我国作为农业大国，农业生产形式已由粗放型向集约型转变，生产结构不断调整升级，生产水平不断进步。但仍存在生产规模较小，生态环境恶化，劳动力老龄化严重，劳动生产率、农业生产效率以及资源利用率较低等问题，探索生产集约、产出高效、环境友好、产品安全的现代农业道路是解决这些问题的根本途径。要实现集约高效，发展智慧农业是有效途径和发展方向。针对目前我国农业发展现状，党的十八大提出了“工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”的战略部署。当前，我国在农业现代化方面仍面临较大挑战，其中农业信息化是农业现代化的重要目标，智慧农业是农业信息化的高级阶段，农业现代化对智慧农业提出了更高要求。同时，中共中央、国务院印发的《关于实施乡村振兴战略的意见》中指出，要推进我国农机装备产业转型升级，优化农业从业者结构，大力发展数字农业，实施智慧农业林业水利工程。无论是从我国国情还是政策导向来看，发展智慧农业已是大势所趋。
智慧农业的基本内涵与特征
智慧农业是移动互联网、物联网、大数据、云计算、空间信息技术与智能装备等新一代信息技术与现代农业融合的产物，是现代信息技术与农业生产、经营、管理和服务全产业链的“生态融合”和“基因重组”，是信息技术、农业技术与装备技术对区域农业资源、生产、市场的重新优化配置，是现代农业发展的一种新业态。
智慧农业的特征主要表现在以下几个方面：一是农业生产要素数字化、在线化。利用先进传感技术、智能处理及远程控制等物联网技术，实现农业生产全过程精准控制和自动化作业，提高产品质量和生产效率，节省人力成本，减少资源浪费。二是农业决策大数据化、智能化。基于生产过程的海量数据，充分利用大数据技术和人工智能技术，对数据进行加工整理，形成专家知识库，产生最优化决策，保障农业生产全过程决策数据化、智能化。三是全天候服务个性化、针对化。通过建设农业云计算平台和区域化模块，使农业系统具备自主运算能力，提高农业系统运算速度，快速得到反馈结果。智慧农业系统可以全天候在线服务，很大程度上提高了智慧农业系统的实用性和针对性。四是农业管理信用化、安全化。农业生产中食品安全溯源和大量的数据信息十分重要，区块链技术基于其“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”等特征，奠定了坚实的“信任”基础，使农业管理信用化、安全化。五是全区域智慧化、泛在化。智慧农业在全过程、全区域都使用信息化技术手段代替人力劳动，以科学、智能化的方式进行农业生产经营，进而摆脱传统生产的弊端，提高农业生产效率和产品品质。
智慧农业的建设内容
一是建立以现代科技为支撑的农业生产体系。开展高效的农业环境信息感知、传输、监测和控制系统建设；创建以农情监测、高效管理和自动收获为一体的自动生产模式，提高种植业生产全过程的智慧监测和管理；利用5G技术和物联网等现代信息技术实现智能化和规模化生产；积极推进全球定位系统、地理信息系统等现代信息技术在智慧农业生产中的应用，提高农业装备的现代化和智能化；同时推进畜禽与水产养殖产业的智能化养殖建设，实现养殖环境的科学管理、智慧控制和精准运行。
二是建立智慧流通体系。在生产环节对农业生产对象及生产环境实时监测，及时调整农业作业流程；在农产品流通环节将电子商务与冷链运输相结合，推进冷链运输在农业流通环境的应用。引入物联网标识技术，建立农产品生命周期档案；推进农产品质量安全追溯管理平台的建设，实现农产品信息的在线化、可视化管理；完善农产品质量安全监督、管理、预警体系，切实保障农产品质量安全。开展电子商务技术培训，推广物联网技术在农户中的使用；协调相关部门建立完善的农产品物流、仓储、金融体系，利用现代信息技术推进农产品流通系统的进一步发展。
三是构建智慧管理与服务体系。加强对种植业、畜牧业和农业装备制造业的监测和调度，推进农业产业数字化、智能化和集约化生产；加快建设农产品质量安全信用体系，建立健全农业生产规范化管理，提高政府主管部门在生产决策、指挥调度等方面的监管力度。强化互联网平台在农产品生产、流通中的重要作用，促进传统农业服务模式由公益服务向市场化、多元服务转变，使农民通过互联网掌握农业生产、销售相关数据，从而有利于农民结合实际情况决定农业生产的重点。
智慧农业发展的基本路径
大力加强农业生产集约化、组织化，大力推进装备化和设施化。农业生产装备化是基于传统农业发展起来的，是指利用各种农业智能设备装备农业，使用现代农业机械取代人力和畜力作业，从而进入机械化主导的农业生产阶段。农业生产装备化促进了生产力的极大发展，提高劳动生产率，显著降低劳动强度和生产成本，推动农业生产逐步向依靠农业机械等技术的集约型生产模式转变。
大力加强农业装备的数字化改造，推进装备数字化。装备数字化是指在传统农业机械装备基础上引入信息技术，形成具有自动控制功能的各类农业机械装备。装备数字化使装备精准作业成为可能，为推动农业自动化生产提供了有力保障，有利于节约生产资料，实现土地利用率最大化。农业装备的数字化是改变传统农业机械生产方式、提高农业生产竞争力的重要手段，是实现智慧农业生产高度精准化、自动化的基础。
大力加强农业物联网发展，推进装备网联化、在线化。装备网联化是运用物联网技术实现农业全程智慧生产、收获的典型应用，是指通过运用各类视觉采集终端、无线传感器、射频识别等感知设备，获取农业生产过程中的现场信息，并按照约定的协议，实现农业产前、产中、产后等相关信息的可靠通信和传输，将传统的农机装备升级为具备计算、通信、控制能力的新型智能装备。实现农业装备和互联网相互关联，最终形成可定位识别、监控跟踪以及智慧管理的巨大智能化网络，这也是进行精准作业的前提。
大力加强农业大数据和人工智能发展，推进农业决策大数据化、智能化。决策大数据化、智能化是智慧农业发展的高级阶段，是指采用人工智能、大数据、物联网、5G、机器人等新型信息化技术，获取并分析农业生产中的海量数据，由云管控平台自主计划和决策，并由装备自主完成农业生产全过程，实现以机器为核心、数据为驱动的一种新型农业智能化生产模式，这也是智慧农业的终极形态。
大力发展农业装备智能化和农业机器人，努力推进作业精准化、自动化。作业精准化是我国智慧农业发展的必由之路，是指利用3S技术、物联网、人工智能、智能装备、机器人等现代化技术手段，实现对农业生产过程的精准控制，并对动植物生长状况进行精准监测。结合人工智能、大数据和云计算等先进技术，实现精准定位、精准施肥、精准变量投喂、精准喷药、精准播种、精准收获。农业生产作业的精准化提高了作业效率、作业质量和农作物产量，是智慧农业发展的必经之路。
智慧农业需要避免的误区与壁垒
现代信息技术的快速发展为智慧农业的持续创新奠定了坚实的技术基础，也为之创造了非常好的发展机遇。但是，我们也必须对从理论向实践转化过程中需要避免的误区有正确判断。首先要避免为了智慧农业而搞形象工程。各方应冷静思考、潜心探索、务实推进，切实利用新技术化解行业痛点。其次要清楚认识到，理论向实践转化过程具有系统性、长期性和复杂性，需要科学谋划、分步推进。智慧农业建设是一个循序渐进、动态变化、长期发展的过程，不能一气呵成，需要由科学的顶层设计出发，分阶段推进实施。只有在政府规划引导下，智慧农业发展才能沿着科学正确的方向快速发展。
由于我国智慧农业发展起步较晚，整体上仍然处于初级阶段，存在一系列的问题和不足。从当前的发展形势来看，对物联网相关技术的开发运用时间较短，在生产、加工、流通和消费各环节涉及的网络技术还不成熟，仍然存在许多瓶颈需要攻克。尽管我国已在农业相关基础研究领域取得大量的研究成果，但在现代化农业生物技术，如基因组学；农业前沿智能技术，如人工智能、大数据；农业低碳循环技术，如新材料、新能源等方面尚存不足。除此之外，由于我国物联网技术在农业生产中的应用规模较小且模式复杂，导致大型互联网企业参与度不高。因此，在智慧农业发展中亟需大型传感器运营商和制造商的加入及技术支持。同时，智慧农业标准尚缺，无法满足农业标准化生产对资源的需求，科研工作无法进行全面、广泛的农业信息获取，这也是制约智慧农业进一步发展的主要原因。
智慧农业推进建议
加大技术研发力度。政府部门应在全国层面设立智慧农业发展专项资金，将智慧农业建设和发展经费纳入财政资金预算，明确资金使用时各区县等财政配套比例，发挥智慧农业专项资金的放大和引导作用。各省市应从实际出发，加大智慧农业相关新型技术研发力度，攻克核心技术。
鼓励大型工业企业参与。政府部门应鼓励互联网、通信、物流等龙头企业加快融入智慧农业建设。充分利用这些企业技术、资源，将互联网工具渗透农业生产全过程，激活农业生产力，带动智慧农业快速发展。
加大大规模试验示范。在当前智慧农业效益不明显、农民收入不高、市场信息化运作欠佳的情况下，公益行业的加入将促进智慧农业的发展。因此，建议国家相关部门基于我国农业现代化发展需求，基于“发展需要、技术可靠、示范性好”的原则，实施一批影响深远的智慧农业示范工程，加快推进国家级重点智慧农业示范基地建设，促进智慧农业跨领域交叉快速发展。
创新产学研用体系。针对我国智慧农业发展需求，政府应加强科研高校、科研机构在智慧农业科研方面的投入力度，健全产学研用培养体系，开展农业人才、新型职业农民、农业经纪人等农业从业者科普、教育、培训工作，加快培养大量复合型人才。
鼓励市场化机制与模式探索。政府部门应针对智慧农业的市场发展需求及方向进行宏观指导，以国家政策带动农业高效益发展，建立政府部门支持、科学技术支撑、企业参与运营的运行机制。借助人工智能、大数据等信息技术，打破智慧农业市场发展的时空限制，开辟农业新市场，实现智慧农业市场多元化发展。
【本文作者为中国农业大学信息与电气工程学院教授，农业农村部农业农村信息化专家咨询委员会副主任委员】
责编：臧雪文 / 王茂磊
