智慧农业对推进农村经济发展的探索

付代望，冯钊，方乾，高会全，喻曦

（贵州财经大学 信息学院，贵州 贵阳 550000）

“农业、农村、农民”问题是关系国计民生的根本性问题。现如今，随着经济的发展，我国迈向城市化的脚步在不断加速，然而城市化的加快导致农村人口减少，青年劳动力流失，农村开始出现土地资源荒废，无人耕种的情况。同时，随着人们生活水平的提高，饮食的投入比例也随之增加，食物是否绿色健康、有无添加、生产过程是否卫生等问题开始被人们关注。借助互联网建设智慧农场，在一定程度上可实现农村经济增长形式的多元化发展以及闲置土地的高效利用，另一方面可以实时监控农产品的生产过程，有效提高顾客对产品健康的认可度。

1 国内智慧农业的现状

智慧农业的概念在我国于2014年提出，起步虽晚，但是发展迅速。2021年中央1号文件中提出发展智慧农业，建立农业农村大数据体系是一个大趋势。智慧农业是互联网、云计算等现代信息技术与农业深度融合的产物，以互联网调控现代化机械设备进行农业生产，具有高质量、高效率等特点，在一定程度上缓解了我国农村劳动力不足的问题，进一步加快了农村经济的发展。当前，发展智慧农业逐渐受到我国各级政府的重视，各地区也根据当地不同的农业生产特点进行智慧农业的区域化尝试，获得了理想的效果。

2 当今农业的现状

2.1 农村经济发展困难

2.1.1 农村人口减少导致农村土地闲置

根据我国第四、第五、第六、第七次的人口普查数据显示，我国农村人口逐渐减少，城镇化愈发明显见图1。

图1 人口普查第四-七次城市人口、农村人口、总人口数量值Fig.1 The fourth to seventh census of urban population,rural population and total population

根据人口数量直方图，排除政策和外因情况，利用Excel工具对各个系列进行预测，见表1。

表1 人口数量预测分析Tab.1 The population forecast

由于是从第四次人口普查开始进行，所以X=1是代表第四次人口普查，依次类推X=5代表第八次人口普查。其中的R²代表趋势线拟合程度的指标，R²=SSREG（回归平方和）/SSTOTAL（总平方和）。0＜R²≤1，R²的值越接近1则代表准确性越高。

通过此次预期结果显示，到2030年（每10年1次人口普查）城市人口与农村人口比例为4.279∶1。结果说明，随着时间推移，越来越多的农村人口将会流向城市，农村人口的流失，将导致农村部分土地进一步闲置荒废。

2.1.2 农场产业结构单一

城市化进程不断加快的同时，农村产业结构却没有随之进行调整，导致了农产品的种植种类单调，产业结构单一，难以满足市场需求。如今，农产品市场竞争激烈，农村对农产品市场没有足够深入的了解，以传统的农村产业结构难以应对市场的变化，即使保障了产品的整体产量，但在千变万化的市场中，一旦市场中对该类产品的需求量减少或价格下跌，就会导致农民收入减少，使得农村经济受到影响。传统的农村产业结构需要得到必要的调整，以实现农村经济的持续发展。

2.1.3 农村地区农业相关基础设施建设落后

一个地区经济发展与基础设施建设有着紧密的关系[1]，经济发展的提速必然伴随着良好的基础设施与之相配套，一个经济发展高效的地区如若没有相关的基础设施就必然是一个空壳，随着向第三产业的转型，新型智能化基础设施在其中扮演着重要的角色。要想保证农业经济发展过程中不会出现停滞，必须保证农业相关的基础设施建设能跟得上农村经济发展的步伐，要想增加农民基本收入，必须要提高农村的整体经济。当前情况来看，农村种植基础设施以及农产品运输设施还有待完善，这导致了诸如作物种植设施落后问题、灌溉设施片面问题、冷冻链覆盖问题、水电供应问题、互联网交互服务问题等。

2.1.4 部分地区农业生产规模狭小，阻碍了劳动生产率的提高

贵州省大部分农村的生产能力和对外开放程度相对较低，农业仍处于广泛的发展模式，大多数农业基础设施不完善，劳动力和农业剩余劳动力单一，农业生产规模狭小，以主要经济作物水稻为例，经济作物种植分散，未形成大规模种植的经济模式，农村经济优势尚未得到很好的利用。除了林业和畜牧业之外，其他种类的农业生产行业还没有认识到大规模农业发展的优势，农业资源得不到充分利用[2]。小家庭经营模式，不利于农业的规模化、科学化管理，不利于统一供种、机械作业、灌溉、施肥、防治病虫害和新型农业科学技术的运用，加大了经营成本，不利于提高劳动生产率。

2.1.5 农业市场信息的不对称，降低农民收益

农业产品与市场需求不能有效对接，如：村庄采取大量种植高粱的决策，但是市面上高粱的供给量已经满足市场对高粱的需求，此时农民只好低价出售产量过剩的高粱，造成收益减小。此外，还存在部分农民不能直接与市场对接的情况，如第三方机构或者个人出面从农民手中低价买入农产品后再以市场价卖出，造成农民收益降低。这些市场信息不对称导致的农产品价格降低，会使得农民所获得的收益降低，不仅使农村经济增长速度进一步放缓，也让人们宁愿选择去城里务工也不愿留在农村继续耕种，这些对于农村发展而言，都是需要解决的大问题。

2.2 农产品的生产透明化成为产品流通的一项重要指标

目前市场尚无有效手段确保蔬菜等植物的绿色无污染，人们对食品安全的高端需求一直难以满足，而市场中也未曾出现通过公开透明的产品生产过程保证产品质量的个人或公司。另外市场供需关系复杂多变，市面上打着健康无污染的噱头，背后却滥竽充数的事也屡见不鲜，因此对于顾客而言，没有透明的数据作支撑，哪怕商家再怎么保证其售卖食品是健康食品，心里也是大大的画了一个问号。2022年央视315打假事件就反映出了人们对健康、绿色食品的迫切需求，同时更体现生产了过程透明化的重要性。此次打假对象湖南插旗菜业作为统一、康师傅的供应商，其产品质量问题导致统一以及康师傅陷入了舆论漩涡。针对此次央视315打假事件后人们对统一以及康师傅的看法，在贵州财经大学校园内进行了一次问卷调查，此次调查以线上线下结合的方式，共发放问卷852份，问卷人群包括学生、教师、社会人员。问卷主要对315打假事件后人们对透明化绿色健康食品的注重程度进行了调查，图中占比比例保留到整数，见表2。

由表2可见，由老坛酸菜面事件，认为企业旗下食品存在健康隐患，食用旗下泡面产品不够放心的人数占调查总人数的97%以上；认为企业生产不透明的人数占调查总人数的75%以上；对于食品生产透明化问题，选择企业透明化生产的人数占总人数的85%以上。调查数据表明，人们对生产过程透明化食品的认可度更高，生产过程透明化成为企业产品健康的一个重要指标。

表2 问卷调查结果Tab.2 The questionnaire results

3 基于农业现状对智慧农业发展的反馈

3.1 “智慧农场”“智慧种植”“智慧流通”

3.1.1 智慧农场

农场定制共享化将成为智慧农场的主要模式，未来的农业有规模化和定制化2种模式。规模化农场有利于科学管理与种植，但规模化的农场并不适合于生产规模狭小的地区。定制化农场依靠性不在于生产规模的大小，而是在于信息技术的革新。因此，未来定制化农场有巨大的发展潜力。如今随着5G技术的应用以及人工智能技术的革新，利用云技术实现定制共享化农场已不是空谈。定制共享化的智慧农场以O2O模式将消费者与农场联系[3]，使消费者在线上就可以租下一块土地，并且从播种到收获整个过程，全由消费者制定和实施，还可以通过平台全程查看并管理自己的农场，体验农场种植的乐趣，同时消费者还可以到农场基地进行实地考察，这也可以拉动当地旅游产业。

3.1.2 定制共享化智慧农场平台的设计方案

（1）物理基础层：运用农产品产业链中关键的数字化信息收集系统，以及于农产品生产基地中的各种互联网+物理设备。其中包含有智能化高清摄像头、AI传感器、数字化大棚感应系统等。作为数字化收集的媒体，结合互联网对农产品实体化数据进行实时感应和输出，将其存储于数据收集层，即进入信息收集系统进行。

当今我国基本实现了网络信号从固定端升级为了移动端，移动端已经全面覆盖全国各个农村和乡镇。为推进“乡村振兴”农村地区产业需要进行数字化转型，发展方向需要合理采用数字化科技手段探索新型的生产形式和发展模式，在产业发展中充分运用互联网技术的兼容性和广泛性[4]，以增强对农产品生产过程的透明性，减小社会对农产品生产过程监督所花费的消耗且打消居民食用市场来源不明的农产品的顾虑为前提，扩大其自身所拥有的附加价值，促进农业生产转型，加大数字农业与其他产业领域的联系。

（2）数据收集层：采用智能化高清摄像头、AI传感器将图片和视频存储为监控数据，通过互联网传入作物生长数据库，然后进行数据收集与整理，将这些数据资料深度分析挖掘，并得出影响作物生长的环境因素包括农场区域气候、土壤肥沃度、温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、矿质元素和降雨量等，并将这些影响因素正向作用最大化，优化到最适宜的生长环境使农作物能正常快速的生长和发育，实现产品的优产高产，最后将这些资料存入环境因素数据库。收集客户的多方位和多种类的需求，完善需求供应体系，分析市场贸易数据，优化贸易体系结构，获得数据并存入市场贸易库。根据市场贸易库中的客户需求相关资料将生产的优良农作物销往全国各地，制作生产销售表及相应资料，录入作物生产销出数据，最终通过互联网实现所有数据库的集中统一管理与实施，为智慧农场平台提供精品资料，见图2。

图2 智慧农场概念图Fig.2 The concept map of smart far

（3）数据清理层：基于GPU的数据清洗、特征提取、模型迭代的分布式并行算法对数据收集层的数据进行识别、清洗、集合来筛掉冗余、模糊等不可用信息。保障对上层服务提供接口数据的质量，提高了智慧农场的高效性。

（4）数据可视化层：将接收的数据于平台进行汇总分析，借助数据可视化技术Echarts将分析后得到的结果更清晰的呈现出来，并将数据高效整合，以便于引导农场下一步的走向，提供多样化图形的方式。通过图像展示的方式，相比文本和数字而言，更加轻易了解并掌握数据信息，更容易实现智慧农场的智能服务平台，呈现农场信息的新业态。利用可视化技术实时展示农场内环境因素、作物生长状况和产量销出等各种动态情况的变化，为工作人员及时掌控农场内各方面实时状况，及时服务，向有需求的客户更加清晰的讲解农场内作物状况提供方便。在平台上更清晰的了解农场所能提供的产品，及时查看产品的生长过程，不仅提高在有需求情况下对信息的查找能力，提供对新收入及商机的掌控力，更是提升从业者的工作效率。深入了解客户态度，即以客户态度数据为参考向客户推广最新服务及福利详情，以现代化技术为基础实现对智慧农场的高效管理，展示出智慧服务的优势。

3.1.3 智慧种植

智慧种植技术的推行使农产品达到了增产、增值的效果。随着市场经济的变动，经济重心朝着城市偏移，这直接导致了城镇化的加剧。基本农村产粮根基因青壮年劳动人口流失受到动摇，农村土地大部分荒废，区域性农田脱离种植在根本上使地方粮食产量逐渐减少。十八届三中全会指出为了提高农村经济发展，促进农业粮食增产，对农村现代化种植方式进行改革，促进传统农业与互联网之间的结合，在地方市场粮食配置中起到根本性作用。相比于碎片化的传统种植，新型智慧种植具有板块化、智能化、定制化以及科学化的特点，板块化为农业种植带来可操控性，利用大型种植机床、智能化大棚、自动化灌溉系统等大型智能化器械，极大地提高了农业种植效率。智能化为农业种植带来了极大的便利性，真正达到了“六个人管控数十亩（1亩=0.067 hm2）地”的结果，在农村劳动力匮乏的当前，解放更多劳动力并将更多解放的劳动力投入到农业种植中，不仅实现了农村大量荒废土地的重启利用，而且,增加了粮食产量。定制化为城镇居民带来了种植的乐趣，局部满足定制土地用户的精神需求，在有人管理其定制的土地的同时，自身参与种植，不但获得满足感，且真实、直观的得到自身定制的需求作物，提高种植出的农作物的精神价值，做到了直观的提升农作物价值。科学化种植为不同种农作物找到与之适应的土壤，科学种植、授粉、扦插等做到扩大单株作物产量，增加种植效率从而加大农产品产量。智慧种植的普及是现代化农村种植的一大福音，为现代化农村经济转型增添一大助力。

3.1.4 智慧流通

智慧流通主要以智慧农场建构方向为基础，由市场定位、产品运输和产品销售所构成。基于RFID、传感器、GPS、GIS等高新技术实现产品运输。对于产品销售分别采用B2B、B2C、O2O电子商务平台模式精准对接各类人群。

3.2 强化农产品生长过程透明化，提高绿色农产品竞争优势

采用线上和线下2种监管方式，直观的感受到农产品的种植、灌溉、施肥和收割，增大用户在农产品生长过程的参与度，打消了用户在农产品食用过程中的安全顾虑。线上监管，当消费者选购土地后，对应每块土地上的农作物播种到收获利用互联网在智慧农场平台中实时上传其农产品生长情况的数据以便消费者了解，定期随机抽取用户线上种植的土地进行直播。将农产品生长过程透明化，公开化。线下监管，组织用户观察团对农作物进行实地考察，可以到用户具体种植的土地了解农作物生长情况。

4 结语

目前，农村经济大开发，追逐“互联网+”农业经济改革的浪潮，未来的农业注定是信息技术与农业生产经营相融合的智慧农业。智慧农业下的新形态农业，不仅给予村民就业的机会，还给城市居民一种全新的体验。同时智慧农业生产过程注重透明化，保障了农产品的绿色健康，推动了农产品销售产量。消费者到智慧农场基地进行实地参观和体验，带动了旅游业的发展，形成了相应的产业链，推动农村经济的发展。定制化共享智慧农场通过消费者对所租土地的种物选择，使市场信息更好地对称，农民所种的就是消费者所需要的，市场供给量与需求量能够很好的契合。因此，智慧农业是实现乡村振兴农村经济发展提速的关键，是农村农业的发展趋势。