鹤壁市数字农业发展现状与建议

张 勇， 赵丽妍， 张瑜轩

（1. 鹤壁市农业农村发展服务中心，河南 鹤壁 458030； 2. 河南中泽云科技有限公司，河南 鹤壁 458030）

0 引言

近年来，鹤壁市高度重视农业信息化和数字农业建设工作，密集出台了一系列关于数字农业和数字乡村建设的指导文件，以坚持信息化引领、数字化赋能，充分运用5G、物联网、大数据等先进技术，通过搭建平台、系统应用和场景打造，推进农业生产智能化、经营网络化、服务在线化和管理数据化，打造具有影响力的农业农村综合管理服务汇聚平台，助推农业农村高质量发展[1]。

1 发展现状

1.1 生产智能化，助力农业生产提质增效

一是数字技术赋能高标准农田，提升农业综合生产能力。构建卫星、天空、地面无线传感器等“天空地”一体化的数据采集体系，建设农田生态智能监测系统、农田VR 全景巡检服务平台、智能水肥一体化控制系统、智能语音人机交互等系统，通过应用作物模型和遥感同化技术，为粮食安全保障提供科技支撑。建成浚县卫溪示范大田，布设农田气象观测网，开展长期定位观测和遥感真实性检验。建成善堂优质花生产业园农业信息服务体系，实时掌握生产环境要素，管理更加科学精准。在收获环节，将现代信息技术应用于农机调度作业中，有效提高农机智能化装备水平，推进农机服务的网格化管理，实现了农机的实时调度、实时监控、实时管理和“一站式”在线服务[1]。

二是5G 赋能农业生产，打造全产业链应用场景。在鹤壁农垦农业发展有限公司建成全市首家5G 数字农业应用场景，将5G 与农业生产深入融合，打造5G 在农业生产及管理中的应用场景，实现从生产环境数据采集、病虫害监测、多层次墒情监测，作物长势、病虫情、灾情等远程可视及诊断，到农产品质量安全追溯和线上销售的全过程、全链条、全环境的应用。通过数字化赋能，探索出节本增效农业物联网应用模式，切实提高了土地产出率、劳动生产率、资源利用率，作物经济效益显著提升，小麦平均增产540 kg/hm2，玉米平均增产1 065 kg/hm2；化肥减量提效、农药减量控害成效明显，化肥利用率达到40%以上，生物防控病虫害覆盖面达到30%，平均节约成本1 995 元/hm2（人工、化肥、农药、浇地等费用），平均增效5 385 元/hm2，实现了藏粮于地、藏粮于技。

三是数字技术赋能设施农业，推动农产品标准化种植。建设设施农业物联网系统，通过在全市蔬菜标准园内安装各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络，实现设施农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为设施农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策，确保蔬菜种植的标准化、精准化，达到蔬菜产品优质、高产、高效的目的[2]。

四是数字技术赋能畜禽养殖，提升产业发展服务能力。在“谊发牧业”“大桐树牧业”等现代化养殖园区，大力推广基于物联网技术的养殖场环境智能监控系统和养殖个体体征智能监测系统，通过对养殖环境因子和畜禽个体生长状况的监测，实现精细饲喂、疫病预警和科学繁育，提高生产效率，降低养殖风险。通过农业生产数字化的建设应用，有力促进了农业数字化的改造，探索出节本增效农业物联网应用模式，切实提高产出率、劳动生产率、资源利用率，经济效益得到显著提升。

1.2 经营网络化，助力农产品销售高速增长

一是发挥电商助农作用，打通农产品上行通道。凭借京东（鹤壁）数字经济产业园扎实的基础设施、高效的数字化社会供应链，有效带动鹤壁市饮马泉薯业、好麦滋、淇花、百翼蜂业等农副产品步入“线上”，迈向“云端”，有力推动了农畜产品生产专业化、集约化、标准化，为“三品一标”农产品认证打牢了基础。

二是打造网红培训基地，创新助农新模式。河南省首家“服务三农”网红培训基地在鹤壁市挂牌，建设了集产品展示、网红直播带货、技术直播服务等功能的网红助农直播间，与拥有700 万粉丝的本土网红“泥巴哥”团队签约代言，建立适应农产品网络销售的供应链体系、运营服务体系和支撑保障体系，拓宽农产品销售渠道，助力农产品“卖的好、卖上价”，搭建消费者和生产者的桥梁，解决农业企业、生产基地和种养大户销售难问题，为农产品上行打开新方向。

1.3 管理数据化，助力乡村治理水平快速提升

一是探索数字化管理服务，满足农民对公共服务的实际需求。以淇滨区岗坡村、桑园村、许沟村、牛横岭村、塚儿章村等村庄为示范村，围绕村庄的基本情况、产业基础和实际需求，打造生态数字化、产业数字化、综合数字化和智能节水灌溉等10 个场景应用。完成健康水站、共享打印机、共享充电桩、共享快递柜等新基建产品，实现“一村一套餐”的定制服务，为发展农村生产和保证农民生活提供公共服务。

二是探索数字化农村资产管理，确保农村集体经济健康发展。建立农村集体资产监督管理平台，通过对农村财务、资产的规范管理，实现农村集体经济组织资产管理、股权量化、资金运用、收益分配的数字化、信息化、规范化和透明化。

1.4 服务在线化，助力打造技术服务新模式

一是开辟云端农业技术服务，实现助农自救精准诊治。运用“互联网+直播+视频+文字”一体化的形式，探索“互联网+农技+专家”的助农新模式，搭建“云端”农业技术课堂，将专家的知识讲解，通过三农公众号、抖音和微信视频号等平台进行发布，受到生产经营主体、种养大户和农民的欢迎。

二是开展5G 云端可视助农，开创农业技术服务新模式。将5G、云计算、移动互联网、全媒体融合等信息技术应用到农业生产和农业管理中，服务生产经营主体、社会化服务组织、种养大户和农民的实际需求，搭建5G 云端助农可视化综合服务平台，实现技术+资源的集成整合，做到远程点对点、点对面的技术指导、技术咨询、病虫害诊断等移动式可视化服务，打通助农服务最后一公里。

2 存在的问题

2.1 顶层设计有待完善

鹤壁市数字农业和农业农村大数据平台建设在总体架构、应用体系等方面顶层设计还有提升空间；在数字农业和农业农村大数据平台的规划、投资、建设、运营等方面缺乏创新性思维[3]。

2.2 创新应用亟待加强

5G 在农业农村中的应用只是进行了初步探索和尝试。一方面技术上需要进一步提升，提高采集、传输和控制设备的兼容性，加快集成融合[4]。另一方面5G基站在农村建设还未全面展开，各大运营商应根据数字乡村建设的实际应用需求，提供必要的5G 网络应用接入服务。

2.3 建设应用缺乏同步

一是存在重建设、轻应用的现象，大都停留在数据采集上，缺乏对采集的数据进行分析研判，没有形成综合性系统的分析数据，缺少为各级领导和专家指导农业提供科学分析数据。

二是各部门之间、部门内部的系统没有实现资源共享、数据对接，“信息孤岛”问题突出，数据归集难、数据共享难、系统整合难、项目统筹难等问题没有得到解决，缺少功能齐全、开放共享、治理精准、分析智能的农业农村大数据服务平台[5]。

2.4 群众获得感不强

一方面存在信息不对称、不对等的问题，没有为生产者和消费者搭建起购销的桥梁，没有形成以卖的好来引导种的好局面，没有体现通过认证农产品和名特优新农产品的优质优价，一定程度上挫伤企业和农民的积极性。另一方面存在政务、技术等服务功能不够完善，还没有真正实现一网通办和远程服务指导，线上线下融合不够，企业和农民在其生产生活和农产品出村进城方面的获得感还有待提升。

3 对策建议

3.1 强化数字农业顶层设计

结合鹤壁市的发展现状和实际需求，建议加大5G、云计算、卫星（低空）遥感、大数据、物联网和人工智能等信息技术的应用，坚持场景与平台互联、整合与接入同步、建设与应用并举的原则，依托已有网络体系和资源，围绕构建平台、接入场景、创新应用为目标，将数字技术在种植业、畜禽养殖、农机装备、农产品加工、农产品质量安全、人居环境、高标准农田、乡村治理和农产品营销等方面的场景和应用全部接入平台，对农业系统、农业企业已建成运行的系统进行资源整合、数据接入，构建全市数字农业应用门户，构建数字农业综合管理服务汇集平台，通过农业生产应急指挥调度中心，打造能看、能用、能复制、能推广的模式，实现生产智能化、经营网络化、管理数据化和服务在线化[6]。

3.2 加快推进数字农业建设应用

通过5G、大数据、物联网、云计算和人工智能等信息技术在农业生产和农业管理中的应用，实时远程查看农作物长势、病虫害发生、苗情、灾情等视频信息，病虫害监测信息，以及空气温湿度、土壤温湿度、风向、风速、雨量等环境信息通过网络实时稳定传输至管理平台，并能够实时控制视频采集、水肥一体化、近地空遥感监测和无人植保机等设备，实现数据感知、智能控制、精准投入、测土施肥、遥感监测和病虫监测等功能，做到数字技术与农业的深度融合，让手机真正成为“新农具” ，让数据真正成为“新农资”，从而提高产品质量，提升产品品质及附加值，增加企业效益和收入，做到从“会种地”到“慧种地”，让种植有“大脑”、生产有“智慧”。

在农业生产中建设应用生产环境监测、水肥一体化、远程可视、近地空（无人机）遥感监测、数字地块分析和数智管理APP 等系统，通过5G 网络、物联网、大数据等技术，对大田基地的温湿度、太阳辐射、土壤墒情和视频图像等数据进行监测，把采集的数据通过大田物联网综合服务系统进行分析后，生产者和管理者均可以通过手机、计算机等信息终端监测环境数据和作物长势，并根据监测数据对种植基地做出有效管理，通过水肥一体化设备，做到采用标准配方进行自动施肥，实时检测控制和自动校正功能，分区循环、定时定量控制，可根据不同时段自动调整灌溉时间，进行自动灌溉、定时灌溉等，为大田作物的优质、高产、高效、健康创造条件，实现省时省工、节水节肥、提质增效，实现从生产环境数据采集、病虫害监测、多层次墒情监测，以及作物长势、病虫情、灾情等远程可视和诊断，到农产品质量安全追溯和线上销售的全过程、全链条、全环节的应用[2]。

3.3 构建统一的汇聚平台

在现有建设和应用的基础上，以“系统集成、数据融合、场景整合”为抓手，按照聚焦“1 条主线”、坚持“3 个原则”、做到“4 个统一”、实现“5 有目标”、突出“6 个应用”的“13456+N”的架构来进行规划设计。以为农业高质量发展提供支撑服务的一条主线，坚持场景与平台互联、整合与接入同步、建设与应用并举的3 个原则，做到统一协调、统一建设、统一模式、统一管理的4 个统一，实现工作上有抓手、应用上有突破、内容上有亮点、建设上有提升、模式上有创新的5 有目标，突出生产环境监测、水肥一体化、大数据综合应用、近地空（无人机）遥感监测、数字地块模型分析、数智管理APP 的建设应用。将现有应用场景和应用系统的数据通过技术手段进行融合、整合和集成，使分散数据“聚合化”、零散系统“集成化”，把现有系统数据“管起来”“用起来”“活起来”，创新数字农业综合管理服务平台建设，实现数字农业向数智农业的转型升级[7]。

3.3.1 生产环境监测系统

建立环境监测及智能控制系统，在墒情、苗情、病虫情、灾情、长势、轮作休耕和产量监测等方面的应用，能够在线精准监测环境中的空气温度、空气湿度、风向、风速、大气压力、降雨量、光合有效辐射、光照度、土壤温度和土壤湿度等多项参数数据，并能够通过LED 实时显示所采集的数据信息，为生产者和管理者提供生产环境实时数据，实现生长环境和作物本体的实时数据采集及传输[8]。

3.3.2 水肥一体化管理系统

根据农作物生长环境实况监测数据、土壤肥力监测数据、作物生长期指标数据等进行综合分析，自动计算作物当前对水肥的需求，对每块农田的水、化肥等物资进行信息化管理，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律及特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过管道系统定时、定量喷洒在作物生长发育区域，使土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据作物的需肥特点、土壤环境和养分含量状况，进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量并按比例直接提供给作物，通过手机或电脑远程控制设备开启、关闭，控制水肥配比，控制灌溉流量等操作，实现节水、省肥、降人工及产品提升增效的目标[9-10]。

3.3.3 大数据综合应用系统

通过多系统的高度融合，实现系统间数据无缝对接、互联互通、共享共用，构建大数据中心，通过表格、图表、文字等不同形式进行展示和应用。综合利用产品数据比对重组、统计分析、仿真推断和可视化等各种成熟先进的技术手段对现有数据进行广泛而深刻的分析，全面挖掘数据的潜在价值；提供有针对性的业务化、渐进式探索分析，更好地帮助用户发现问题、分析问题和解决问题。

3.3.4 近地空遥感监测系统

对农作物生长地块土壤墒情、土壤肥力、出苗率、长势、病虫害、叶片氮含量监测，以及对产量预测。基于高分辨率聚焦视觉光谱的数字农业服务卫星影像数据的遥感监测，可进行长势、病虫害、产量预估、土壤墒情等大区域尺度的监测，定期提供土壤及作物的变化数据和分析报告。

3.3.5 数字地块分析系统

将农作物种植区域按网格进行数字化管理，使用自动监测设备和便携式手持设备，实时监测显示土壤的肥力、重金属含量、pH 值等各项指标。每个网格建立数字模型，以三维可视化形式展示地块信息（名称、位置、面积、作物类型），土壤肥力（氮磷钾含量、肥力等级），生态长势（生长周期、生长状态），气象条件（累计降水、光照、积温等），以及产量预估信息（预计成熟期、产量）。叠加显示辖区的行政区划、高标农田种植区域、气象站、农田小气候观测站、实景监测设备、信息发布设备和全景自动监测智能化分析预警预报。

3.3.6 数智管理APP

数智管理APP 在线监控设备运行状态，对生产现场气候变化、土壤状况、作物生长、水肥使用和设备运行等实时监测应用，对异常情况自动报警提醒，生产者可及时采取防控措施，降低生产风险[11-12]。查看监控和产品追溯信息，管理人员可以在任何地方随时了解运行状况，并可以安排工作人员的工作计划和任务；工作人员可以记录现场工作情况和汇报总结；农业专家可以配合工作人员完成技术指导和病虫害诊断等工作；仓库管理人员可以掌握每天的预采、采收和库存，销售人员随时了解基地的短期供应能力等。

3.3.7 N 个应用

将N 个应用划分为“2 个版块”“4 个方面”。2个版块即应用系统和应用场景。4 个方面即生产智能化、经营网络化、管理数据化和服务在线化。生产方面，计划将数字大田的星陆双基、5G 数字农业应用场景、数字化花生基地，设施农业的建业绿色基地、明昌农业，畜牧养殖的谊发、大桐树养殖企业的应用系统和应用场景接入平台。销售方面，计划将益农购、京东、网红直播的线上平台接入，并对销售数据和销售范围进行统计展示。管理方面，计划将淇滨区数字乡村平台，淇滨区岗坡村、淇县凉水泉的乡村治理和乡村旅游接入，将现有的“蓝天卫士”远程监控系统、农产品质量安全智能监管、数字实验室管理、农村集体资产监督管理平台接入。服务方面，计划将5G 云端可视助农综合服务、云端送技服务视频全部接入平台。

4 结束语

运用5G、物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术，将现有系统、数据和场景进行整合、融合和集成，构建统一的汇聚平台，实现数字农业信息采集、分析决策、控制作业和数据管理等功能，通过对主要农作物全生命周期内的环境、控制、农事、安全、收获和销售等全链条的数字化、智能化管理，贯穿于全过程、全链条、全环节和全周期，集环境采集、病虫害防治、自动化控制、远程可视、农残检测、全程追溯、指挥调度、线上销售和5G 应用等方面，改变了传统数据传输的采集、传输、加工和处理方式，提升了应用效果，加快了数字化升级转型，促进了互联网、大数据、人工智能与农业农村发展实际的深度融合，探索了模式，总结了经验，实现了节水节肥、省工省时、增产增收的目的，有力助推鹤壁市农业农村高质量发展。

鹤壁市将围绕如何紧跟国家战略、用活上级政策、强化顶层设计，打造数字农业建设“鹤壁模式”，根据鹤壁市的发展实际、存在问题和应用需求，以平台和场景建设为抓手，以全面应用为重点，积极搭建符合当地实际，能够多维度展现鹤壁农业农村发展现状和发展成果的聚合式平台，加快推进平台经济和应用场景建设，大力发展数字经济和新业态，实现生产智能化、经营网络化、管理数据化和服务在线化，助力乡村振兴和农业农村高质量发展。