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近年來(lái)，隨著(zhù)云計算、深度學(xué)習、機器學(xué)習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法、嵌入式等技術(shù)的深入發(fā)展與逐步實(shí)現，伴隨著(zhù)農業(yè)大數據概念的提出，數字農業(yè)、精準農業(yè)、智慧農業(yè)等農業(yè)信息化表達方式的不斷更新，對我國現代化農業(yè)發(fā)展提出了更新更高的要求。但是，我國的農業(yè)現代化僅僅停留在農作物種植的規范化、集中化種植，溫室大棚培育、無(wú)公害農產(chǎn)品種植等形式。原有的農業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后，農民靠天吃飯，企業(yè)靠農民種植等現象仍未得到根治，總體上仍然處于生產(chǎn)效率低下與耕地利用率不足的現狀。由此可見(jiàn)，轉變現有農業(yè)生產(chǎn)模式，利用高新技術(shù)改變傳統農業(yè)生產(chǎn)模式勢在必行。農業(yè)信息技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應用，對傳統農業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)方式提出挑戰的同時(shí)也帶來(lái)了機遇?，F代農業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電商平臺的興起，它為農戶(hù)解決農產(chǎn)品爛在地里的危機，并將各地的特色農產(chǎn)品遠銷(xiāo)全國各地；嵌入式系統結合農業(yè)種植，實(shí)現了用戶(hù)遠程澆水、施肥、噴灑農藥等功能；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法的不斷更新為農業(yè)大數據的分析應用提供了智能模型；云計算的發(fā)展為農戶(hù)、企業(yè)提供了成本低廉的信息化平臺，實(shí)現高新技術(shù)的低成本化；農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用實(shí)現了農業(yè)生產(chǎn)、運輸、銷(xiāo)售、服務(wù)等一系列的智能化、標準化農業(yè)經(jīng)營(yíng)方式。以上新型農業(yè)技術(shù)的生產(chǎn)為我國智慧農業(yè)的發(fā)展提供了智力支持，為我國農業(yè)轉型升級、可持續發(fā)展奠定基礎。

一、傳統農業(yè)發(fā)展現狀

隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，農業(yè)生產(chǎn)方式的迅速改變，原本粗放型的農業(yè)小作坊種植形式已經(jīng)逐步得到改善，精準農業(yè)得到了進(jìn)一步的推廣，標準化的種植方式得到了廣大農民的認可，農業(yè)電商的推廣使得農產(chǎn)品銷(xiāo)售不再是農業(yè)發(fā)展的障礙，農業(yè)種植、收購企業(yè)的涌現使得部分農民轉化成產(chǎn)業(yè)工人，部分農業(yè)將種植成果直接賣(mài)給收購企業(yè)，改善了我國大部分地區農民的生活，一定程度上促進(jìn)了農業(yè)的發(fā)展。但是，農業(yè)粗放型的生產(chǎn)方式仍然存在，智能化的信息技術(shù)仍未得到有效推廣，農業(yè)的發(fā)展存在巨大的潛力。

（一）農業(yè)產(chǎn)業(yè)單純式發(fā)展

近十年以來(lái)，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、專(zhuān)家系統的飛速發(fā)展，徹底改變了人們的生產(chǎn)生活方式，信息技術(shù)與多學(xué)科的發(fā)展，將不同產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)的有效結合促進(jìn)了各大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，農業(yè)產(chǎn)業(yè)仍未與信息產(chǎn)業(yè)全方面的結合，發(fā)展方式過(guò)于單一。盡管在農產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、銷(xiāo)售過(guò)程中，政府、企業(yè)運用了多種方式，提高了農產(chǎn)品的產(chǎn)量，增強了農產(chǎn)品的運輸力量，推廣了特色農產(chǎn)品的品質(zhì)，但是將農業(yè)產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)相結合，構造集農業(yè)、旅游業(yè)、休閑娛樂(lè )業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)一體化的模式仍屬罕見(jiàn)。

（二）農業(yè)信息技術(shù)發(fā)展滯后

目前，我國大部分地區農業(yè)種植仍然停留在農業(yè)機械化種植階段 （部分山區仍未實(shí)現農業(yè)機械化），農業(yè)信息化止步于試驗田及科研人員的研究。主要表現在以下幾個(gè)方面：

一是生物多樣性與農業(yè)信息化的脫離。如云南農業(yè)大學(xué)朱有勇院士團隊研發(fā)的生物多樣性種植方式，提高的農作物的抗病能力，減少了農作物農藥的噴灑量，為大量種植綠色食品、無(wú)公害食品提供了重要依據，但是，農業(yè)信息技術(shù)作為 ２１世紀高新科技的產(chǎn)物，具有智能性、預測性等特點(diǎn)，合理結合生物多樣性將更利于農作物的生長(cháng)。

二是標準化種植。傳統的粗放型農業(yè)生產(chǎn)模式，農民根據自身需求進(jìn)行種植，隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的不斷發(fā)展，由政府規劃、企業(yè)收購的標準化種植為農戶(hù)解決了農產(chǎn)品滯銷(xiāo)的問(wèn)題，但是大量的標準化種植將抑制了農作物的抗病、抗蟲(chóng)的能力，唯有使用大量的藥劑保持農作物的健康，得不償失。

三是生產(chǎn)過(guò)剩。由于缺乏智能化的預測模型，農戶(hù)種植農產(chǎn)品的品種、規模僅僅憑借個(gè)人的判斷，企業(yè)選擇種植農產(chǎn)品的品種、規模僅僅憑借管理層的決定或者專(zhuān)家的意見(jiàn)，導致主觀(guān)意見(jiàn)占據了決策的主導，抑制了農戶(hù) （企業(yè)）的發(fā)展，常常出現生產(chǎn)過(guò)剩的現象。

（三）偽農業(yè)信息技術(shù)發(fā)展

計算機已經(jīng)在全國范圍內得到普及，但是真正理解計算機技術(shù)的民眾所占比例仍舊很低，利用淘寶等電商平臺為各村農產(chǎn)品的銷(xiāo)售提供的支持，解決了困擾農民多年的問(wèn)題。但是，電商平臺的使用僅能夠解決銷(xiāo)售難的問(wèn)題，農業(yè)產(chǎn)業(yè)的根本問(wèn)題并未觸動(dòng)。真正農業(yè)信息技術(shù)并未推廣，粗放型農業(yè)經(jīng)濟模型仍舊存在。

二、智慧農業(yè)模型的構建及面臨的挑戰

智慧農業(yè)是匯集最新農業(yè)信息技術(shù)，將其應用于農業(yè)種植、運輸、銷(xiāo)售全過(guò)程中，提高農業(yè)從業(yè)人員的收入，減輕農業(yè)從業(yè)人員的工作量，保障農業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)。我國在智慧農業(yè)研究方面起步較晚，缺乏系統的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗，面臨人才匱乏、基礎設施落后、政府投入力度較弱等困境。

（一）智能預測模型的構建

農業(yè)種植中最重要的問(wèn)題就是種植品種、種植面積的問(wèn)題。經(jīng)常碰到今年洋蔥市場(chǎng)好、價(jià)格高，但是農民未種植，第二年大部分農民種植洋蔥，導致生產(chǎn)過(guò)剩難以銷(xiāo)售，農民損失慘重的現象。本文采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法構建基于智能算法的價(jià)格預測模型，較精確地預測第二年農作物的價(jià)格，為農民、企業(yè)提供參考依據，避免出現種植過(guò)量的現象，保證農民、種植企業(yè)的利益。具體方式包括：首先，確定影響該農作物價(jià)格的影響因素，將影響因素進(jìn)行數字化處理。第二，收集整理數據化后的影響因素及近年來(lái)預測對象的價(jià)格，并通過(guò)拉依達準則對收集的數據進(jìn)行檢驗，剔除異常數據；根據前后數據的相關(guān)性補充空缺的數據，形成完整的數據集。第三，將收集到的數據進(jìn)行歸一化處理，確保數據的一致化。第四，根據收集數據量的大小選擇不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法，構建智能預測模型。首先將歸一化處理后的一部分數據作物訓練集數據，輸入模型進(jìn)行數據訓練；將剩余數據作為測試數據進(jìn)行測試。當需要對某種農作物進(jìn)行價(jià)格預測時(shí)，只要輸入相應的數據即可得到較為精確的預測結果，為農戶(hù)（企業(yè)）提供指導意見(jiàn)。根據同樣的算法，可以構建農作物病蟲(chóng)害的預測系統，為預防病蟲(chóng)害做相應的準備，降低病蟲(chóng)害對農作物的危害。

（二）病蟲(chóng)害診斷系統的構建

目前，手機已經(jīng)從奢侈品變成了必需品，無(wú)論男女老少都擁有自己的手機。在此基礎上，開(kāi)發(fā)基于智能算法的農作物病蟲(chóng)害診斷系統 ＡＰＰ。該系統采用灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法，進(jìn)行圖形圖像識別，即將智能算法中的識別功能與手機 ＡＰＰ的診斷系統相結合，開(kāi)發(fā)智能化的病蟲(chóng)害診斷系統，并直接在手機上安裝，方便種植戶(hù)使用。在種植戶(hù)遇到農作物病蟲(chóng)害難題時(shí)，只要在手機上打開(kāi)病蟲(chóng)害診斷 ＡＰＰ，選擇種植農作物品種，然后通過(guò)直接在病蟲(chóng)害部位進(jìn)行掃描，將自動(dòng)檢測農作物的病癥，迅速通過(guò)數據庫匹配，得出解決病蟲(chóng)害的方案，為種植戶(hù)提供方便簡(jiǎn)潔的方案。

（三）農作物預警系統的構建

采用時(shí)間序列算法中的聚類(lèi)算法構建基于智能算法農作物價(jià)格預警系統及農作物病蟲(chóng)害預警系統，采用嵌入式系統設計紅色警報 （亮紅燈），綠色信號 （亮綠燈）。當某種農作物價(jià)格預測模型中預測結果低于警戒線(xiàn) （設定某個(gè)值為警戒線(xiàn)值）時(shí)，系統將自動(dòng)預警，發(fā)出紅色警報；當預測結果高于近 ３年來(lái)的最高價(jià)格時(shí)，系統將自動(dòng)發(fā)出綠色信號提醒種植該農作物。

（四）智能化共享平臺的構建

前面談到構建基于智能算法的農作物價(jià)格預測模型。該預測模型可對某種或者某類(lèi)農作物的價(jià)格進(jìn)行預測。在此基礎上，搭建管理信息系統，將智能預測模型預測的結果通過(guò)管理信息系統進(jìn)行數據共享。在數據共享之前，設立系統管理員、高級用戶(hù)、普通用戶(hù)等權限，根據不同的用戶(hù)權限，由管理員提供不同的共享數據，而且，將管理信息系統掛在云平臺上，既節約了資源、降低了成本又能滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。同理，智能化共享平臺同樣提供農作物病蟲(chóng)害預測結果以及農作物價(jià)格預警系統的相關(guān)信息，使得用戶(hù) （高級用戶(hù)、普通用戶(hù)）通過(guò)該平臺的信息展示，及時(shí)調整種植農作物的品種及病蟲(chóng)害防治措施。

（五）智慧農業(yè)模型與傳統農業(yè)的比較分析

智慧農業(yè)模型在選擇種植作物種類(lèi)、病蟲(chóng)害防治、價(jià)格預警等多方面形成優(yōu)勢，由于采用了定量的智能預測方法，能夠精確的定位某種作物在來(lái)年的價(jià)格趨勢；能夠在遭遇病蟲(chóng)害時(shí)，準確、及時(shí)、廉價(jià)地提供解決問(wèn)題的方案；特別是建立智慧農業(yè)云平臺的基礎上，能夠以極其低廉的價(jià)格為每一個(gè)種植戶(hù)提供服務(wù)。相比較傳統的種植方式，農戶(hù)選擇作物種類(lèi)時(shí)毫無(wú)章法，一般選擇當地傳統的農作物或者跟風(fēng)的形式種植。在遭遇病蟲(chóng)害使用農藥時(shí)，往往超量使用農藥；只有大中型的種植企業(yè)才會(huì )邀請專(zhuān)家預測某種農作物來(lái)年的價(jià)格趨勢以及指導病蟲(chóng)害的防治方法。與智慧農業(yè)模式相比較，傳統農業(yè)種植成本高、收益低、利潤低、不環(huán)保。因此，選擇智慧農業(yè)模型是未來(lái)農業(yè)發(fā)展的趨勢。

（六）面臨的挑戰

大數據顧名思義就是擁有大量的數據，數據量以 ＰＢ級計量，國際信息咨詢(xún)機構國際數據公司對大數據的技術(shù)定義為 “通過(guò)高速捕捉、發(fā)現或者分析，從大量數據中獲取有價(jià)值信息的一種技術(shù)架構”，即大數據具備數據完整性、種類(lèi)多樣性、變化頻率高等多種特性，顯然數據重要度已經(jīng)成為了大數據是否成為核心要素的關(guān)鍵之處。 （１） 本文主要是在大數據背景下進(jìn)行研究，數據作為所有關(guān)鍵技術(shù)的支撐點(diǎn)。前文介紹的影響農作物價(jià)格的因素，影響農作物病蟲(chóng)害的因素以及農作物的價(jià)格等都需要數據的支撐，并且所需要的數據越多、越完整，智能預測模型的預測準確率就越高。（２）收集的數據量較大，對構建基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法的智能模型提出調整。隨著(zhù)收集數量的不斷增長(cháng)，必須采用機器學(xué)習才能對其進(jìn)行分析，得出有效的結果。 （３）本文中預測的農作物并非單純的指一種農作物，而是包含了常見(jiàn)的農作物品種，以至于收集數據難度較大。如果收集數據不完整或者只能收集某種或某幾種農作物相關(guān)的信息，將嚴重影響大數據背景下我國農業(yè)的發(fā)展，所建立的智能模型、預警模型、管理信息系統都將失去存在的價(jià)值。因此，多種常見(jiàn)農作物相關(guān)數據的收集整理成為當前面臨的最大挑戰。

三、我國發(fā)展智慧農業(yè)的路徑

大數據背景下智慧農業(yè)的發(fā)展，不僅需要應用最新的農業(yè)信息技術(shù)，更需要收集大量的、完整的相關(guān)數據以及收集人們的需求。依據其需求，構建形式多樣的智能模型，然后構建管理信息系統，依托云平臺，提供低價(jià)、高效的信息服務(wù)。圖 １為智慧農業(yè)發(fā)展策略及路徑流程圖，顯示了我國農業(yè)發(fā)展的現狀，提出了智慧農業(yè)模型構建的方式，最后通過(guò)政府構建農業(yè)智慧平臺解決農業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題。

（一）加快農業(yè)信息化建設的投入，培育集成創(chuàng )新團隊

目前，農業(yè)信息化建設仍然是高校、科研院所建設的薄弱環(huán)節，各地方政府的科技部門(mén)應該加大農業(yè)信息化領(lǐng)域的研發(fā)投入，培養一批高層次的農業(yè)信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才，投入農業(yè)信息化的實(shí)踐應用，為我國智慧農業(yè)的發(fā)展提供后備人才，實(shí)現標準化、組織化、智能及信息化新型農業(yè)生產(chǎn)方式。

（二）應用政府調節職能，構建智能模型

本研究的難點(diǎn)在于農作物涉及的品種多、類(lèi)別復雜，以至于在數據收集過(guò)程中存在收集難、限制多等問(wèn)題。政府特別是科技主管部門(mén)應該做好大數據背景下智慧農業(yè)發(fā)展的準備。首先，突破部門(mén)、單位、行業(yè)之間的限制，制定數據收集的相關(guān)政策，動(dòng)用全社會(huì )的力量收集所需要的數據，推動(dòng)智慧農業(yè)的發(fā)展；其次，以科技主管部門(mén)牽頭，通過(guò)實(shí)地調研學(xué)習交通大數據、農業(yè)大數據、林業(yè)大數據等平臺建設，邀請專(zhuān)業(yè)團隊構建各種智能預測或識別模型。

（三）建立公共服務(wù)平臺，增強政府扶持力度

根據我國農業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現狀，政府應發(fā)揮主導農業(yè)信息產(chǎn)業(yè)的作用，將其定位為服務(wù)型產(chǎn)業(yè)，利用政府科技平臺建設資金，引進(jìn)發(fā)達省市的平臺建設團隊，將構建并修改完善的基于智能算法農產(chǎn)品價(jià)格預測模型，農產(chǎn)品病蟲(chóng)害預測模型等多種智能化模型嵌入管理信息系統中，搭建智慧農業(yè)信息管理平臺，實(shí)現公益性的服務(wù)模式，為種植戶(hù)、種植企業(yè)提供精準服務(wù)，將種植品種、病蟲(chóng)害以及農產(chǎn)品價(jià)格預測等問(wèn)題解決在矛盾的源頭，避免出現種植農產(chǎn)品供過(guò)于求的慘狀。

（四）建設服務(wù)型平臺，實(shí)現信息共享

科技主管部門(mén)應該建立科學(xué)合理的平臺管理機制，采取 “制定機制、合理收費、科學(xué)管理、信息共享”的先進(jìn)理念，通過(guò)低價(jià)提供數據的形式，吸引種植戶(hù)和種植企業(yè)的加入，盤(pán)活智慧農業(yè)信息管理平臺，實(shí)現政府投入、惠及用戶(hù)、循環(huán)使用的功能，確保該平臺在農業(yè)大數據中的有效應用。

四、小結

綠色食品、健康生活、幸福家庭離不開(kāi)綠色農業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，借助大數據時(shí)代先進(jìn)的思想及技術(shù)，以農業(yè)產(chǎn)業(yè)為發(fā)展平臺，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、時(shí)間序列等智能算法為技術(shù)基礎，構造智能模型，運用智能模型對農產(chǎn)品價(jià)格進(jìn)行預測，對農作物病蟲(chóng)害進(jìn)行預測，對農產(chǎn)品價(jià)格進(jìn)行預警；利用手機 ＡＰＰ技術(shù)，開(kāi)發(fā)防治病蟲(chóng)害系統，解決農民 （農業(yè)種植工人）在田間地頭遇到農作物病蟲(chóng)害的問(wèn)題，并搭建云平臺向廣大的農戶(hù)、種植企業(yè)提供精確、低價(jià)的信息，促進(jìn)農業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。