智慧农业视域下5G技术应用策略研究

摘要：文章基于智慧农业发展视角，分析了5G技术在智慧农业自动作业调控、数据获取感知、物流追溯、产品销售等方面的促进作用，探讨了5G+智慧农业在种植、养殖、资源化利用、质量安全、智慧监管等方面的技术应用、发展目标与可操作性，以期能够针对农业管理细碎化、智慧农业技术有效供给不足，为健全完善5G+智慧农业技术体系提供有益的建设思路。

关键词：数字化；5G智能化；信息化建设；智慧农业

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.047

中图分类号：TN 929.5" " " " " " " "文献标示码：A" " " " " " " "文章编码：1672-7274（2023）04-0-03

Research on the Application Strategy of 5G Network Technology in the Vision of Smart Agriculture

WAN Dong'e

（Zaozhuang Vocational College， Zaozhuang 277800， China）

Abstract： Based on the perspective of intelligent agriculture development， Analyzed the promotion role of 5G+technology in automatic operation regulation， data acquisition perception， logistics traceability， product sales and other aspects of smart agriculture， discussed the technical application， development goals and operability suggestions of 5G+smart agriculture in planting， breeding， resource utilization， quality safety， smart supervision and other aspects， with a view to addressing the fragmentation of agricultural management and insufficient effective supply of smart agricultural technology， To provide beneficial construction ideas for improving the 5G+smart agricultural technology system

Key words： digitalization; 5G intelligence; information construction; smart agriculture

1" 智慧农业视域下5G技术赋能作用

智慧农业是集云计算、物联网等科学技术于一体的智能化产业经济形态。利用移动互联网、传感器、人工智能，对气象、土壤等对农业生产影响重大的数据加以采集，对传统农业种植、生产、营销进行精准感知、控制、决策管理。智慧农业的发展需要智能管控、数据分析、遥感、卫星导航定位等技术装备与基础设施相结合，大范围采集多种类数据，并对数据进行归集处理[1]。但从智慧农业的发展进程来看，通过4G技术获取数据较难，无法满足数据速率、生产环境监控流量暴涨等需求，信息资源难以实现实时共享，农业数字化、标准化程度较低，传感器采集信息较少，数据不全面，精度不高，产生了农业信息承载过重等问题。

1.1 为自动作业赋能

5G技术具有大连接、高速率、低时延等特点，频谱效率要比LTE提升3倍以上。通过5G技术介入智能装备，将湿度、光照、温度、病虫害、土壤养分信息传输到云平台，利用云计算进行数据分析、挖掘、处理，发送指令，可实现对农业生产环境精准调控。

5G流量密度达到10 Mbps/m2以上，在高速移动和连续广域覆盖下，用户体验速率可达到100 Mbps，能够让农业生产环境、农情信息采集变得更加迅速、可控，让农业自动化作业调控更加精准。

1.2 为监测监控赋能

4G网络解决了人与人随时随地通信的问题，但难以实时传输高清图像、视频等大容量数据，难以保证传感设备的实时数据传输稳定。5G网络通信峰值速率达到10～20 Gbps，可实现人机物互联，满足高清视频、自动驾驶、虚拟现实等大数据量传输和实时应用场景[2]。

将5G技术用于远程视频监控，可实时监测农作物生长环境与状况，提高数据传输效率，增强农业生产风险抵御能力。农业生产各环节的信息传输条件在5G网络环境下可得到提升，使得监控功能系统可实时监控植物生长环境信息，获取土壤、空气、养分、病虫害、光照强度等参数，实现对农业生产的自动降温、自动喷药、自动施肥等自动作业控制。

采用农业生产实时图像与视频监控方式，能够通过多维信息高效处理，实现农业作物、土壤、环境与肥力间的物物相联，视频监控和数据、数值的引用，可直观地监测、监控农作物生产的实时状态等。

1.3 为物流追溯赋能

5G推进了遥感技术和物联网的发展。“数字农业”可从海量的数据中甄别、筛选出有效信息，减少无效数据，做好农业管理与生产。智慧农业产业链环节多，信息复杂，数据庞大，产业链环节数据之间需要反馈与联动。采用5G技术可以使农产品在仓储物流配送过程中始终处于适宜环境下，提高产品安全品质。

“5G+机器视觉”+“人工智能”可集干燥、高低温冷库、温湿度控制5G物流体系、冷库仓储于一体，使农业产品生产、运输、贮藏、销售，形成一条溯源链，提升智慧农业物流追溯能力和农产品市场化水平。

智慧农业在5G技术环境下形成物联网体系，打通农产品空间局限，依托仓储、包装、运输等环节，缩短从生产、仓储、运输到销售的距离，推动“农业+电商”电子商务模式的形成。借助农产品网上流通渠道，可建立数据监控体系，让消费者与农户直接建立联系，提高农业市场化水平。5G技术提升了农业生产各个设备、各个环节间的连接效率，使农业生产数据能随时随地、高质量地传输至智能云平台或数据中心，提高了数据传输过程中的准确度，保证智能设备的执行更加高质、精准、高速率、大容量、低时延，为农业生产提供海量的数据支持，真正实现万物互联，提升农业整体智能化程度，使智慧农业更加高效、智能、精准[3]。

2" 智慧农业视域下5G技术应用建议

2.1 5G+智慧种植

智慧农业涉及农业投入、生产加工、种植、养殖、流通、存储、零售、消费等多个环节，可将5G技术用于园林、温室、农田等目标区域传感节点，根据种植、养殖需要，控制无人检测设备、环境传感器等更为精确、标准化地监测农产品生长。

用户通过遥测技术，可实时采集农作物信息、田间信息、气象信息、泵阀状态及电参数，掌握风向、风速、光照、大气温湿度、辐射、降雨量等数据，保证农业种植数据的及时性、连续性、完整性，为科学种植分析提供依据。

在智慧种植管理方面，5G技术提升了光谱信息、高清视频、图片等数据采集能力，使大容量采集、种植生产环境信息获取更加精准。用户可利用5G+无人机、视频监控等监测设备，实现资源、病虫害、动植物监测、巡检。中心云平台可借助人工智能和大数据，将有害物质、温度、光照信息实时传输到云端，进行综合大数据建模，在对信息进行处理后实现对种植方案的规划和科学管控，防止农作物病虫害，保障农产品品质和安全。

以往农户安全种植环保意识不足，缺乏对一些专业技术的了解，存在农药水量配比不合理等问题，在一定程度上阻碍了绿色生产及综合防治。在智慧农业视域下，我们通过5G+大数据，可科学应用生物防治技术、绿色种植技术，同时结合无公害栽培技术、理化诱控技术，共同推动绿色种植，助力农业生产实现智能种植，使智慧农业更具有“智慧”。

2.2 5G+智慧作业

5G+农业自动生产依靠机器视觉、定位导航和控制，极大提升了系统协同化、智能化水平。通过可视化智能分析，大数据平台云端协同，农业机器人可覆盖大田作业、设施农业、水产渔业等领域，在一定程度上替代人工进行生产、管理、采摘、维护等工作。嵌入5G技术的智慧农业，既保证了数据高精度、高效传输，又满足了农机控制技术和定位导航、数据传输效率的要求[4]。

以5G技术为基础的环境传感器、视频摄像头、无人机、卫星定位、播种机、植保机、灌溉系统等智慧系统与智能设备，可根据环境变化，在云端智能计算的帮助下，实施自动化作业、跟踪、管理，提高农作物生产效率，降低生产成本，提升种植生产管理水平。当前，传统网络已经无法满足无人机、机器智能设备在带宽、时延等方面的要求，智能设备作业覆盖面积小，可靠性低，而5G技术的超高清图（8K）分辨率和远程低时延控制能力，支持设备云端智能计算，能够提升作业的可靠性。

例如，传统智慧作业，药液雾滴漂移量大，配套专用制剂相对缺乏，作业体系不完善，在5G+智慧设备作用下，智慧设备自动驾驶系统，可利用机械控制、卫星定位、惯性导航，使农机按照规划好的路线作业，便捷、高效地实现远程多机操控与管理，实时采集、分析、生产数据，自动播种、耕地、施肥、喷药、收获、插秧的操作，作业精度可达厘米级。

利用智慧农业大数据分析判定，在云端可以依据模型，控制电磁阀、水泵等进行远程灌溉、投食、喷洒农药等操作。比如利用病虫害专业化系统集成绿色防控技术，可以依托数据挖掘实现对科学方案的分析，进而完成自动翻耕田地、灯光诱杀和机械施肥，保证施药作业的效果和质量。5G+智慧作业能够实现生产过程中的定量决策、智能控制、信息感知、精准投入、个性化和精准化服务，减少化学物质的使用频率，保证农业产量，保护农业生态环境，提升农业的综合竞争力。

2.3 5G+智慧诊断

将5G+物联网、区块链、人工智能等技术应用于环境控制、育种管理、质量追溯等智能远程监控、管理作业生产中，可实现对农业生产远程诊断与操控。例如，农田环境系统集合了灾情摄像机、病虫害防控、虫情测报灯、农作物生态监测等内容，用户通过App可以实时查看农作物生长情况、视频影像，对环境信息和各类参数进行设置，并结合环境和气候条件，调整补光系统。借助风机、加湿器、水泵等自动化设备，还能够打造农作物最佳生长环境。如水稻、小麦的种植过程中，会受自然气候条件、种植结构的影响，且高温、潮湿天气和种植结构不合理也会增加病虫害发生频率。农户利用5G技术，将田间农作物的病虫害图片上传至云服务器，结合农作物灾害指标、虫害图库、智能化图谱、专家系统等模块，对农作物进行实时远程专家诊断。专家可以帮助农户识别病虫害，提供科学用药技术、配方和科学管理决策[5]。

2.4 5G+智慧农场

“5G+智慧农场”可打造体验式、沉浸式智慧种植新模式。通过云上智慧农场的搭建，则能够保证消费者对农产品的知情权，推动农业产业链改造升级。例如，利用基于5G技术的虚拟现实（VR）全景摄像头、高清摄像等技术，能够全面提升消费者对绿色农场的极致体验。通过与消费者之间的互动，突出农场的绿色、自然、田园属性，加强消费者对农场新项目、新产品的期望值。另外，将二维码技术用于农产品溯源，可以帮助消费者更好的了解农产品的各类信息。

5G信息化背景下，智慧农场要紧跟时代潮流，凸显天然、绿色、生态、健康的特征，搭建云观景、云销售、云种植、云体验平台，实现农业活动与科技的融合。例如，在种植、养殖生产作业环节中，可构建环境生态监测体系，实时、全面的采集素材，通过5G网络技术多平台广泛宣传，用户也能够利用5G网络技术远程参与App种植、农家乐、观光、采摘等活动。农户还可建立网站、博客、论坛，以视频、图文、日志等形式，宣传农场中的特色农产品，向消费者展示农业生产工艺、农产品生产与加工等相关信息。

“5G+”物联网，真正实现了农业精细化、高效化、绿色化发展。借助“5G+机器视觉”“5G+实时检测技术与装备”等，可向消费者动态化介绍农业基地建设历程，向目标客户群体推送悠闲的田间生活、绿色果蔬等信息，并收集客户建议和意见，全面提升休闲农业生态服务品质，实现农产品差异化营销[6]。在智慧农业生产销售层面，可根据市场、消费者需求，建立区域联合营销意识，以网络信息技术为载体，加强区域整体营销推广，树立农业生态区域品牌，为消费者提供绿色、有机、无公害的产品和精确、科学的全方位信息服务。

3" 结束语

综上所述，5G网络技术应用于智慧农业，可确保农作物的品质，提高农业生产效率，促进农业生态环境可持续发展。5G技术能向农户提供10倍于4G技术的用户体验度，从而更加高效的推进农业领域机械化、智能化、信息化转变进程。因此，为了加强5G在农业领域有效应用，应积极开展技术攻关，加快农业技术创新，提升数据分析应用能力。目前，我国正处在5G网络技术快速发展阶段，5G+农业可彻底改变传统粗放式的农业管理，从多层面促进农业生产智慧化发展，同时，大数据、云计算、物联网等技术也能够推进农业管理、营销向数字化和现代化转变。5G技术背景下，智慧农业应加快构建集环境、种植、监控、养殖和精准调节为一体的智能生态环境，突出差异化、个性化的营销方式，通过精确、科学、全方位信息服务，提高农业生产整体效益。■

参考文献

[1] 吴惠粦，杨润娜，钟林忆，等．5G在智慧农业领域的需求场景及创新应用[J]．广东科技，2022（5）：63-65.

[2] 缪德山，柴丽，孙建成，等．5G NTN关键技术研究与演进展望[J]．电信科学，2022（3）：10-21.

[3] 王得启，黎红艳．基于智慧农业对“互联网+农业”现状的分析与提升策略[J]．环球市场，2021（15）：5-7.

[4] 王睿，刘红军，廖荣洋．基于5G通信的智慧农业发展方向探索[J]．市场周刊：理论研究，2021（10）：1-2，49.

[5] 靳建红．5G区块链大数据在智慧农业中的应用展望[J]．农业开发与装备，2020（3）：56-57.

[6] 覃光文．探讨互联网背景下的5G网络能耗管控关键技术[J]．中国新通信，2022（6）：59-61.