1.2 智慧农业概念的由来

智慧农业的概念由电脑农业、精准农业（精细农业）、数字农业、智能农业等名词演化而来，其技术体系主要包括农业物联网、农业大数据和农业云平台三个方面。智慧农业运用现代化的互联网手段将农业与科技相结合，用现代化的操作模式改变传统的耕作方式。

1.2.1 电脑农业

20世纪70年代，美国Illinois大学的植物病理学家和计算机科学家共同开发出大豆病害诊断专家系统（PLANT/ds）。一个未经训练的普通人使用该系统能够识别大豆病害症状，并提出管理方案。此后，美国、日本、英国、荷兰、加拿大等国家相继开发了其他农业专家系统。其中最成功的要数美国农业部农业研究服务中心作物模拟研究所于1985年研究的棉花管理专家系统（COMAX-GOSSYM）。COMAX在农场内能提供灌溉、施肥、施用脱叶剂和棉桃开裂的最佳方案。

发达国家在完成工业化和农业机械化之后开始推进农业信息化建设，我国采取工业化和信息化并进的模式，充分发挥信息技术的后发优势，以信息化促进工业化，带动农业现代化发展。

从1996年开始，国家“863”计划“计算机主题”在原来技术探索和储备的基础上，开始实施智能化农业信息技术应用示范工程，以农业专家系统的开发及推广应用为重点，帮助农民提高种田水平，提高农业生产质量效益，帮助农民增收增效。电脑农业的实施增强了广大农民、农业技术人员对信息技术促进农业发展的认识，是信息技术在农业领域应用的成功典范，开拓了我国农业信息化工作的思路，成为加速我国农业现代化建设的催化剂。

电脑农业在我国粮食主产区和经济发达地区的实施，促进了这些地区农业的优质高产，提高了市场化水平，推动了农村现代化发展进程。

黑龙江省是我国的农业大省，国营农场世界闻名，是我国大农业的典型代表。这里的国营农场农业田间作业机械化率达到90%以上，基本实现了农业机械化。从1998年开始，黑龙江省实施电脑农业，重点在友谊农场、牡丹江856农场、二道河农场推广应用大豆、北方水稻、农机耕作专家系统，提高了农机作业质量，减少了化肥等农业生产投入，降低了农业生产成本，为示范农场带来了可观效益。示范推广的农业专家系统，与智能化农业机械紧密结合，能够及时、精确地获得农业信息，做到准确诊断，进一步发挥了先进农业机械的作用。

1.2.2 精准农业

精准农业（也称为精确农业）追求以最少的投入获得优质的高产出和高效益。

精准农业是指利用遥感、卫星定位系统、地理信息系统等技术，实时获取农田每一平方米或几平方米为一个小区的作物生产环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息，及时管理，并分析、模拟作物苗情、病虫害、伤情等的发生趋势，为资源的有效利用提供必要的空间信息。在获取信息的基础上，利用智能化专家系统、决策支持系统，按每一块的具体情况作出决策，做到精准播种、精准施肥、精准喷洒农药、精准灌溉、精准收获等精准化的生产管理。

精准农业的具体含义是指按照农业操作每一单元的具体条件，精细、准确地调整各项农业管理措施，在每一生产环节上最大限度地优化各项农业投入，以获取最大经济效益和环境效益。

在现代信息技术应用日趋广泛的今天，卫星和信息技术正在帮助许多国家的农业生产者进行低污染而又高效益的农业耕种。例如，英国梅西弗格森公司研制出全球定位测绘系统，该系统可用于耕地面积为10km2的农场。

目前，卫星定位系统和电脑结合的技术设备，在美国、欧洲和日本已广泛将其应用于拖拉机、播种机和收割机上。比如，将卫星定位系统接收器与电脑显示屏安装在拖拉机上和播种机上，农场主按照提前设定好的耕种路线图，在夜间照样可以均匀地精耕细作。将这些技术设备用在收割机上，收割机在收割时，驾驶舱里的显示屏就会准确显示每块地的庄稼产量和重量。卫星和信息技术还可以准确地监测每块庄稼的病虫害以及肥料、水分等庄稼营养成分的情况。

在现代信息技术的支持下，智慧农业得以大放光彩：

①根据土壤的状况改善肥力的效果；

②根据病虫害的情况调节农药喷洒量；

③不再耕种那些土壤已经板结的土地，放弃那些耕种时间过长的土地；

④自动调节拖拉机的耕种深度。

借助卫星的密切监视，加上拖拉机的电脑上记录的作业情况，农场主就可以以最“科学”的方式管理“电脑农场”。

1.2.3 数字农业

1997年，数字农业由美国科学院、工程院正式提出。数字农业是指将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机技术、通信和网络技术、自动化技术等高新技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现农业生产过程中从宏观到微观的实时监测农作物和土壤，定期获取农作物生长、发育状况、病虫害、水肥情况以及相应的环境信息，生成动态空间信息，模拟农业生产中的现象、过程，达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提高农作物产量和质量的目的。

数字农业是对有关农业资源（植物、动物、土地等）、技术（品种、栽培、病虫害防治、开发利用等）、环境、经济等各类数据的获取、存储、处理、分析、查询、预测与决策支持系统的总称。数字农业是信息技术在农业应用中的高级阶段，是农业信息化的必由之路；农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业应用中的结果。

1.2.4 智能农业

智能农业（或称工厂化农业）是指在相对可控的环境条件下，农业采用工业化生产，实现集约、高效、可持续发展的现代超前农业的生产方式，具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。

智能农业集科研、生产、加工、销售于一体，实现了周期性、全天候、反季节的企业化规模生产。它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高、产品附加值高、土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。

智能农业系统实时采集室内温度、土壤温度、二氧化碳的浓度、空气湿度以及叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。它可以根据用户需求，随时进行处理，自动监测农业综合生态信息，为自动控制和智能化管理环境提供科学依据。智能农业系统通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，远程控制大棚温湿度。智能农业系统还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机连接进行实时观察，记录现场情况以保证粮库的温湿度平衡。

基于物联网的智能农业系统可用于大中型农业种植基地、设施园艺、畜禽水产养殖和农产品物流。智能农业系统布设的6种类型的无线传感节点，包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度，通过低功耗自组织网络的无线通信技术无线传输传感器数据。所有数据汇集到中心节点，通过无线网关与互联网或移动网络相联，实现农业信息的多维度（个域、视域、区域、地域）传输。用户通过手机或计算机可以实时掌握农作物生长的环境信息，系统根据环境参数诊断农作物生长状况和病虫害状况。同时，在环境参数超标的情况下，系统可远程控制灌溉设备等，实现农业生产的产前、产中、产后的全程监控，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态、安全等可持续发展的目标。