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“5G”启航,为“三农”带来无限遐想

2022-06-29

农家参谋 2022年5期
关键词:智慧农业

在2019年中国农民丰收节期间,一场“我的丰收我的节——70地庆丰收全媒体联动直播”活动引发关注。活动通过5G直播技术进行全程超高清直播,运用专线、5G、5G+VR、5G+无人机等多种方式,多形态、立体式展示了各地悠久灿烂的农耕文明、丰富多彩的民族风情、千姿百态的丰收美景。在向世界展示中国新农村、新农业、新农民的同时,5G也成为人们热议的话题。

2019年6月,工业和信息化部正式向中国移动、中国电信、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,我国5G商用大幕随之拉开。5G,即第五代移动通信技术,是最新一代蜂窝移动通信技术。对于5G的理解,很多人或许仅限于“网速会更快”。工业和信息化部此前发布的《5G,未来已来》和《5G传承未来》等宣传片中,描绘了5G远程课堂、5G+智慧畜牧业、5G+智慧农业、5G+远程会诊等场景。据了解,5G的网络速度是4G的11.2倍。不要小看这10多倍的差距,这意味着农村电商、农业物联网等应用场景可以摆脱带宽的桎梏,需要处理的大量信息数据得以传输。4G改变生活,5G改变社会。对农业农村而言,拥有5G的未来将会是什么样的?

农业:更快更可靠 农业物联网升级

浙江省湖州市南浔区一处淡水鱼塘里,声呐无人艇在水面逡巡,无人艇采集到的数据信息实时传输给了岸边的鱼塘管理者。5G尚未在这里应用时,要想取得这些庞大的数据,只能将无人艇抬到岸上,通过存储设备读取出数据再进行分析。费时费力不说,鱼塘内的鱼一旦有异常,不能及时处理,也会给养殖户带来经济损失。

“5G具有大宽带、低时延、高可靠、部署灵活等特点,这让渔探仪能够实现实时操控、实时传输。”中国移动政企事业部副总经理魏冰表示,5G的大宽带使得探测设备获取的高清视频可以快速上传下载,帮助判断不同品种鱼类的数量、病害灾害受损情况等,便于养殖户投保和保险公司及时赔付;而低时延可以进行精准流畅地信息交换,增强仪器的可操控性,助力自动巡航、智能投喂。

业内人士认为,物联网是5G发展的主要动力,5G是为万物互联设计的。

“有了5G,人在家里,就可以实现异地种植。”国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心主任兼首席科学家兰玉彬认为,“5G将为农民和农业企业提供智慧农业所需要的基础设施,将被运用到物联网技术中,对农业活动进行跟踪、监测、自动化和分析。”

“以前我们说农业物联网,更多的是在于感知。现在通过新的通信手段,在农业生产领域也能实现控制。”魏冰认为,从感知到分析处理,再到指令控制,形成了闭环,物联网将在农业领域发挥更大的作用。

“这会带来物联网的升级换代。”中国移动政企事业部农商行业拓展部总经理孙楠说,现在应用在农田上的物联网设施,更多的是采集水、肥、空气质量等容量较小的数据,未来,虫情、冰雹等需要根据视频画面进行判断的数据也能被采集后上传,经过云端“大脑”的运算,将处理结果、操作指令下达到物联网设备中,对病虫害进行针对性地防治。

因此,有专家认为,覆盖面更广、数据更精准的5G将会给农业带来颠覆性的改变,深层解决农业生产中的问题,带动智慧农业向高效率、低成本发展,以机械替代人工,在5G时代将得到进一步发展。

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5G+ 助力智慧农业解决痛点

智慧农业是将多种信息技术结合在农业各个环节,尤其是產中环节,目前主要应用于精准种植与智能农机具领域。5G时代的到来将引领智慧农业新生态。

1.精准种植

痛点:种植业在中国市场规模大、经济价值大、技术储备多,但是种植行业信息化程度低,农业生产的硬件设施还比较落后,目前主要通过人工根据经验完成所有农事操作,容易导致:作业强度大,作业不精准,环境调控无法达到作物生长的最佳状态,水肥资源的极大浪费等问题。种植业的灌溉技术也难以支撑生产需要,急需通过技术手段改变现状。

解决方案:利用5G大带宽和大连接特性,依托5G+AI能力,赋能精准种植。各类农业传感器实现实时无线采集温湿度、土壤酸碱度、肥力指标等精准数据;将采集到的精准数据,通过作物数字化生长模型算法,进行智能精准滴灌,智能精准进行通风,卷帘等设备控制,高效节水节肥,环境调控,最终科学进行农事管理。

2.智能农机具

痛点:随着人口老龄化加剧和农业人口减少,我国农业生产必将经历“机器换人”的过程。根据《农机装备发展行动方案(2016-2025)》,到2025年,全国主要农作物耕种收综合机械化率将达到68%。目前我国农机具在操作使用、作业质量等方面均存在一定问题:需要为农机具配备专业驾驶人员,农忙时期工作强度大;不能进行夜间作业或夜间作业难度大,农机具利用率不高;作业过程中凭经验操作,精度难把控;易出现遗漏和重复作业、过度施肥和施药的情况。

解决方案:基于5G+卫星高精定位技术,结合车联网+边缘计算+云计算等技术,预备打造具备自动驾驶、作业监测、多机物联、决策支持等功能的智能农机。

农村:5G互联 助力建设现代新农村

对更多消费者来说,5G也远不止一秒钟下载一部高清电影而已。依靠5G网络的特性,远程课堂可以实现实时互动,远程医疗的可操作性增强,应急处理更加迅速。在展望5G可能会给农业农村带来的改变时,不妨跳出农业生产、农村生活来重新观察。

在此前国务院新闻办公室举行的新闻发布会上,工业和信息化部相关负责人曾表示,5G技术在设计之初,从需求角度除了考虑连接人与人的通信以外,还有物联网的应用和工业控制。

5G助力偏远地区医疗产业

“5G是瞄着工业需求做的技术,反过来首先运用到生活中时,会带来更多新的可能。”魏冰说,以医疗为例,5G的低时延可以让专家远程在场,此前中国移动助力中国人民解放军总医院,成功实施了全国首例5G场景下的远程人体手术,帮助在院患者接受了远在三亚的专家手术治疗。“很多疑难杂症只需要核心专家解决最难解决的那部分,剩余的治疗完全可以由其他医务工作者来承担,这样可以大大提高医疗资源使用效率。对高水平医务工作者难以长期留驻的地区,尤其是偏远地区的医疗水平而言,将会带来根本改变。”

互联网医疗健康产业联盟7月发布的《5G时代智慧医疗健康白皮书》显示,传统的远程会诊采用有线连接方式进行视频通信,建设和维护成本高、移动性差。5G网络高速率的特性,能够支持4K/8K的远程高清会诊和医学影像数据的高速传输与共享,并让专家能随时随地开展会诊,提升诊断准确率和指导效率,促进优质医疗资源下沉。相较于传统的专线和Wifi,5G网络能够解决基层医院和海岛等偏远地区专线建设难度大、成本高,及院内Wifi数据传输不安全、远程操控时延高的问题。

5G为乡村教育插上翅膀

“5G+智慧教育”破解社会公共教育资源占有不公平问题。如博物馆、展览馆、音乐厅等,对于乡村学生来说是可望而不可即的社会公共服务资源。5G+博物馆、科技馆等服务,初期可简单通过讲解机器人或人类讲解员对馆藏展品等巡讲播放,供乡村学生在线参观,交流讨论。中期可开发具有高沉浸性、强交互功能的虚拟场馆,使乡村学生能够利用虚拟现实设备进行临场体验,交互操作、问答等服务。后期能够开发智能虚拟场馆交互学习系统,真正把史学、艺术、科学等知识与技能嵌入其中,在智能助理的帮助下,得到高质量的学习体验。5G+场馆服务将使乡村学生突破地理人文环境带来的教育不公平问题,使乡村孩子享受社会公共服务资源的福利。

“5G+智慧教育”破解乡村师资结构短缺问题。5G+优质教师智力服务,能够让任意地点的优质教师利用简单的视频会议、高技术含量的全息技术、裸眼3D等使乡村学生获得艺术、体育等系统学科教学、在线实验、行为指导等服务,促进乡村教育的跨越性发展。

“5G+智慧教育”破解乡村创新教育资源不足问题。乡村学生获得创新教育的机会与城市比存在巨大落差,特别是在“双减”之后,乡村教育面临更大挑战。5G+在线自适应学习系统、5G+在线人工智能与编程教育等指向学生自主学习、创新能力培养、综合素养提升的智能学习论断与推送服务、在线虚拟仿真实验、远程操控实验等,使学生获得创新能力教育,促进学生高级思维发展,获得教育过程公平。

5G为乡村产业增添“智慧芯”

河南省駐马店市正道油业5G智慧工厂内的自动化检测生产线上,一瓶瓶小磨香油有规律地碰撞出清脆悦耳的声音。“中华人民共和国地理标志保护产品”“中国驰名商标”“河南省老字号”“驻马店非物质文化遗产”,一项项荣誉,一个个奖牌,驻马店正道油业述说着河南制造的魅力。

正道油业5G智慧工厂是河南省首家农产品深加工制造业5G智慧工厂。在这里,5G专网保障着生产线上高速高清晰相机、高灵敏度传感器精确运转,在边缘侧部署的5G+AI视觉算法处理平台敏锐捕捉着产品质量信息,400多年历史的传统工艺有了“5G智慧芯”,农产品加工业正走向智能高效的时代。

(1)5G为媒,特色产业智慧化,检测走进现实

在正道油业生产车间内,人们已看不到围着生产线忙碌的检测工人,更多人员投入到发货、物流环节中去,产出效率大幅提高。一件件高标准芝麻制品流向消费者餐桌,特色产业智慧化升级转型在这里加速实现。

正道油业总经理马磊介绍:“以前产品质量检测单纯依靠人工,不合格率、返工率相对较高,到了商场、超市、消费者手中,对我们这个老字号品牌影响很大,这个问题一直困扰着我们,后来中国移动驻马店分公司为我们带来了5G智慧工厂实施方案,现在生产线上每个产品全面检测只需1秒,准确率高达99.99%,不良品率由原来的千分之五降到了万分之五!”

著名豫剧表演艺术家、驻马店正道小磨香油代言人小香玉也发来贺信。一直关注“三农”的小香玉表示,和河南豫剧一样,由传统工艺生产的小磨香油也需要传承与发扬,5G高科技为企业发展赋能加速,5G为媒,推动河南老家特产走向了更广阔的市场。

(2)5G+机器视觉,“准、快、易”超炫来袭

“用上5G+AI视觉检测技术,我们感觉像小孩戴了顶大人帽子;但戴上大人帽子,会促使我们更快成长!”马磊笑言,用最传统的石磨工艺,拥抱最现代的5G技术,真正解决了农产品加工企业产品检测精度高、人工检测难等痛点和难点问题。

“移动公司将5G技术运用在5G机器视觉、精准控制等环节,依托5G网络高速率、低时延的特性,对产品瓶盖日期、瓶身标签、液面位置进行自动化检测,具有‘准、快、易’的优势。”正道油业公司工艺总监介绍,5G智慧生产线代替人工进行缺陷检测、尺寸检测、机械手无序抓取,精准度超越人工质检员的标准,检测节拍可达每小时3600个,产品标准化、高质量出厂,为我们不断擦亮河南特产这张名片助力不少。

除了生产企业自动化检测,包含深度学习驱动的人工智能认知系统也在正道油业正式上线。驻马店移动5G行业经理刘贝贝介绍:“它可以全面检测多类不合标准产品,随着时间的推移和经验的积累,强化训练,人工智能认知系统准确度将不断提升,帮助成千上万的一线质检工人减轻大量高重复性、高频次的劳动。”

提升生产效率与生产安全性,减少质量隐患与维护成本,企业“两提两降”的诉求也得到根本解决,产品信息追溯、合格率统计、大数据交换与计算,在正道油业车间内大放异彩,极大地帮助企业改进制程工艺,引发企业质检的深刻变革。

(3)5G智慧工厂,让传统油业香溢四海

“生产车间的智慧化改造,为我们带来了实实在在的效益,眼下的合作只是开始,我们传统农产品加工企业将会与移动5G应用更加深入地融合,不断迸发美妙的智慧火花。”马磊表示,目前,正道油业已成功进驻北京多家高校餐厅,国内市场向陕西、辽宁、福建等20多个省份辐射;同时产品销往日本、韩国、秘鲁、新加坡、澳大利亚等地,深受国外消费者的好评,国际市场越来越大,河南传统油业品牌香溢四海。

5G赋能千行百业,正道油业5G智慧工厂样本印刻着河南农产品加工业的特色和优势,站在竞逐5G的风口,正道油业与驻马店移动正迎着风加速奔跑。双方将在河南省工业互联网平台应用的基础上,在传感器网络整合、工业控制升级、柔性制造创新等方面展开进一步合作,发掘5G技术与古法工艺相结合的创新能力,秉承匠心智造,传承核心工艺,赋能河南传统农产品加工品牌升级。

日前,河南移动与驻马店市人民政府签署了“5G+乡村振兴”战略合作协议,围绕驻马店建设“国际农都”的目标与定位,深入推进乡村振兴战略落地实施。这是河南移动与地市政府围绕“5G+乡村振兴”进行的首次签约,对于打造数字乡村“样板”和“标杆”,助力建设宜居宜业美丽乡村具有示范效应。

“在5G时代,农村与城市之间的差距会越来越小。”孙楠解释,5G必将融入各行各业,给全行业乃至社会带来改变,“当今农业产业体系已经发生了很大的变化,农业机械化、规模化程度越来越高,从事农业生产的群体素质提升。这些都为5G技术在农业生产领域的应用提供有利条件。5G时代,5G技术为农业生产赋能,使农民享受到5G带来的红利。”

农民:农活里的“5G”生活 让农民耕地更便利

5G技术具备高速率、大容量、低时延三大特点,能够让现有网络突破许多的问题,为众多的行业培育新业态供给帮助。大量的数据孕育了以前没有过的机会,它带来大产业数据的繁荣,智慧农业就是管理现代信息技术成果,控制物联网、音频等操作,为农业生产供给精准化的莳植,可视化管理,智能化决议计划。利用传感器从农场采集到的信息,保持最佳的农作物生产环境。 农业物联网的应用,实现精准的操控,优化了农作物的生长条件,能创造适合作物生长的最好的环境,从而大大提升农产品的口感。

从人扛牛拉到农机自耕,从指望经验到依靠数据,从看天吃饭到科技助力,智慧农业为农业生产方式带来了巨大的改变。在福建,占地1000多亩的中国电信5G聪明生态茶园迎来它的盈利期。5G聪明生态茶园可通过传感器装置实时监测光照度、温湿度、土壤pH值等参数,帮助茶农实现对茶叶生长全流程的质量追溯,达到控肥减药、防虫防害的目的,保证茶叶的品质。2019年6月,中国广电颁发5G牌照,意味着我国正式开启5G商用。首先,这个技术对于农业的信息化来讲是全局式的创新,农业依据传感器的信息,在一定的情况下给作物浇水。其次,实时网络联接包管农业机械、无人机等植保作业、控制与数据实时传输、阐发。再次,5G网络包管智能化技术在种植过程中的普遍的使用。最后,它与AI的一同使用可以让农产品销售变得更加智能与便捷。

5G物联网农具未来将会帮助农民朋友,使农耕变得更加便利。一是从人为走向智能,在种植、养殖生产作业环节,摆脱对人工的依赖,构建集环境生理监控、作物模型分析与精准调节为一体的农业生产自动化系统和平台,依据自然生态条件改进农业生产工艺,进行农产品差异化生产。二是凸显个性化与差异性营销方式,物联网、云技术等的应用,打破农业市场的时空地理限制,农资采购和农产品畅通等数据将会得到实时监测与传递,有效解决信息不对称问题。三是供给准确、动态、科学的全方位信息服务。

5G便利共享 仍要多方努力

关于5G未来在农业农村的应用,业内人士也基本达成了共识:想要真正享受到5G带来的便利,仅靠电信运营商来做远远不够。

“比如要在农机上安装5G传感器,来让机器更智能,就需要对传统农机进行改进,有相应的接口,云端控制平台同样要有接口传递信息,这需要农机生产厂商、农业专家、电信运营商等多方共同探讨,制定新的标准。”孙楠说。

“我们在种植业上所应用的5G技术不是单纯的通信技术,而是技术集成,材料工业、制造业工业也要跟得上。”在2019年9月于吉林长春召开的中国移动5G农业数字化大会上,农业农村部信息中心副主任张国表达了类似的观点,他指出,在农业领域推广5G,还需要高度重视核心技术的研发和运用,在智能装备、标准的集成、数据管理、人才培养等方面发力。

不可否认,5G在“三农”领域拥有广泛的应用空间,也有着巨大的市场潜力。但正如一些专家所言,5G也只是一次技术革新,在畅想未来的同时更需要我们理性看待,有效运用新技术。

“在同一个平台,在万物互联的情况下能够短平快地实现信息的互通。”2019年10月11日,在内蒙古呼和浩特举办的2019首届5G智慧农业发展论坛上,蒙草集团执行总裁高俊刚表示,“5G时代的来临带来的竞争是公平的,但归根到底还是要有好的产品,好的产业结构。”

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作为山西省高平市规模最大的集医疗、预防、教学、科研、康复和保健为一体的综合性医院,高平市人民医院先行一步优化就医格局,联合成研院、中国移动山西省公司共同打造5G+智慧医疗项目,基于成研院云网一体的5G医疗专网和边缘云,实现医共体院间协同、院外急救等多个应用场景的5G+赋能,并成为全国首家县域医共体的5G+赋能示范应用标杆。

以一次普通的车祸手术为例,高平市人民医院的主治医师可以通过移动电脑,与300公里外的山西省人民医院的外科专家共享患者的病历及影像资料,双方会诊后,为病人制订详细的治疗方案。面对更复杂的病情诊断时,北京、上海等地的医学专家,均能运用5G大带宽、低时延、VR等技术特点,对高平市人民医院的医生进行术间指导。

据当地医生介绍:“以前,由于卡顿和延时,尤其是在短时间内视频图像的传输和操作不能保持一致,无法实现远程会诊。现在5G网络解决了这个问题,上级专家可以实时指导我们医院的医生,同时我们的医生也可以随时指导乡镇衛生院,大大提升诊疗水平。”

村里的孩子足不出户就能学习名师定制课堂?忘带校园卡,刷电子学生证就能进?随着5G技术的发展和在教育领域的广泛应用,这些看似遥远的事,已经出现在乡村孩子们的身边。2020年陕西移动在咸阳、宝鸡、榆林等地建立了“智慧校园教育”平台,让乡村里的孩子切实享受到优质的教育资源,破解了乡村教育振兴的难题。

在长武,线上课堂让学校开齐了课程。

长武县巨家镇初级中学是智慧校园的示范点。据了解,巨家镇中学距离县城有40多公里,因学校地理位置偏远、师资力量不足、教育设备陈旧,多年来众多课程无法展开,而信息化的神奇之手改写了一切。在陕西移动助力建设智慧校园后,借助智慧课堂,巨家镇中学的4个教学点实现了与中心小学课堂同步、教研同步,自此,乡村教学点的孩子们有了更加丰富多彩课程。

据了解,陕西移动在巨家中学建设的“智慧校园”云平台,覆盖到智慧课堂、日常教育、数据管理等多方面内容,并且还可以容纳老师信息、学生信息、教学时间等多类数据。老师上课时可以在多媒体平台实现“线上教学”,随时组件智慧课堂;学生可以在课后利用平台进行自主学习;老师还可以给学生们推送名校名师录制的精品课程。教师张露说:“线上教学弥补了乡村学生在获取优势教育资源上的不均衡缺陷,让名师课堂真正的‘贴近’身边,彻底弥补乡村学校教育资源短缺问题。”

在山东青岛胶州市洋河镇南官庄村,规模化智慧农业的兴起让这一个以前的贫困移民村成为带动周边村庄致富的先进村,走出了一条特色的发展之路。根据相关消息,投资23.7亿元的山东半岛田园综合体数控中心进入最后调试阶段,投用后将变成周边5000多亩智慧农业项目的核心。在浙江桐庐莪山畲族乡沈冠村,稻田里养的鱼在田间里畅游,田地里安置了饲料投放点,及各种传感器及监视器。这里是在中国移动浙江公司的助力下,使用上农田大脑的数字农业5g示范应用基地——稻鱼共生示范基地,养殖户们可以不出家门实时查看田间的情况,并完成精准投饵、环境监控、病虫害监测等一系列操作,从源头保障舌尖上的健康。

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