竞官网ღ★★。提升企业的服务主体地位ღ★★,支持涉农信息服务企业提供农业生产服务领域的智能解决方案与服务ღ★★,构建以满足农业经营主体多样化ღ★★、个性化信息服务需求为目标的多元化服务体系ღ★★。

  相比发达国家ღ★★,我国冷链物流体系发展起步较晚ღ★★,在冷链物流管理运营方式ღ★★、法律法规监管体制及基础硬件设施等方面还存在不足与隐患ღ★★,如冷链断链ღ★★、环境温湿度波动或分布不均ღ★★、冷链流通过程不透明等现象ღ★★,导致采后苹果在冷链流通过程中(即采后预冷ღ★★、运输ღ★★、贮藏及销售环节)的损失率高达 15%~25%ღ★★。冷链各环节制冷条件操控不当或各环节之间缺乏无缝交接保障(即断链)ღ★★,都将影响果品所需适宜低温高湿环境的稳定性ღ★★,从而影响冷链流通中通风箱体内风场ღ★★、温度场及湿度场的均匀性及稳定性分布ღ★★,导致果品品质下降ღ★★。因此ღ★★,明确冷链环境温湿度波动与果品品质劣变互作机理ღ★★,对改善冷链各环节环境温湿度分布均匀性及保障果品品质安全具有重要意义ღ★★。

  针对我国果蔬商品化处理低端化的现状ღ★★,开展果蔬商品化处理过程中预冷ღ★★、分选ღ★★、包装ღ★★、贮存ღ★★、配送等关键操作环节数据信息收集ღ★★、感知ღ★★、控制ღ★★,果蔬成熟度预判及品质分选等技术研究ღ★★;构建果蔬贮藏期和货架期精准预测数学模型ღ★★,建立配套的智能化预判技术ღ★★;提出我国大宗及特色果蔬成熟度精准判断标准规程ღ★★,制定果蔬智能化分级标准ღ★★;研发果蔬商品化处理智能感控技术配套装备ღ★★。建立现代化的果蔬商品化处理智能装备和技术示范基地ღ★★。

  长期以来ღ★★,我国农业科技投入强度偏低ღ★★、结构不合理ღ★★,建议进一步加大现代智慧农业科技投入规模ღ★★,优化科技投入结构ღ★★。农业科技创新因其公益性ღ★★、排他性ღ★★,产生的社会效益大于私人收益ღ★★;为了克服“搭便车”问题ღ★★,需要在新的市场条件下ღ★★,发挥政府的引导作用ღ★★,合理加大对现代智慧农业科技创新ღ★★、转化ღ★★、推广的财政支持力度ღ★★。建议成立现代智慧农业科技创新重大专项基金ღ★★,用于扶持农业生产前沿技术科技攻关ღ★★,支持发挥农业重大科研成果的技术带动与示范作用im电竞官网ღ★★。国际经验表明ღ★★,私人研发投资与公共研发投资具有互补性ღ★★;建议制定相关激励措施ღ★★,引导社会组织ღ★★、农业企业积极开展现代智慧农业科技创新研究ღ★★,从而形成稳定的农业科技投入机制及多元化的投资格局ღ★★。

  “产学研”创新联盟是知识经济背景下农业生产方式的重要组织形式ღ★★,有利于不同创新主体的优势互补ღ★★、资源协同ღ★★,拉长创新价值链ღ★★,构建现代智慧农业的核心竞争力和创新能力ღ★★。建议科研院所ღ★★、高校ღ★★、管理部门协同参与ღ★★,突出农业企业的主体作用ღ★★,重构我国现代农业科技创新体系ღ★★,通过创新价值链发挥预设效用ღ★★、形成协同合作关系ღ★★;在金融ღ★★、财政ღ★★、税收等方面给予配套政策支持ღ★★,完善联盟内不同创新主体的利益分配机制ღ★★,加快农业产业结构的转型升级ღ★★,激发农业科技创新体系动力ღ★★;进一步实施科技兴农战略ღ★★,加大农业科研人才培养ღ★★,培育新型农民群体ღ★★,构建多样化的人才激励机制ღ★★,提高人力资本储备并给予充足支持ღ★★。

  农业科技创新具有不确定性和风险ღ★★,我国农业科技创新不足的原因之一即农业科技创新动力缺失ღ★★。建议剖析现代智慧农业发展特点ღ★★,针对性完善农业科技创新激励政策体系ღ★★。保持合理的政府采购支持力度ღ★★,尤其是扶持现代智慧农业重大创新成果ღ★★。鼓励多元化投入主体参与现代智慧农业创新活动ღ★★,激发农业科技投入积极性ღ★★,支持农业从业者积极运用创新成果im电竞官网ღ★★,同步加强农业知识产权保护ღ★★。引导民间资本进入并深度参与农业企业创新活动ღ★★,提高企业创新的抵御风险能力ღ★★。建设农业科技成果转化平台ღ★★,丰富信息交流渠道ღ★★,降低市场信息不对称ღ★★,利于现代智慧农业的科技成果转化与商业化ღ★★、产业化ღ★★。完善农业科技考核评价体系ღ★★,统筹评价农业科研成果的学术价值ღ★★、应用可行性ღ★★、产业适用性ღ★★;推动农业科技链与农业产业链的有机结合ღ★★,以共享科技超额产出的形式激发科研人员积极性ღ★★。

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