智慧农机多元化服务赋能乡村振兴实现

2022-09-21 16:46:02 来源:写作指导

摘要:乡村振兴战略背景下,加快推进新一代信息技术与农机化的深度融合是我国现代农业发展的必经之路。课题组针对农机信息化发展中存在的问题,利用数据思维与互联网思维介绍了从智慧农机、智慧农机系统到智慧农机生态圈的构建途径,分析了基于智慧农机大数据平台的数据获取类、业务处理类和决策分析类等三类服务模式。研究实践证明,将智慧农机多元化服务应用于农机作业的各环节,可提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产率,保障国家粮食安全,促进农业增效、农民增收,为助力乡村振兴提供可参考、可复制的实现路径。

关键词:智慧农机;乡村振兴;农机生态圈;多元化服务

党的报告首次提出了乡村振兴战略,农业机械化的高质量发展是建设现代化农业的重要内容。实施乡村振兴战略、数字乡村发展战略,要加快推进新一代信息技术与农业生产和农村生活领域的深度融合[1-3]。我国是农业大国,推进农业机械发展是提高农业生产效率、土地产出率、资源利用率的客观要求,是转变农业发展方式、提高农业质量效益的现实需求。随着我国经济的不断发展,农业机械化率和农业机械制造水平不断提高,近年来我国农业机械的保有规模不断扩大,农业机械总动力也随之不断增加,我国农业机械化和农机技术高速发展,农机化发展水平实现了前所未有的快速提升。然而,我国农机领域还存在着一些短板弱项,如农业机械化在不同区域、不同产业、不同品种、不同环节上的发展还不平衡不充分,部分农业机械产品研发制造薄弱,部分农业生产环节存在“无机可用”“无好机用”等现象,农机抗灾救灾能力还有不足,重要农时农机作业管理服务等方面还有待进一步提升,农机管理决策凭经验,大量数据孤立存在,没有得到融合利用等。为解决“谁来种地、怎么种地、如何管理”的问题,进一步加强农机社会化服务组织及能力建设,有力促进小农户和现代农业发展的有机衔接,开展智慧农机作业服务势在必行。借助智慧农机可以彻底改变传统农业的作业场景,将新一代信息技术与农业机械化生产进行全面深度融合,将农民从繁重的劳务中解放出来,极大地提高生产效率的同时,对加快推进农业生产经营精准化、管理服务智能化、引领驱动乡村振兴具有重要意义[4-6]。

1智慧农机系统生态圈概述

农业机械化是指运用先进适用的农业机械装备,改善农业生产经营条件,不断提高农业生产技术水平和经济效益、生态效益的过程。农机作为农业生产的重要工具,通过传感器、3S 技术等实现数字化,通过移动互联网、大数据等实现机器互联、人机互联,形成智慧农机与智慧农机系统;在此基础上,将智慧农机应用在生产、经营、管理与服务等各领域,通过融合、跨界,拓展了智慧农机应用范围,形成智能化、透明化、便捷化的“互联网 + 农机”新生态体系,实现对农业生产各阶段的全面感知、可靠传输、智能处理及精准服务等,进而达到高产、高效、优质、生态、安全的目标。在数字经济时代,一切皆可数据化,一切皆可量化。用数据思维解决问题,是指从发现问题、分析问题到解决问题都要以数据为线索来贯穿,要用数据的原理、方法和技术来处理问题。用数据驱动智能决策,是现代农业的特征。因此,农机生产作业首先要实现数字化,让传统农机成为“会说话”的农机[7]。智慧农机是指将物联网、卫星定位、传感技术和智能控制等技术应用于农业生产的农业机械装备,从而可以实现对农机生产作业的数字化采集。智慧农机是智慧农机系统的一部分。智慧农机系统是一个由智慧农机装备、计算机软硬件、农机生产作业数据、网络、用户及操作规程组成的以处理信息流为目的的人机一体化系统,该系统能完成对农机生产作业数据的采集、传输、存储、处理、应用与分析,实现农业机械化生产各环节的智能管理与服务。随着“互联网 +”、大数据、云计算等技术的不断发展,互联网思维应运而生,万物皆可互联,互联成全生态。将互联网思维与传统农业深度融合,从而彻底改变传统农业的生产、经营、管理与服务模式。通过网络、数据的交互,减少中间环节,减少所有渠道不必要的损耗,减少农产品从生产到消费者手中所需要经历的环节来提高效率,降低成本。随着土地规模经营的不断推进,新一代信息技术与传统农业深度融合,农业机械生产不断向数字化、智能化、智慧化方向发展。借助互联网思维,根据农机生产作业全流程,重新构建农业产业价值链,从而实现农业生产全过程的数字化感知、智能化决策、精准化作业和智慧化管理,打造一个集农机合作社、农机手、种植户、农机维修商、农机厂商等多方主体共赢互利的智慧农机生态圈,可为多方主体提供智能化、个性化的精准贴心服务,从而占据更广泛的农机市场领域、提升市场竞争力、获取更高的利益[7]。

2智慧农机多元化服务模式

在大农业、大数据时代背景下,为解决农机服务产业链中信息不对称、农机作业效率低下等问题,河北省率先启动了“智慧农机”项目,建设了国内具有领先水平的智慧农机决策管理系统。借助于安装在农业机械上的智能设备,构建智慧农机大数据平台,可实现农机全程作业数据的自动化采集、传输与存储,为种植户、机手、合作社、政府管理部门等提供统一规范、统一标准的信息化服务,可实现天地空一体化,人机物智慧互联[8-10]。智慧农机大数据平台主要包括智能终端设备、农机业务系统、用户 APP、政府管理业务系统等部分,集数据采集、分析、管理、决策、监控、推广和服务于一体,可为多方主体提供多元化精准服务与智能决策管理。图1 为智慧农机大数据平台示意图。

2.1信息获取类服务

数据是“智慧”决策的基础,有了数据才能决策分析。因此,该平台首先要解决数据采集问题。通过自主研发的农机智能终端装备可实现农机精确定位、作业状态跟踪、作业环境感知、测亩计产等信息的自动采集。通过手机端 APP(包括“我是机手”APP、“我是合作社”APP 和“我是地主”APP 等),种植户可农田信息、查询农机,与机手智能对接、确保作业实施;机手可农机信息、查询作业需求,与种植户智能对接,还可查询周边加油站、维修点等信息。通过互联网、移动通信及物联网等网络传输方式可将数据层采集到的数据传输到智慧农机大数据平台上。通过该平台,农机相关部门、企业、机手、农户之间可实现数据的共建共享。

2.2业务办理类服务

农机业务管理系统是指一套达成农机管理部门各种业务环节集成管理的信息化模式,即由业务数据、相关软硬件、网络、系统用户、业务流程组成的以处理各业务环节信息流为目的的人机一体化系统。借助农机业务管理系统可为农机管理部门和相关从业人员提供农机业务网上快捷办理、农机安全远程监管、人员信息管理、网上培训考试等功能。如农机安全监督管理系统可实现全省农业机械安全生产的监督管理、维护农机安全作业秩序,拖拉机、联合收割机等农业机械牌证管理,以及农机事故、隐患排查管理等业务流程,通过该系统可极大地提高业务办理效率。农机管理部门或合作社通过农机作业智能管理系统,可借助平台动态地图,清晰、宏观地掌握所有农机动态信息,查看农机作业轨迹,实施精确管理,统计某一区域农机化作业面积和产量等信息。

2.3决策分析类服务

借助构建的智慧农机调配系统平台,农户、机手、农机合作社等能够快速待作业地块和可用农机信息,可按照需求轻松获取农机和农田的实时信息。该平台提供了以农田作业点距离、面积、收益、气象、交通等为条件的作业点筛选机制,通过智能规划,机手和合作社可以得到优化的调配方案,避免“机多地少”或“地多机少”的尴尬局面,并能降低作业成本,提高作业收益。下面将介绍该平台面向机手、农机合作社和农机管理部门的智能决策服务模式。1)面向机手的农机智能调度服务。机手借助“我是机手”APP,可查询一定范围内的作物种植情况,以及不同农户对作业服务的需求信息。综合分析多块农田位置信息、天气信息、收获时间、播种面积、作业价格等因素,构建以收益最大化为目标的单机多地块作业规划模型,设计面向机手的农机智能调度算法,可为单台农机提供最优作业区域和行驶路线,从而减少了机械空驶率,提升了农机作业效率,同时也增加了机手的作业收益。2)面向农机合作社的农机智能调度服务。针对农机合作社的多机多地块的作业任务,综合分析作业位置信息、气候信息、收获时间、播种面积、作业价格等因素,利用多机多任务调度技术,通过智能分单方式,为农机合作社的多台农机提供最优作业区域和行驶路线,一方面能确保按时完成农作物作业任务,另一方面可提高作业收益、减少作业成本。利用大数据和人工智能技术,以成本最低、收益最高为目标,为农机合作社提供多台农机到多个农田作业点的优化调度方案,从而帮助合作社解决多台农机“去哪儿、怎么干”的问题。3)面向农机管理部门的协同调度服务。农机管理部门需要实时掌握机群的作业分布、机群调度动向、作业区域供需情况、作业区域实时环境、作业面积、作业收益等信息,通过该系统实现管理者“千里眼”跟踪,机群的作业信息尽收眼底,真正做到“运筹帷幄之中,调度指挥千里之外”。以作业损失和成本最小化为目标,通过设计的智能紧急调配算法,农机管理部门可以及时获取科学优化的紧急调配方案。

2.4其他多元化服务模式

利用构建的智慧农机大数据平台,机手和合作社还能享受维修站、加油站等便捷的个性化服务,即机手能够在最短的时间找到最合适的维修点、加油站等,获得最精心的服务。通过农机上安装的农机智能采集装备,政府部门、农机合作社可实时追踪机群位置,掌握农机的作业情况,实现精准调度与管理。农机销售商可及时获取农机位置、故障信息,为机手、农机合作社提供快捷优质的售后服务。运用大数据分析技术,根据大数据平台上的农田种植数据、收获面积等,可为种植户提供科学的种植计划、作物管理方案、作业机具个性化推荐;根据某区域的农机保有量、作业效率与收益等,可为农机管理部门提供农机需求预测、农机发展预测等。

3结语

在乡村振兴战略与“互联网 + 农机”的新生态环境下,基于统一规范、统一标准的智慧农机大数据平台,整合了多个农机业务系统,汇聚了农业生产、环境作业以及业务系统等数据,实现了农机大数据平台的共享、开放、应用与推广。下一步通过持续改造提升传统农机装备,力求将智能装备应用于农业生产的耕、种、管、收等各个环节,采集全环节的生产数据,提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产率,保障国家粮食安全,促进农业增效、农民增收。农机业务管理系统力求覆盖农机管理全部环节,为政府管理部门、种植户、农机手、农机合作社、农机维修站点等提供精准服务,加强农机局、农机监理站、农机鉴定站、农机修造站各管理部门间的协作,节约农机资源,从而进一步促进农业发展。农机监管共建共享一体化。进一步完善大数据平台,通过对农机农业数据的收集整理、统计分析和共享共用,为科学决策提供参考,为精准管理找准方向,为基层群众提供实用信息。智慧农机多元化服务将在农业生产、经营、管理等各环节起着不可替代的作用,可满足农户、机手、农机合作社、农机管理部门等对各类涉农数据的综合分析与决策需求,为全面实施乡村振兴战略提供路径。

作者:张璠 张喆 常淑惠 姚竟发 单位:河北农业大学 河北省农业大数据重点实验室 河北省美丽乡村建设中心