大國三農(nóng) 課件 2.智慧農(nóng)業(yè)

大國三農(nóng)課程提綱鄉(xiāng)村振興鄉(xiāng)村治理數(shù)字鄉(xiāng)村培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體鄉(xiāng)村發(fā)展新動能農(nóng)業(yè)科技與現(xiàn)代化智慧農(nóng)業(yè)種業(yè)創(chuàng)新數(shù)字農(nóng)業(yè)田園綜合體合作社家庭農(nóng)場新型職業(yè)農(nóng)民大國三農(nóng)農(nóng)業(yè)制度創(chuàng)新和發(fā)展無土栽培農(nóng)業(yè)政策創(chuàng)新項目二：智慧農(nóng)業(yè)—探究項目教學法—學習目標思政引領：既要用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，也要加快補上烘干倉儲、冷鏈保鮮、農(nóng)業(yè)機械等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物質(zhì)裝備短板，特別是要加大農(nóng)業(yè)重要裝備自主研制力度?！暯矫枋鲋腔坜r(nóng)業(yè)的核心技術(shù)及其應用場景素質(zhì)目標1、構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)框架；2、設計智慧農(nóng)業(yè)解決方案；3、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式。技能目標1、了解智慧農(nóng)業(yè)相關概念；2、熟悉智慧農(nóng)業(yè)的前沿動態(tài)；3、掌握智慧農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)。知識目標智慧農(nóng)業(yè)學習內(nèi)容項目二任務一：認識智慧農(nóng)業(yè)

任務二：智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)支撐1.遙感技術(shù)2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

3大數(shù)據(jù)技術(shù)

4、人工智能

任務三：智能農(nóng)機裝備1農(nóng)機作業(yè)智能感知技術(shù)2農(nóng)機裝備精確監(jiān)控技術(shù)3農(nóng)機作業(yè)智能決策與管理任務四：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源1農(nóng)產(chǎn)品供應鏈現(xiàn)狀2區(qū)塊鏈技術(shù)3基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)

知識與技能訓練

教材P57～585任務一：認識智慧農(nóng)業(yè)

視頻展示：列舉有機農(nóng)業(yè)的模式種植——養(yǎng)殖——沼氣池一、智慧農(nóng)業(yè)相關概念二、智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀？【課堂討論】智慧農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)【導讀】“空心村”蝶變

打造丘陵山地智慧果園樣板任務一：認識智慧農(nóng)業(yè)1.概念：智慧農(nóng)業(yè)是進入21世紀之后開始形成的一種新型農(nóng)業(yè)形態(tài)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最新階段和最高形態(tài)。智慧農(nóng)業(yè)是在原有農(nóng)業(yè)形態(tài)基礎上，精準化、數(shù)字化、智能化水平提升的產(chǎn)物?；仡欈r(nóng)業(yè)的發(fā)展歷史，一般認為農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為代表的農(nóng)業(yè)1.0時代、以機械化農(nóng)業(yè)為代表的農(nóng)業(yè)2.0時代、以自動化農(nóng)業(yè)為代表的農(nóng)業(yè)3.0時代，以及以智慧農(nóng)業(yè)為代表的農(nóng)業(yè)4.0時代。

（一）智慧農(nóng)業(yè)相關概念1、數(shù)字農(nóng)業(yè)將數(shù)字化信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象、資源環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程（生產(chǎn)、管理、儲運、流通）進行數(shù)字化表達、可視化呈現(xiàn)、網(wǎng)絡化管理。數(shù)字農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)數(shù)字化過程的產(chǎn)物，深刻地影響農(nóng)業(yè)價值鏈包括非農(nóng)環(huán)節(jié)的各個方面，而不僅僅是農(nóng)事操作方面，奠定精準農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的數(shù)字資源基礎。什么是精確農(nóng)業(yè)？精確農(nóng)業(yè)是一種基于信息和知識管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，采用3S（GPS、GIS和RS）等高新技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，對農(nóng)資、農(nóng)作實施精確定時、定位、定量控制的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，強調(diào)農(nóng)事活動的精準、可控和優(yōu)化，其中優(yōu)化是核心。（智慧農(nóng)業(yè)是通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、空間信息、人工智能等為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)、智能裝備等與農(nóng)業(yè)農(nóng)村深度融合，實現(xiàn)信息感知、定量決策、智能控制、精準投入和個性化服務等功能的一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)信息化從數(shù)字化到智能化的更高級階段。

智慧農(nóng)業(yè)主要包括智能感知、智能決策與智能控制三大模塊。

1.國外智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

國際上以美國為代表的大田智慧農(nóng)業(yè)、以日本為代表的小型智能裝備業(yè)以及德國為代表的智慧養(yǎng)殖業(yè)，均取得巨大進步，形成了相對成熟的技術(shù)與產(chǎn)品，而且還形成了商業(yè)化的發(fā)展模式，為我國發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗。

2.國內(nèi)發(fā)展情況

“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要中提出，“加強大中型、智能化、復合型農(nóng)業(yè)機械研發(fā)應用”“完善農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系，創(chuàng)新農(nóng)技推廣服務方式，建設智慧農(nóng)業(yè)”。

）智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）我國土地細碎化；（2）農(nóng)戶規(guī)模??；（3）農(nóng)村整體信息化水平不高；（4）以及相關核心技術(shù)研發(fā)能力較弱等問題。

智慧農(nóng)業(yè)的興起是以一系列新興技術(shù)為支撐，這些技術(shù)顯著地提高了人們獲取、分析和使用農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的能力。其中，遙感技術(shù)、傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擴展了數(shù)據(jù)獲取的范圍，提高了數(shù)據(jù)采集的效率。大數(shù)據(jù)和云計算使數(shù)據(jù)分析更加高效，人工智能技術(shù)則提升了數(shù)據(jù)的應用能力【課堂討論】雖然智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展初見成效，智慧農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)智慧農(nóng)業(yè)的興起背景任務二：智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)支撐1（一）遙感技術(shù)4（四）人工智能2（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)3（三）大數(shù)據(jù)技術(shù)什么是遙感？遙感（RS）是一種遠距離的，非直接接觸的目標探測技術(shù)和方法。通過對目標進行探測（傳感器），獲取目標的信息（電磁波譜信息），然后對所獲取的信息進行加工處理，從而實現(xiàn)對目標進行定位、定性或定量的描述。遙感技術(shù)的組成包括：遙感平臺、傳感器和遙感信息的接收與處理。微課2-2：遙感及其工作原理（P39)3.遙感技術(shù)的分類（一）航天遙感（二）航空遙感（三）地面遙感拓展：P411-2課堂討論：P41表2-1:不同遙感技術(shù)的高度、成像及應用特點航天遙感航空遙感地面遙感遙感平臺及高度位于大氣層外的衛(wèi)星、宇宙飛船等，高度大于80千米大氣層內(nèi)飛行的各類飛機、飛艇，高度小于20千米三角架、遙感塔、遙感車（船）建筑物的頂部成像特點比例尺最小，覆蓋率最大，概括性強，具有宏觀特點比例尺中等，畫面清晰，分辨率高，可以對垂直點地物清晰成像比例尺最大，覆蓋率最小，畫面最清晰應用特點動態(tài)性好，適合對某地區(qū)連續(xù)觀察，周期性好動態(tài)性差，適合長周期（幾個月及更長）觀察靈活機動，費用較低，適合小范圍探測

4.遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應用知識案例P20（1）作物種植面積監(jiān)測

作物種植面積遙感監(jiān)測主要是利用植物獨特的光譜反射特性和空間特征，通過提取作物遙感監(jiān)測的最佳時期，應用多時相、多分辨率、不同成像方式的遙感數(shù)據(jù)源提取不同作物的光譜信息，從而識別作物類型的種植結(jié)構(gòu)。（2）作物長勢監(jiān)測與產(chǎn)量估算

作物長勢監(jiān)測能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供依據(jù)，也是產(chǎn)量估算的必要資料。作物長勢監(jiān)測是對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監(jiān)測。（3）農(nóng)業(yè)災害遙感監(jiān)測應用多源遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測河流、湖泊、水庫等水體面積與分布，進而分析洪水對耕地淹沒、作物生長和產(chǎn)量的影響。（4）農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測灌遙感技術(shù)可快速獲取宏觀信息，對耕地、草地、水等農(nóng)業(yè)自然資源的數(shù)量、質(zhì)量和空間分布進行監(jiān)測與評價，從而為農(nóng)業(yè)資源開發(fā)、利用與保護、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等提供科學依據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)01視頻展示：列舉有機農(nóng)業(yè)的模式種植——養(yǎng)殖——沼氣池1.物聯(lián)網(wǎng)2.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)3.物聯(lián)網(wǎng)對智慧農(nóng)業(yè)的支持【小案例】農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，讓閔行田間走向“云間”【小案例】P42遙感+農(nóng)業(yè)

從“看天吃飯”到“知天而作”6.4.1物聯(lián)網(wǎng)什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)起源于信息傳播領域，其核心是萬物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)就是把所有能夠被獨立尋址的物品通過信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別和管理的信息承載體。將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互連接，利用傳感設備、視覺采集設備等對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各項數(shù)據(jù)信息進行全面感知識別后，采集并傳遞、分析多種數(shù)據(jù)信息，最終依靠移動網(wǎng)絡通信系統(tǒng)進行可靠的數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)控制中心對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的遠程控制、智能化處理的重要技術(shù)手段什么是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)VS農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)3.物聯(lián)網(wǎng)對智慧農(nóng)業(yè)的支持（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控（2）動植物生命信息監(jiān)控批量采購及（3）農(nóng)機作業(yè)監(jiān)控（4）農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源【小案例】農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，讓閔行田間走向“云間”P45

1.什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)指的是一個關于數(shù)據(jù)分析方法和系統(tǒng)性從數(shù)據(jù)庫中提取信息方法的領域，該領域處理的數(shù)據(jù)由于體量過大或結(jié)構(gòu)過于復雜而超越了傳統(tǒng)方法的處理范圍。

2、什么是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)？農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是指與農(nóng)業(yè)有關的大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)理論、技術(shù)和方法在涉農(nóng)領域的應用，具體指將大數(shù)據(jù)理論、技術(shù)和方法應用在農(nóng)業(yè)或涉農(nóng)領域而獲取的數(shù)據(jù)集合。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源包含生物基因數(shù)據(jù)資源、氣象數(shù)據(jù)資源、地理數(shù)據(jù)資源、生產(chǎn)投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù)資源、供應鏈與市場數(shù)據(jù)資源。

【課堂討論】大數(shù)據(jù)的采集與應用P47（三）大數(shù)據(jù)技術(shù)3.農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源包含生物基因數(shù)據(jù)資源、氣象數(shù)據(jù)資源、地理數(shù)據(jù)資源、生產(chǎn)投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù)資源、供應鏈與市場數(shù)據(jù)資源。應用：大數(shù)據(jù)加速作物育種準確把握農(nóng)產(chǎn)品市場需求動態(tài)實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能把控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風險預警【課堂討論】大數(shù)據(jù)的采集與應用【小案例】5G+農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)

實現(xiàn)好柚賣好價P47

1.什么是人工智能？

人工智能是計算機科學的一個分支，主要研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及其應用，與基因工程、納米科學并列為21世紀的三大尖端技術(shù)。2.人工智能在智慧農(nóng)業(yè)中的實際應用：（1）人工智能技術(shù)最初應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目的是實現(xiàn)農(nóng)作物的機械化耕作、播種與栽培管理。（2）我國自20世紀80年代起將人工智能技術(shù)應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最初形成的專家系統(tǒng)為砂姜黑土小麥的信息查詢系統(tǒng)。（四）人工智能3.人工智能在智慧農(nóng)業(yè)中的實際應用（1）精細化操作。合理確定農(nóng)作物生產(chǎn)目標，真正實現(xiàn)作物狀況系統(tǒng)化診斷，并依據(jù)診斷結(jié)果優(yōu)化種植配方，實現(xiàn)科學管理。智能播種機器人能夠通過探測裝置獲取土壤信息，然后根據(jù)算法得出最優(yōu)播種密度，根據(jù)不同地塊的差異性土壤信息在不同區(qū)域位置、不同土壤情況下實現(xiàn)“非均勻播種”。（2）識別農(nóng)業(yè)病蟲害在茶樹病蟲害識別上，中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所和杭州睿坤科技有限公司聯(lián)合研發(fā)了1套基于移動端的智能識別系統(tǒng)“茶病茶蟲”，該系統(tǒng)能夠識別茶園中常見的病蟲害及天敵80種左右，操作簡單、識別速度快、準確度高，為茶樹病蟲害診斷提供了一種可靠的途徑。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)智能系統(tǒng)，是一個具有大量農(nóng)業(yè)專業(yè)知識與經(jīng)驗的計算機系統(tǒng)。【小案例】采摘機器人“火眼金睛”識別茶葉嫩芽任務三：智能農(nóng)機裝備（一）農(nóng)機作業(yè)智能感知技術(shù)（二）農(nóng)機裝備精確監(jiān)控技術(shù)（三）農(nóng)機作業(yè)智能決策與管理（（四）智能農(nóng)機裝備的應用實例【知識拓展】大疆植保無人機（一）農(nóng)機作業(yè)智能感知技術(shù)11.作物生長信息感知技術(shù)44.作業(yè)障礙信息感知技術(shù)22.農(nóng)田病蟲草害信息感知技術(shù)33.農(nóng)田土壤信息感知技術(shù)（二）農(nóng)機裝備精確監(jiān)控技術(shù)04深耕：通過無線通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳至農(nóng)機綜合管理平臺，為深松作業(yè)質(zhì)量評價提供量化依據(jù)，可提升農(nóng)機作業(yè)管理信息化水平2.整地：農(nóng)田精細平整技術(shù)可有效改善農(nóng)田地表微地形，提高水肥利用率，增加作物產(chǎn)量。目前應用較廣泛的精細平整裝備大多采用激光控制平地技術(shù)。播種：播種裝備智能測控技術(shù)主要體現(xiàn)在播量監(jiān)控技術(shù)和播深監(jiān)控技術(shù)兩方面?；诼浞N感知進行播種質(zhì)量在線監(jiān)測與評價是保證播量精確的重要手段。植保：機械植保主要是采用植保機噴施農(nóng)藥，從而達到防治病蟲草害目的。5.收獲：對收獲機進行智能監(jiān)控，主要包括故障預警與智能診斷、作業(yè)信息監(jiān)測、自動控制等方面。（三）農(nóng)機作業(yè)智能決策與管理1.變量作業(yè)決策多變量作業(yè)智能決策是指根據(jù)作業(yè)過程中的傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合專家系統(tǒng)、知識庫和數(shù)據(jù)庫里的信息，得出控制策略。2.路徑規(guī)劃決策業(yè)裝備的作業(yè)路徑規(guī)劃是指必須滿足相關農(nóng)藝規(guī)范的要求，實現(xiàn)作業(yè)區(qū)域內(nèi)不重、不漏前提下，對作業(yè)距離、時間、轉(zhuǎn)彎次數(shù)、能耗等參數(shù)優(yōu)化，尋找合理的行走路線，是農(nóng)機無人駕駛與自主作業(yè)的不可或缺的環(huán)節(jié)。多機協(xié)同作業(yè)現(xiàn)代農(nóng)機有兩種不同發(fā)展方向，一是朝超大型化、復雜化方向發(fā)展；另一個方向是通過多臺小型農(nóng)機協(xié)同作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，多機協(xié)同作業(yè)對具有嚴格的作業(yè)窗口期要求搶種搶收的意義重大。硬件是智能控制的軀體，決策是智能控制的大腦。

（四）智能農(nóng)機裝備的應用實例1.無人駕駛插秧機2.無人駕駛收割機3.植保無人機【知識拓展】：P53課堂討論：P53任務四：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源農(nóng)產(chǎn)品追溯作為食品質(zhì)量安全保障中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是提高消費者對產(chǎn)品信任度的有效措施（一）農(nóng)產(chǎn)品供應鏈現(xiàn)狀（二）區(qū)塊鏈技術(shù)（三）基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)（一）農(nóng)產(chǎn)品供應鏈現(xiàn)狀什么是植物工廠？包括環(huán)節(jié)和主體：一是產(chǎn)前階段，是種子、肥料、生產(chǎn)工具和設備等生產(chǎn)資料的供應環(huán)節(jié)，涉及主體主要為生產(chǎn)資料的供應商。二是產(chǎn)中階段，是農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，涉及主體主要為農(nóng)戶或農(nóng)資企業(yè)等制造商。三是產(chǎn)后階段，是加工、包裝、儲存、運輸、銷售等環(huán)節(jié)，涉及主體主要為提供深加工的制造商、倉儲物流公司、各大批發(fā)商和零售商。主要問題1.信息容易被篡改、丟失，地區(qū)性農(nóng)產(chǎn)品信息共享難度大，數(shù)據(jù)傳遞效率低，第一級農(nóng)產(chǎn)品（農(nóng)作物）溯源難度大。2.系統(tǒng)復雜，監(jiān)管方信息重疊或矛盾，監(jiān)管壓力大。3.各級用戶難以信任數(shù)據(jù)的真實性。微課2-4P54教材P54課堂討論知識拓展：補充素材P26（二）區(qū)塊鏈技術(shù)01【小案例】步步雞：眾安科技的區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)嘗試將區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在每個可追溯業(yè)務流程中通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)記錄并上傳區(qū)塊，利用區(qū)塊鏈信息的高透明度、去中心化