近年來，智能農業技術取得了長足的進步，被稱為農業智能經濟，也就是農業智能經濟的具體表現。一大批從事智能農業的科技企業如雨后春筍般涌現出來，許多科研機構和高校也參與其中。還有一批智能農業科研成果、實用技術、傳感器、應用管理軟件平臺系統已經進入市場。然而，由于智能農業技術、設備和軟件系統的價格太高，一套系統很容易被數十萬甚至數十萬農民使用，中小型農場和農業園區很難同時使用，使其市場推廣和應用陷入兩難境地。許多企業必須將服務市場定位于政府項目、示范項目，并從政府財政中獲得收入。但畢竟，政府不能取代市場，也不可能在很長一段時間內為市場買單。"要走出困境，智能農業必須找到自己的出路。

一、智能農業的概念

　　IBM首席執行官彭明生在2008年提出了"智能地球"的概念。他認為，智能技術正被應用到生活的各個方面，如智能醫療、智能交通、智能電力、智能食品、智能貨幣、智能零售業、智能基礎設施甚至智能城市，使地球變得越來越智能化。數字化、網絡化和智能化是未來社會發展的總趨勢。物聯網和云計算與"智能地球"密切相關，已成為發達國家制定自身發展戰略的重點。

　　所謂的智能農業，自然是建立在"智能地球"這個基本概念的基礎之上的。它是互聯網、物聯網和云計算的數字化、網絡化和智能化農業。但是，從生產和應用的角度來看，它也應該包含經濟、高效、高效、生態友好和可持續發展的含義，是一個智能、智能化、優化的現代農業技術體系。智能農業包括精準農業、自動化農業、智能農業和知識農業，但它并不僅僅等同于精準農業、智能農業、知識農業和自動農業。

　　智能的農業，具有自動檢測、自動決策、自動控制、自動服務的功能，就是將現代通訊技術特別是物聯網技術運用到傳統農業中，運用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農業生產進行控制，使傳統農業更具有“智慧”。智慧農業涉及到的技術包羅萬象，是充分應用現代信息技術成果，是計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統、空間技術、傳感器技術、導航技術、通訊技術、人工智能技術的集成，是多學科高度集成的，對空間信息進行采集、處理、管理、分析、決策、表達、傳播和應用的現代信息技術，實現農業可視化遠程診斷、可視化呈現、遠程控制、災變預警等智能管理。智慧農業系統不僅是農業生產的自動化、智能化，更重要的是精細化、最優化、高效率和高的經濟效益，在減少人力投入、生產資料投入，降低生產成本，提高經濟效益，同時提高產量，保證農產品的優良品質。所以，智慧農業是精準的、數字的、智能的、最優的，是節能的、環保的、高效的、可持續的、人文友好的，簡單說就是最聰明的農業生產方式。智慧農業綜合技術是現代農業的標志性技術，是現代農業發展的方向。

二、智慧農業的基本原理

　　智慧農業必須借助于發達的現代農業生產理念、技術、裝備、方法和手段來實現。但其基本的工作原理并不復雜，與工業自動化原理及生物條件反射原理是相同的。完整的智慧農業處理工作單元由傳感器、信息傳入通路、數據處理決策中心、信息傳出通路和效應器五部分組成。

　　傳感器，也稱感受器，是能夠感受土壤水分、土壤養分、溫度、空氣濕度、光照等因子變化的感受器。傳感器進行作業面各因子的信息采集，并轉化為數字信號，通過傳入通路到達數據處理中心，進行分析、計算、比對、判斷、決策，制定最優化的執行方案，并轉化為數字化為指令；由傳出通路將數字化執行指令發送到效應器，即執行裝備，由效應器執行指令，進行作業面的操作，完成一個作業周期。

　　比如，田間傳感器檢測到土壤水分不足信號，通過電子線路將信號發送到數據處理器進行分析和決策處理，判斷是否需要澆水、灌溉，灌多少，什么時間灌，做出決定后，再將指令發送給效應器灌溉設備，執行灌溉作業。

　　這是水分單一因子智慧管理的基本模式。實際應用中，經常是多因子、多功能、多模塊的集成。客觀上，影響農作物生產的因素很多，比如品種、氣溫、濕度、墑情、肥力、光照、病蟲害、通風、二氧化碳等。每一個因素都需要傳感器，每一個因素都需要相應的效應器，所以需要一系列的傳感器和效應器裝備。有時需要多因子同時處理，提高工作效率，降低生產成本。比如，檢測墑情的時候，同時檢測肥力，灌溉時，可以把追肥與加入灌溉水中，一次性操作完畢。

　　在實際應用中，由于技術的不成熟，體系不完整，或設備的不可靠性，經常需要人為干預，或只進行部分因子、部分環節的自動化操作，很多其他方面需要人為干涉。在傳感器端，傳來的信息需要人工驗證；系統做出的分析和決策，也需要人工判斷；作業面作業時，還經常需要人工查看，排除故障，等等。一個真正自動化的智慧農業系統，目前還很少有，也不敢完全依靠。但可以預見，隨著現代科學技術和軟件智能化水平的提高，智慧農業技術也將日漸完善，自動化水平越來越高，人工干預越來越少，方案越來越優化，工作效率和經濟效益越來越高。簡單說就是聰明程度越來越高。

三、智慧農業的應用領域

　　1.精準農業、數字農業、智能農業與自動化農業

　　精準農業的概念源于美國，始于上世紀七八十年代，其實質上是數字農業，也叫精細農作。一個典型例子是用衛星定位系統與拖拉機自動作業相結合，在田間精準定位，進行耕地、播種、收割、噴藥的自動化操作。由于美國農場規模大，幾千畝甚至幾萬畝的農場，一望無際，身處其間，難以定位、定向。采用衛星定位系統可以自動定位、定向、定量，精準作業，結合相應的自動化農機具，即可將實現精準耕、耙、澆水、采收等農業操作。數字農業是指各生產要素的數字化定量、數字化傳輸、數字化存儲和指令的數字化執行，并可以數字化統計、分析、判斷、比對和決策。農業生產的數字化，也是智能化和自動化的技術基礎。從本質上講，農業的精準化、數字化、智能化和自動化沒有本質的區別，是同一個問題的不同側面和視角。

　　2.土壤水分、墑情檢測與灌溉

　　使用傳感器可以進行土壤水分、墑情檢測并傳回數據處理中心，經數據分析處理，能準確了解不同作物對水分的需求，決定是否需要進行灌溉、灌溉時間和用水量，并發出灌溉指令。灌溉過程中，還可以及時了解灌溉進程和灌溉強度，由控制中心進行流速和水量控制。當最后一個傳感器發回水分條件滿足時，即可終止灌溉。根據不同作物，需要預先設定不同作在物植株生長、開花、結實、籽實成熟等不同時期對水分的需求，制定最優化的灌溉方案，保農產品的最高產量和最優品質。在節省資源、節省能源、節省勞動力、降低成本的同時，最大限度地提高可持續產能和經濟效益。

　　3.肥力檢測與精準施肥

　　不同地塊、不同作物和不同生長期，對肥料養分的需求都不同。需要有代表性地對不同地塊的土壤養分和肥料養分進行測定，根據不同作物個生長期的養分需要，制定最優化施肥方案。其中涉及的因素包括不同作物、不同生長期、肥料品種，由針對性地制定最優化施肥方案，包括時間、施肥量，包括底肥、追肥、葉面肥、施肥次數和總量，也就是測土配方施肥。智慧施肥技術，就是要準確了解各要素的基礎上，精確制定最優化施肥方案，充分滿足作物生產營養需要，降低肥料消耗，優化土壤結構，減少土壤板結，達到可持續高產、優質和高效農產品生產。

　　4.病蟲害預測預報

　　病蟲害的發生與溫度、濕度、光照等氣候因子及種植方式密切相關，也與特定病蟲害的自然發生規律有關。傳統的病蟲害防治需要人工田間探查，但大面積作業的農田，病蟲害探查檢測工作量大且準確性低，不能及時準確地了解病蟲害發生情況，也難以及時實施防治措施。智慧農業的病蟲害防治，就是通過田間傳感器對自然環境因子的檢測數據，設定作物品種、種植方式，結合病蟲害自然發生規律和歷史發生資料，通過遙感、航拍及人工核查驗證，進行預測、預報，并監控病蟲害實際發生情況，制定出綜合防治方案，包括用藥品種、用藥量和用藥時間等。制定防治方案后，可以通過田間機械噴施、飛機噴施等手段進行定時、定量、定速的精確操作，保證防治效果。

　　5.遙感和航拍

　　衛星遙感和航拍可以通過對農田作物的顏色色譜分析，獲取大面積范圍內作物生長情況、病蟲害危害情況信息，提出施肥、灌溉、病蟲防治的宏觀策略，制定作業方案。也通過成熟季節作物的顏色，了解作物成熟度，并進行作物估產，幫助制定糧食銷售策略和價格策略。

　　6.溫室大棚自動化

　　智慧農業技術在保護地栽培領域的應用較為成熟和廣泛。在現代化的溫室大棚里的蔬菜、水果、食用菌、藥用植物育種植、工廠化育苗以及畜禽水產養殖中，都有普遍的應用。在現代化的溫室大棚作業中，從育苗、移栽、施肥（包括氣體肥料施用）、灌溉、通風、溫度控制、光照控制、采收、分級處理、初加工，已經可以完全很高的自動化作業。可以大幅度降低用工，提高作業效率和經濟效益。溫室大棚的投入高，但產出也高，可達到畝產數萬元產能，經濟效益也很可觀，所以在公司化經營和農戶式生產中，智慧農業的認可程度較高，應用廣泛。

　　7.質量控制與追溯系統

　　農產品質量保證和食品安全是近年來普遍關注的問題，農產產品質量追溯成為熱詞。質量追溯的基本思路源于危害分析與關鍵控制點（hazard analysis critical control point）思想，簡稱HACCP，是一種食品安全與衛生的預防性管理體系，也是保證體系。HACCP是對食品加工、運輸以至銷售整個過程中的各種危害進行記錄、存儲、分析和控制，從而保證食品達到安全水平，并可以進行危害的溯源管理。它是一個系統的、連續性的食品衛生預防和控制方法。HACCP不是“0”風險，而是建立在識別風險的基礎上，減少或者降低食品安全中的風險。質量追溯系統的基本原理是：在農產品生產從種子種苗、田間管理、化肥農藥施用、采收加工、倉儲物流、產品銷售每一個關鍵環節設置監控點，通過化學、物理、儀器和人工的綜合抽樣檢測、檢查、記錄，并通過數據、圖片、視頻等手段進行自我存儲和展示給消費者，可以通過編碼的標識條形碼、二維碼等手段進行查驗。每一批甚至每一個產品都標明品名、產地、生產商、生產條件和出場時間，當出現問題時有據可查，可以追溯到問題發生的具體環節和具體位置，可以追究責任者的責任，從而保證食品消費安全。

　　8.倉儲、物流和銷售管理

　　農產品保鮮倉儲、冷鏈運輸和銷售是在提出智慧農業概念之前發展領域，所以并不是智慧農業的重要關注點，但很顯然也屬于智慧農業的范疇。近年來生鮮食品的冷鏈監測傳感器、監測信息的無線移動傳輸、存儲記錄等技術手段越來越先進，應用也越來越廣泛，大型倉儲的自動化程度越來越高，物流系統的監控手段、記錄手段、跟蹤定位手段和服務手段越來越透明化和人性化，軟件管理系統可處理的信息量越來越大，購物體驗越來越好，幾近完美。

　　9.市場供求監測和行業大數據

　　農產品市場供求平衡和產能安排是農業生產的重要環節，但沒有人能說的清楚，某種農產品的市場現實需求量，也沒有人能說的清楚產能安排和區域分布情況。理想的智慧農業系統，應該能夠不同農產品的市場需求，并根據需求安排生產，實現市場經濟背景下的有計劃生產。這需要對消費者飲食文化、飲食結構、歷史銷售數據、農產品產能分布及其歷史數據進行準確的調查、統計、匯總與分析，建立農產品市場大數據，根據大數據進行產能安排和及時調整。在這方面還有很多工作要做，有很長的路要走。

　　10.植保無人機及農機服務共享經濟

　　植保無人機是一種小農機具，也是一個典型的智慧農業作業手段。近年來，植保無人機應用得到迅速普及，據統計2019年一年的植保無人機銷售量超過了歷史銷售量總和，而且有價格逐步降低的趨勢，為普及應用創造了條件，具有良好的發展前景。植保無人機目前的最大用途是農藥噴施。傳統的農藥噴施人工操作，勞動強度高，費時費力費工，作業效率低、風險高等問題，每年農藥中毒人數以十萬計，危害極大。而且由于人工施藥作業速度慢，短時間內無法進行大面積作業，常常錯過了病蟲害最佳防治時機，造成農業減產。采用植保無人機噴施農藥，定量、定高、定速、定路線，自動化程度高，速度快，作業效率高，可以規劃路線精確定位，避免重復噴施。熟練的無人機駕駛員，一天作業面積可以達到500畝，費用可以低至每畝4~5元，已經逐漸被農民朋友所接受。此外植保無人機還可以進行草籽播種、葉面肥噴施、除草劑噴施、作物長勢航拍檢測、病蟲害監控等田間作業。雖然購買無人機成本也比較高，也不適合一家一戶農民購買，但通過由地方供銷社組織飛防服務隊、無人機服務聯盟、農機服務銀行等共享經濟服務模式，比較好地解決了無人機的生產應用。類似的服務模式還有農田翻耕、整機、耙地、作物收割等農用拖拉機和大中型農業機械的共享應用。

　　土淘網小編總結，盡管現代農業技術的開發與應用已經有不短的歷史，但智慧農業卻是一個比較新的概念。智慧農業所包含的領域和內容比較廣泛，而且在隨現代科學技術的進步不斷拓展和完善。從品種選擇、田間管理，到采收加工、儲運銷售全產業鏈的的每個環節；從生產裝備、監測監控，到品質管理、信息處理和市場供求信息服務；從技術手段和裝備，到應用領域。智慧農業技術可以大大提高作業效率，降低單位作業成本，提高經濟效益，降低勞動強度，節省勞動力，具有廣闊的應用前景，成為農業現代化的發展方向。但當前，智慧農業自身也有其局限性，存在不少問題，成為阻礙發展的障礙。

四、智慧農業存在問題與窘境

　　1.技術不夠成熟，需要不斷完善。智慧農業發展涉及材料科學、檢測手段、信息技術、軟件技術、控制技術、自動化、人工智能等很多學科和領域，是多學科技術的集成，因而也受到個學科發展水平的制約，同時也受到農業生產自身的經營觀念、理念、文化、生產方式和認識水平的影響。所以，智慧農業必然處在不斷進步、完善和發展的動態過程中。

　　2.系統裝備成本高，農民用不起。農業各生產環節需要有不同的智慧農業檢測裝備、決策系統和效應裝備，多環節的系統集成，體系龐大，費用高昂，動輒十幾萬、幾十萬元，小農經濟和一家一戶的農民無力承擔高昂的資金投入。所以，智慧農業技術好是好，就是用不起，難以迅速普及。

　　3.小農經濟的小規模作業不適合。從經營規模上講，幾畝地的經營規模無法承擔智慧農業的高投入。盡管智慧農業技術可以提高生產效率，降低單位成本，提高經濟效益，但小規模經營背景下，高效率所帶來的收益，不足以抵消高投入，嚴重影響到智慧農業的推廣應用。

　　4.技術要求高，需要進行技術培訓。智慧農業技術系統的操作，需要比較高的文化和技術素質，普通農民的知識和技術技能水平達不到要求，難以操作復雜的智慧農業系統。智慧農業系統需要進行專業技術培訓，甚至需要獲得專業技術職業技能鑒定證書。同時，智慧農業需要多系統的技術和裝備配套使用，比如，農產品質量保證系統的建立需要有優良品種選擇、化肥農藥的科學施用、規范的田間作業管理、配套的采收加工技術、產品質量認證和質量追溯系統等多環節的相配套，這進一步增加了對農民的知識和技術素質要求。

　　5.農場、農戶、農民缺乏對智慧農業了解和需要，還沒有完全被市場用戶接受。智慧農業還缺乏宣傳與普及，農戶農民、農場及行業管理人員，并不真正理解智慧農業的含義，更不知道如何應用智慧農業技術。目前真正應用智慧農業系統的是較大規模的農場、農業園、示范園、種植基地、樣板工程。智慧農業技術開發和生產企業，甚至把重點瞄向為政府機構，依靠政府上項目來購買和應用智慧農業系統。但政府必定不能代替市場現實需要，只有市場需求，才是推動智慧農業可持續發展的真正動力。

五、智慧農業發展對策與出路

　　1.加強基礎研究、應用研究、裝備研發開發，加快平臺軟件系統開發和升級換代，提高系統實用性、可操作性、分析決策能力和技術成熟度，改善用戶體驗、友好程度和親和力，提高生產效率，并降低生產成本。使智慧農業技術系統好用，農民會用、用得起。

　　2.改變農業生產的組織形式，擴大農業生產作業規模，提高對智慧農業技術的應用能力。通過專業合作社、土地托管經營、合伙經營、企業加農戶、企業加合作社加農戶等模式，擴大土地經營規模，提高合作經濟體的綜合實力、投資能力和抗風險能力；成立專業服務公司、服務合作社，開展設備租賃業務，采用共享經濟模式和農機銀行模式，實現裝備資源共享，讓一家一戶農民也能夠分享到智慧農業帶來的好處。在這方面，聯合收割機、植保無人機的應用，已經有比較成熟的經營，值得借鑒。

　　3.設立智慧農業技術技能職業標準和工種，或在農技員等現有農業技術職業技能中增加智慧農業的內容，提高從業人員隊伍的知識水平和職業技術技能水平，提高農業科技服務水平，做好為“三農”服務工作。

　　4.加強智慧農業技術技能培訓，提高農民整體技術技能素質，加強新型職業農民的隊伍建設，讓普通農民也能明了智慧農業概念，懂得智慧農業應用技術，能夠操作智慧農業系統裝備。

　　5.加強宣傳力度，提高行業行業管理人員對智慧農業的認識水平，認識到農業技術的發展方向和發展前景，加強政策、資金、技術、培訓支持力度，提高服務意識和服務水平。

六、發展智慧農業應該注意的問題

　　1、農業技術創新和智能化農業的推廣應用應符合當前技術發展階段的要求，不應超越，農業技術的發展有其自身的規律性，既要考慮農業產業的承載能力，又要考慮農業的長遠發展，還要考慮具體的實際需要。

　　2、根據不同地區經濟發展水平、勞動力資源充足程度和勞動力價格因素，有必要因地制宜地開發和推廣智能農業技術的應用，使農民在逐步提高農業現代化水平的同時，享受科技進步帶來的效益。

　　3、現代工業技術的應用不能片面追求"高、大、上"，要滿足當時地方農民的實際需要，保證農民的實際收入，同時逐步實現農業現代化，走得太快，走得太大，要求太高，事半功倍，事與愿違。