【計算機論文】盤點：智慧農業(yè)將在這三面有長遠發(fā)展

隨之而來的，各方新勢力正源源不斷地投身農業(yè)，希望能用自己的力量改造農業(yè)，在這一次的變革浪潮中捕捉到商機。北京天安農業(yè)總經(jīng)理劉雁飛的觀點非常有代表性：“ICT技術已經(jīng)全方位滲透到了農業(yè)全產業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié)，舊有的農業(yè)模式正在被顛覆。”精準農業(yè)從北京飛行兩個小時落地后再坐半天汽車，才能抵達位于呼倫貝爾草原深處的呼倫貝爾農墾集團農場。這個農墾集團有22個農場，600多萬畝農田，共計好幾萬個地塊。規(guī)?；?、集約化的農場正在實施精準農業(yè)。精準農業(yè)概念最早由美國提出，它的目的是以較少的投入達到同等收入或更高收入，并改善環(huán)境，高效利用各類資源，取得經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。對于大量地處偏遠地區(qū)、人口稀少、人才資源稀缺的大農場，如何實現(xiàn)現(xiàn)代化的精準農業(yè)?過去，農墾集團很難找到人，搭建和維護實現(xiàn)精準農業(yè)所需的IT決策系統(tǒng)，也很難及時找到農學專家來指導交流。現(xiàn)在，云服務改變了一切。幾年前，國家農業(yè)信息化工程技術研究中心開始建立農業(yè)云服務平臺。全國各地的農田數(shù)據(jù)，像溫濕度、作物參數(shù)、遙感影像，還有土肥工作站定期采集、化驗的土壤參數(shù)，農產品貿易價格，都源源不斷地經(jīng)過網(wǎng)絡流入這個農業(yè)云服務平臺;這些數(shù)據(jù)再結合農業(yè)專家研究的各種專業(yè)模型和算法，就能為全國各地的農場提供全方位的精準農業(yè)決策服務。通過“施肥決策服務系統(tǒng)”，全國農場一年減少了幾百萬噸化肥的使用。“中國目前是全球最大的化肥消費國，雖然我們水稻、小麥、玉米的單產比發(fā)達國家還高，但代價是，同等產出的糧食所用的化肥，是發(fā)達國家的3到4倍甚至更多?！眹肄r業(yè)信息化工程技術研究中心陳天恩博士說，“盲目施肥的后果是作物根本無法吸收，不僅浪費，還污染地下水和土壤。”現(xiàn)在，云服務下的精準施肥正在扭轉這樣的局面。而通過“精準灌溉系統(tǒng)”，農場不過度抽取地下水，防止呼倫貝爾草原沙漠化；通過病蟲害預警系統(tǒng)，農場可以在局部爆發(fā)病蟲害時及時反應，進行精準施藥決策。在過去沒有精準施藥時，“農用飛機飛過去，嘩嘩嘩，一路上幾萬畝農田就被施藥了”?，F(xiàn)在的精準施藥可以區(qū)分田塊來施藥，避免過度施藥、污染和浪費，也提高了食品安全。物聯(lián)網(wǎng)同樣是實施精準農業(yè)的重要技術。我國重要的糧食主產地東北，是應用大型農機裝備的主要區(qū)域。由于耕地面積廣大，農場的生產經(jīng)營與“一畝三分地”式的小農作業(yè)完全不同。比如土地平整和起壟作業(yè)，一方面對拖拉機手的技術和經(jīng)驗提出了很高的要求，因為這直接決定了作業(yè)質量如直線度、平整度；另一方面由于作業(yè)過程中需要注意力高度集中，造成勞動強度很大，非常需要拖拉機在作業(yè)過程中減少人為操作。因此科研人員想到給拖拉機安裝傳感器、激光儀、導航設備等，賦予拖拉機“智慧”，使得拖拉機在導航狀態(tài)下自動走直；利用激光發(fā)收設備結合傳感器精確完成土地平整作業(yè)。除了生產作業(yè)之外，農場的管理同樣需要借助物聯(lián)網(wǎng)。據(jù)黑龍江紅星農場技術負責人孫洪江介紹，基于精準農業(yè)和現(xiàn)代化大農業(yè)的發(fā)展趨勢，紅星農場近年引進了一套機車監(jiān)管服務系統(tǒng)。孫洪江說，紅星農場屬于國營農場，行使國家土地管理職能。農場把土地承租給農戶，機車由農戶自己購買，農場實行統(tǒng)一管理，每輛機車在農場有編制。農場根據(jù)農戶的作業(yè)量進行結算。以往每年耕種時節(jié)，是由農機統(tǒng)計員手工統(tǒng)計每個農戶的工作量，但因為耕種面積大，往往一塊地有3～5臺機車作業(yè)，有的車干得多，有的車干得少，統(tǒng)計員就偷懶取平均數(shù)，農戶吃大鍋飯。因此，為了能準確獲取每個農戶每天的工作量，農場和國家農業(yè)智能裝備工程技術研究中心合作，給每臺機車上安裝一個傳感器和GPS定位，傳感器能實時獲取機車作業(yè)數(shù)據(jù)并傳送到機載終端，終端把數(shù)據(jù)發(fā)送到農場的系統(tǒng)平臺。孫洪江說，就是這樣一套系統(tǒng)，一方面能讓農場管理者實時了解機車的田間位置、作業(yè)軌跡、農戶的作業(yè)量，系統(tǒng)自動生成日、月、年報表，給核算提供支持；另一方面由于機載終端可以自動生成作業(yè)報表，農戶自己也可以很清楚地知道每天干了多少活，產生了多少效益。美國風河公司認為，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術使農田與農機網(wǎng)絡化、為農場主提供決策支持是未來智能農業(yè)的發(fā)展趨勢。未來不管是火星上的探測車、空中的飛機還是田間的農機，都需要具備一些基本能力——物聯(lián)網(wǎng)中每一個終端設備都需要網(wǎng)絡互連性、可管理性和安全性。孫洪江對這樣的趨勢看得很清楚，但多年的實踐也讓他深切體會到理論與現(xiàn)實的差距。他以精準農業(yè)中的變量施肥為例指出，困擾變量施肥的瓶頸在土壤取樣和化驗，雖然國外提供了土壤取樣機和快速化驗的設備，但誤差率高，所以精確的變量施肥依然沒有從技術上解決。蜜蜂的啟示把傳感器安裝在田間地頭并不困難，但要在動物身上放傳感器就不那么容易了。一個有趣的例子是在蜜蜂身上貼RFID標簽，這是倫敦大學QueenMary學院一項動物行為學研究。研究人員把實驗室的幾百只黃蜂貼上RFID標簽，當黃蜂尋蜜時，安裝在蜂箱或者假花里的閱讀器就可以獲取黃蜂的RFID數(shù)據(jù)。獲取這些數(shù)據(jù)后就能更好地研究諸如“一個蜂房內可以容納多少只蜜蜂”、“蜜蜂可以連續(xù)在外活動多久”、“蜜蜂‘迷巢’現(xiàn)象的原因”等蜜蜂行為學的課題。這改變了傳統(tǒng)用顏料標識導致速度慢、精度差的弊端。國內的RFID企業(yè)遠望谷在2009年與江西農業(yè)大學蜜蜂研究所合作建設了“基于RFID的蜜蜂研究信息平臺”，在國內尚屬首例。給蜜蜂貼上RFID芯片的例子大大拓展了傳感器應用場景的想象空間，盡管這只是一項學術研究。在實踐中，除司空見慣地給牛羊貼RFID耳標外，日本富士通公司給韓國的牛蹄綁上計步器觀察“牛的發(fā)情行為學”，則產生了不小的商業(yè)價值。據(jù)韓國首爾韓暢牧場社長金希澈解釋，對于畜牧農戶而言，通過牛的發(fā)情期來支配懷孕、分娩的管理方法是直接影響銷售的關鍵。牛的發(fā)情周期為21天，其中可孕時間僅有16個小時。如果錯過這一時間段，就必須再等21天。在傳統(tǒng)管理模式下，為了觀察牛的發(fā)情征兆，牧場工作人員需要隨時確認牛的狀態(tài)。而牛的發(fā)情時間主要在夜晚和凌晨，即使安裝有攝像頭，依然難以有效觀察。實際上，即便是經(jīng)驗豐富的工作人員，在肉眼觀察時，平均發(fā)現(xiàn)率也只有58%。相比肉眼直接觀察，富士通牛步系統(tǒng)使用計步器能準確掌握牛的生理周期。事實上，有發(fā)情征兆的牛步伐數(shù)會比平時增加。安裝計步器后，每頭牛的步伐數(shù)信息會通過發(fā)射器搜集到牛棚一邊的接收器上。每隔一小時，接收器所采集的信息會傳輸?shù)礁皇客ǖ钠脚_進行分析，得到的分析結果又傳送給牧場管理員。金希澈說，牛步系統(tǒng)大幅降低了牧場的工作量，為工作人員贏得了更多時間。而最重要的收獲是發(fā)情發(fā)現(xiàn)率達到幾乎100%，大大提高了繁殖率，增加了銷售額。追溯是種管理思想再見陳紹鵬，他名片上的職位已變?yōu)椤奥?lián)想控股高級副總裁、佳沃集團董事長兼總裁”。佳沃是聯(lián)想布局農業(yè)的一枚重要棋子。2011年10月，經(jīng)過千挑萬選，聯(lián)想控股董事長柳傳志把聯(lián)想控股農業(yè)領軍權杖交給了陳紹鵬。陳紹鵬無疑是一個拓荒者：他所在的聯(lián)想集團是一家成立近30年的IT企業(yè)，與農業(yè)幾乎沒有任何交集；而陳紹鵬本人雖然出生在甘肅農村，但18歲來北京上大學后就基本與田間地頭絕緣。不過，傳統(tǒng)農業(yè)正因為IT信息技術而發(fā)生巨大改變，從佳沃的品牌標識就能反映這一點：廣袤肥沃的原野大地和普照大地的太陽形成了一個指紋符號，代表了佳沃對品質的承諾，更折射出佳沃的科技基因。昔日聯(lián)想集團的“少帥”用“幸福、興奮、幸運”總結了自己新的職業(yè)生涯，陳紹鵬強調：“很幸運，接觸農業(yè)后我深刻體會到，農業(yè)與IT高度關聯(lián)，比如佳沃的全程可追溯系統(tǒng)就讓IT技術得到了充分的發(fā)揮?！薄叭炭勺匪菹到y(tǒng)”是佳沃“三全戰(zhàn)略”最重要的一部分。全程可追溯系統(tǒng)從選育、種植開始，到采摘、篩選、品控再到物流、終端等產業(yè)鏈，每個環(huán)節(jié)都進行有效的運營和管控。“我來做個演示吧!”陳紹鵬掏出手機，打開一個掃描軟件，對準一盒藍莓包裝盒上的二維碼，佳沃全程可追溯系統(tǒng)的界面馬上出現(xiàn)。這個界面包含五個模塊：生產基地、加工工廠、監(jiān)測信息、物流運輸及銷售信息。消費者可以看到這盒藍莓生產流通環(huán)節(jié)的信息，信息細致到了土壤和水的檢測、農殘指標，還有加工工廠具體的地址、生產人員等。所有這些信息由強大的后臺系統(tǒng)支撐，涵蓋了生命周期的所有環(huán)節(jié)，包括灌溉、修建、授粉、降雨量等。除了消費端，佳沃的全程可追溯系統(tǒng)還包括企業(yè)內部系統(tǒng)。陳紹鵬繼續(xù)演示內部系統(tǒng)：“想知道一個子基地施了什么肥料，直接從后臺點擊該基地，系統(tǒng)馬上就會顯示肥料類型、每株的施肥量及施肥負責人的信息等。”佳沃的全程可追溯系統(tǒng)涉及到158個環(huán)節(jié)、超過300人次、產生3100個字段信息量。由此可見，農業(yè)的全程可追溯系統(tǒng)操作步驟多，而且是各自操作，不像工廠流水線管理?！癐T系統(tǒng)誰都能做，技術其實并不是最難的，最難的是管理和團隊的執(zhí)行力?！标惤B鵬強調，“像全程可追溯這樣的IT技術運用到農業(yè)，主要體現(xiàn)在管理效率上的提升、管理體系的健全?！奔盐殖崭笨偛脺輰Υ松钣懈杏|：“以全程可追溯系統(tǒng)中的土壤和水分采集器為例，每50畝為單位安裝一個采集器，萬畝地需要200個采集器。但如何管理及維護這些采集器呢?最終還得靠人。”“萬畝農地不僅面積龐大，地勢和氣候條件也相當復雜，作業(yè)條件枯燥、艱苦，這就需要實際操作人員要有非常強的責任心，而且必須要有檢查的方法，保證他們認真履行職責。只有管理到位了，才能夠優(yōu)化技術。”所以在湯捷看來，農業(yè)現(xiàn)代化的過程很重要的一點就是思維現(xiàn)代化，全程可追溯系統(tǒng)改變的也將是傳統(tǒng)農業(yè)的思維方式，目的是培養(yǎng)從業(yè)人員在生產流通等各個環(huán)節(jié)標準化和流程化等習慣。電商、社區(qū)與大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)，以顛覆者的姿態(tài)橫掃一切傳統(tǒng)領域，比如商貿、金融、汽車、餐飲、教育、醫(yī)療等等。農業(yè)遇上互聯(lián)網(wǎng)，也碰撞出了許多新玩法。淘寶生態(tài)農業(yè)組對農產品新賣法醞釀已久。一直以來，淘寶的農產品銷售都混在食品板塊，直到去年，淘寶內部提出要建立一個農產品網(wǎng)絡交易市場。經(jīng)過調研發(fā)現(xiàn)，建立這個市場并不容易，很多偏遠地區(qū)有產品的合作社完全不懂互聯(lián)網(wǎng)，無法自己做網(wǎng)店運營。“反復論證之后，我們認為預售和分銷將是兩個可實現(xiàn)的途徑。一方面，互聯(lián)網(wǎng)是個海量數(shù)據(jù)平臺，并能以最低代價組織大量消費者實現(xiàn)購買行為，有更好的條件實現(xiàn)訂單農業(yè)，實現(xiàn)的方法就是預售。另一方面，農場主把產品信息用最簡單的方法傳到分銷庫里，然后我們負責規(guī)范描述，目前已有的80萬農產品賣家是接盤商，他們根據(jù)信息確定進貨，然后用統(tǒng)一的配送渠道把農場主的產品進行配送?！碧詫氜r業(yè)發(fā)展部資深總監(jiān)陳慶探說。好的產品想賣出去，沒有渠道，沒有定價權，而通過電子商務平臺可以搜集到大量消費者消費行為信息，用來指導農產品的銷售。“以前，農場主有產品卻沒有定價權，但淘寶海量數(shù)據(jù)可以來指導他進行合理定價;第二，規(guī)模化運作成功的話，未來也會改變流通模式，原先是種多少賣多少，以后市場倒過來指導生產，以銷定產，賣多少種多少成為可能。”陳慶探說。除了淘寶這樣的純電商平臺外，諸如小毛驢有機農場、有機農夫市集等線上線下結合的農業(yè)模式近幾年也方興未艾。它們充分利用社交網(wǎng)絡經(jīng)營社區(qū)，將愛好有機農業(yè)的人群組織起來，再通過線下的各種活動完成商業(yè)閉環(huán)。從線下到線上，農戶們從與批發(fā)商打交道轉換到直面消費者，他們開始比任何時候都更有條件關注消費市場的變化，關注數(shù)據(jù)。而這種轉變，直接推動了傳統(tǒng)生產方式的升級。沱沱工社CEO杜非對數(shù)據(jù)運用頗有心得，他去年到任后，立刻在運營部成立了四個人的數(shù)據(jù)分析小組，專職對后臺數(shù)據(jù)進行搜集和整理。今年，沱沱工社基于消費者購買頻次和消費占比數(shù)據(jù)分析，決定去掉20個品類不再種植，而把黑花生的種植面積擴充25倍。北京天安農業(yè)也開始利用數(shù)據(jù)指導農業(yè)生產。總經(jīng)理劉雁飛認為，傳統(tǒng)的農業(yè)生產與市場銷售是基本脫節(jié)的，農民的種植完全根據(jù)經(jīng)驗，“供不應求”或者“菜賤傷農”的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。天安打破了這一模式，按照工業(yè)生產方式“以銷定產”，由公司搜集市場需求，繼而指導農戶種植?！氨热缥翌A計今年需要提供1000斤黃瓜給市場，那我就會根據(jù)這個指標換算成具體每個種植單元的種植面積，然后與農戶簽訂合約。同時我要對農戶的生產全程管控，保證食品安全。”劉雁飛說，“這就需要依靠信息技術?！睘榇耍彀厕r業(yè)引入了多個信息管理系統(tǒng)，