习近平总书记提到“推动数字经济和实体经济融合发展。要把握数字化、网络化、智能化方向,推动制造业、服务业、农业等产业数字化,利用互联网新技术对传统产业进行全方位、全链条的改造,提高全要素生产率,发挥数字技术对经济发展的放大、叠加、倍增作用”。当前,中国的农业产业组织结构正在转型,新农业经营组织形式正在逐步形成。随着农业从业人口的减少以及互联网等新型营销模式的巨大冲击,小农经济正在逐步被“公司+农户”、“农超直连”等新模式所取代。面对这种变革,蓬勃发展的智能化、数字化技术能做什么呢?
一、标准化,发展“双高”农业的关键
近些年农业行业正在发生深刻变革。居民的膳食结构和消费习惯正在发生重大的变革。通俗来说就是从用嘴吃饭变成了用头脑吃饭,城市中高收入消费者更加注重营养健康、安全放心。因此,越来越多的高品质、高附加值农产品(我们称之为“双高”农产品)出现,如中草药,精品水果、茶、特色畜牧,食药同源产品等。部分农产品也在加速形成品牌化,如褚橙、百瑞源枸杞等。
图1 “双高”农业概念
“双高”农产品对生产的标准化提出了严苛的要求。参差不齐的农产品是无法卖出更高的价格的。但现在的产业链是散对散的一种结构,供货也散,流通也散,市场也散。销售端的高价格很难让生产端得益,缺乏利益激励会导致生产端劣币驱逐良币,生产端管理松散粗放,缺乏标准化、规范化意识。因此,发展“双高”农业的痛点,是生产端能否向市场稳定供给高品质的农产品,这里面数字化又能做什么呢?
图2 质量参差不齐的农产品和质量标准的农产品,哪种价格会更高?
二、我们的思考
标准化的农产品,核心就是农业技术的标准化,它包括标准化的种子,标准化的肥、药,标准化的农艺操作等等。我们团队在走访全国100多个县的时候,发现其实很多农场并不清楚怎么更加科学的种田,只是凭多年的经验在劳作。同时,他们对市场也不敏感、农场的管理也非常粗放,这怎么能生产出质量和产量稳定的农产品呢?这就促使我们进行了四个核心关键问题的思考:
图3 耘-智服田间体系思维导图
一是科学的农技方案是什么?这就诞生了“耘智——农技大模型”;
二是科学的农技方案如何落实到田间地头?这就有了“耘服——农技数字移动服务微站”;
三是农技方案在农场如何得到有效执行?这就促使我们研发了“耘田——智能农场生产管理系统”;
四是农业生产谁能按照农技指导干好?农产品如何销售更好?怎样有效的构建和优化产业链?这就催生了“耘间——农业产业互联网平台”。
“耘”系列的“智服田间”四个产品,分别在促进农业标准化生产的四个方向进行探索,构成了面向“双高”农业产业链的智能化工具链,取得了良好的效果。
耘智
——农技大模型“智慧大脑”
图4 耘智——农技大模型
“靠谱”的、标准化的农业技术是保障农产品能够标准化的核心,比如在种植上有选种、土壤、肥、药、灌溉等多种技术。目前农技知识还主要依靠农技人员指导,但基层真正“靠谱”的农技人员十分缺乏,雇佣价格也非常高。根据我们调研,真正既有理论知识,又有实践经验,其指导能在田间地头“管用”的农技人员,年收入普遍在100万元以上。这显然不是一般农场能雇佣得起的。
我们研发“耘智”——农业技术的智能AI大模型产品,融合多源数据处理、专家知识库及大语言模型等先进AI技术,精准感知农业生态的动态变化,实时监测水土肥气等关键因素,并结合AI大模型进行数据分析与推理,让农民能够方便地获取科学精准的农技指导。
1. 核心能力
耘智融合了海量专家知识和人工智能大模型能力,构建了海量的农业智能体库,具备针对农田多种场景、多种需求的高效分析推理能力。精准分析农业生态系统的动态变化,包括土壤水分、空气温湿度、光照强度、降水量等关键环境变量,以及作物生长状态、病虫害发生情况和田间农事数据,提供精准调控灌溉、科学施肥、有效病虫害防治及土壤改良等优化作物管理策略建议,确保作物在最佳环境下生长。耘智给出的精准农技建议包括:
1)精准状态判断和预警能力:耘智能够判断“怎么了”,让大模型根据农场的全要素数据,智能判断现在作物或者动物生长过程的健康状态,好或者不好,程度如何等,类似医院的各种检查手段,辅助医生判断人的健康状态。耘智能够分析“为什么”,是因为天气原因,还是因为前期操作缺失或者失误。同时,耘智能够识别潜在的农业风险并提供早期预警,帮助种植者做出科学决策,从而最大化地优化农业生产流程,提升资源利用效率。
2)精准的农技分析和建议能力:耘智能够给出精准的水肥建议,包括水肥配比、氮磷钾配比、施用量和施用时间。耘智能够给出农艺建议,指导农民精准进行农艺操作。耘智能够给出针对各类胁迫的建议,包括精细调控剂种类、配比、施用时间和施用方法。耘智能够给出病虫害的防治建议,包括各类农药的施用量和施用时间。耘智还能够给出土壤改良的建议等。耘智将显著提升农业生产的效率和农产品品质和质量。
3)精准的科学规划能力:通过对历史数据的深入挖掘和区域气候的精准预测,耘智能够为未来的农事活动提供科学规划。无论是适应性品种选择还是长期种植计划,耘智都能根据区域特性与气候变化趋势提出针对性建议,帮助种植者合理分配资源、规避风险,并提升应对市场波动的能力。
4)强大的个性适应能力:耘智具有在不同地区、不同作物类型及生产条件下的灵活适配能力,能够根据用户需求进行个性化配置,充分满足不同生产场景的需求。
2. 应用场景
一是智慧农场的大脑:耘智能够为农场提供更准确、更科学的田间管理、水肥管理、病虫害管理方案,提升农田生产效率,还能帮助农户优化资源利用,降低生产成本,从而实现高产、高质、可持续的农业发展目标。
二是农技服务的大脑:耘智依托其强大的数据处理与决策能力,让农技人员能够结合数据更科学的为种植者提供个性化、实时的技术指导,覆盖从田间管理到市场规划的全链条知识服务。
耘服
——农技数字移动微服站
图5 耘服——农技数字移动微服站
专家和人工智能的精准、科学的农技知识指导,要落实到田间地头才能发挥强大作用,能够显著提高农业生产效率,有效减少因经验种植带来的质量不稳定问题,让农产品品质、质量得到显著提升,精细的水肥药管理,也将显著降低农业成本。
“耘智”解决了精准农技是什么的问题,但如何将这些农业技术带到田间呢?目前基层的农业技术服务面临服务范围的问题。经过测算,纯靠人力,一个高级农技人员只能服务10-20家农场,农技人员的缺乏,非常难以扩大服务范围。
我们研发“耘服”——农技数字移动微服站,作为农技服务的数字化工具和服务平台,通过精准检测与智能分析,为农户和农业机构提供便捷、高效、优质的农技指导服务。
1.核心能力
1)全面农田数据:微服站配备了一台车,搭载先进的农业工具、仪器及专业技术人员,包括理化检测箱、气象传感器、土壤传感器和高精度智能无人机。通过这些设备,微服站可对土壤和气候进行多达30多项指标的检测和监测,并借助AI算法识别作物的10余项指标。基于这些数据,微服站为每块农田建立了精准的数字档案,从而为农户提供全程、全方位的精准种植指导,促进了节水、节肥和增产,有效促进了提质增效。
2)精准农技指导:移动微服站兼顾了便利性与个性化需求。微服站提供专业的“保姆式”上门服务,通过深入分析和解读数据,为每块农田量身定制精准的解决方案,有效提高了生产质量和效率。传统的数字化技术通常需要固定的农田基础设施,而微服站仅凭一台车和各种设备就能为50户以上的农户提供数据驱动的定制化服务。过去,农业技术人员多是被动等待农民寻求技术支持,而通过移动微服站,这一局面得到了根本改变。精准调控技术被主动送到农户家门口,不仅让更多农民受益,还兼顾了方案的个性化定制与普惠性。精准的农业技术不光是在示范田里发挥作用,而是让更多农民得以享受智慧化技术带来的红利,真正成为广大农民单产提升的有力武器。
2. 应用效果
目前,“耘服”微服站在内蒙古鄂托克前旗试点,为60户农户提供数据驱动的定制化服务,服务面积达3万余亩,提供差异化的玉米密植精准调控技术解决方案60余套,实现节水10%、省肥10%、提质增产5%的显著成效。相关成果被农业农村部种植业管理司以“种植业快报”向全国推广。
图6 基于精准农技指导的田间管理的效果
同时,微服站也极大幅度的降低了农业数字化的成本。以前,一个农场数字化需要50-300万元,这是中小农场无法负担的。一台微服站才不到10万元,就能服务60户以上的农户,也同样可以为所有农户建立数字化的农田档案并实施精准指导,大幅降低了数字化实施成本,使其仅为传统模式的1%。这一方式极大提高了数字农业设备的利用率,降低了获取精准数据的门槛,为农民提供了获取个性化、定制化高产调控方案的可行路径。
耘田
——智能农场生产管理系统
图7 耘田——智能农场生产管理系统
农技指导得再好,也得农场能够有效落实。一个农场企业是否规范,借鉴工业企业评判标准,其中的奥秘就在一个“管”字。随着日本的丰田模式和美国的通用模式等现代企业管理制度建立,“向管理要效益”的理念深入人心,成为企业发展的生命。一个规范管理的企业就是“好企业”,同样的,一个规范管理的农场就是“好农场”。那农场企业应该如何有效的管起来呢?
与工业管理不同,农业生产管理是一个动态、高维、复杂问题。由于工业的工艺规程相对固定,所以工业的生产排产和实际生产过程较为简单。而农业环境、病虫害等时时刻刻在变化,导致农技指导经常需要变化,进一步导致生产排产、生产执行也会随之变化。同时,田间生产执行质量不像工业那样稳定,这种不稳定性也会回到指导、排产和执行环节。因此,农业生产管理依赖人力非常困难。
图8 工业生产管理 vs. 农业生产管理
我们研发“耘田”——智慧农场生产管理系统,引入工业信息化管理理念,在耘智大模型的指导下,将人工智能AI技术全面引入生产管理各个环节,包括AI生产排产、AI农机设施作业、AI数据监控、AI质量监督评价全环节,与耘智生产指导一起,构成一个不断循环的智能农业管理体系,能够兼顾管理的规范性和环境变化适应的灵活性,让种植更加科学、作业更加高效、管理更加规范。
1. 核心能力
1)AI生产排产:依托于耘智大模型所包含的标准化农技规程,考虑农场全要素数据,依托AI模型,可以自动智能对每一个地块制定生产计划,能够对每天的作业进行智能安排,下发工单。同时,AI算法还将更加科学的安排投入品等物资物料的使用。这将大大减轻企业管理人员,提高排产的科学性,减少物资物料浪费。
2)AI农机设施作业:引入智能农机、智能无人机等,能够部分实现无人化耕作,有效减少人的劳作量。但大量的农机还是传统农机,需要接入到系统中,通过加装北斗/GPS导航盒,能够一秒一次准确记录农机的轨迹,从而计算作业面积,评估作业质量。安装了智能水肥一体化设施,那够根据土壤站数据实现自动精准灌溉,也支持手机远程操作。
3)AI数据监控:通过各类智能设备全面监控了一个种植农场的所有要素数据。首先是土地数据,通过遥感卫星智能识别了每个地块的边界、面积、种植情况等数据。在农场部署了多套设备,通过气象站、土壤站、摄像头分别获取了天气、土壤、作物数据。包括全球最小的气象站监测了温、湿、光、风、压、雨等数据,并能够做到24小时内短期精准预报,精度高于国家气象台30%,有利于减灾防灾。也包括全球最小的一体化土壤站,通过监测土壤水分、温度、EC值等,构建时空土壤含水率模型,支持科学灌溉和种植。通过摄像头、无人机实时抓取作物图像,通过AI算法可以准确识别病虫害信息。研发的算法目前可以准确识别30多种作物,数百种病虫害。
4)AI作业监督评价能力:农场雇佣的一线人员有没有认真按照农技规程干活,干活的质量怎么样,农场管理者很难获知这类信息。我们团队研发了世界上领先的多种算法和产品,针对大田场景研发农事监督无人机,在果林和温室场景研发农事监督智能眼镜,通过人工智能算法模型对农事操作行为的质量进行智能评价,实现了农场工人身份的区分、农场工人的追踪以及农业劳作行为的识别。农场工人是否在干活,干的质量好不好,农场管理者马上知道。
图9 通过无人机和智能眼镜对农事劳作进行记录监督评价
2. 应用效果
在耘智大模型的指导下,“耘田”通过AI生产排产、AI农机设施作业、AI数据监控、AI质量监督评价,实现了一个种植农场完善的智能生产管理体系。这套体系让种植更加科学、作业更加高效、管理更加规范,有效降低了50%的人力成本,提高了30%的农产品产量和产品标准化程度,有效支持了农产品品牌化建设,提高了20%的综合收益,助推农业企业田地种的好,产品卖的好,农场管的好。
在全国已建成智慧粮油、智慧渔种场、智慧养猪场、智慧梨园、智慧玉米制种、智慧茶园、智慧蓝莓等10余个智慧农业基地。相关成果被人民网首页、央视直播、科技日报等国家级媒体报道。
耘间
——农业产业互联网平台
图10 耘间——农业产业互联网平台
标准化农产品的生产和营销还有两个大的难点。一个是谁能根据农技指导将农活干得好的问题;另一个是谁能把更好的农产品卖得好的问题。这就需要在农业产业链上发力,一是大力发展农业社会化服务,通过不断促进农业社会化服务组织提供的标准化服务,从而促进农业生产标准化。因为有经济利益的牵引,促进社会化服务的标准化,比促进农场标准化更加容易。二是着力连接生产端和销售端,重组产业链,形成营销新格局。
但当前的情况是,中小农场比较“散”,社会化服务组织也很“散”,营销主体也很“散”。农场与社会化服务的对接存在信息差,农场找不到满足需求且质量过关的服务,服务也很难精准知道能给谁服务。产销对接也存在信息差,生产者卖不出好价钱,销售者也不知道谁的农产品好。
因此,我们团队率先提出,应该借鉴工业互联网的理念,构建农业产业互联网。总结工业互联网的成功经验:一是要素资源的有效耦合能力,即将各类要素资源进行有效整合和协同利用;二是功能服务的紧密连接能力,即实现各种功能服务的高效衔接和无缝对接;三是对需求变化的敏捷响应能力,即能够快速、灵活地应对各种需求的变化。农业行业正好非常适合形成产业互联网体系,通过其强大的数字化组织能力,能够有效组织多而散的要素,协同发力。
我们研发“耘间”——农业产业互联网平台,采用数字和智能技术,连接农业产业链上下流的各环节。通过实现数据流的打通,平台能高效集成农业社会化服务资源,连通生产、加工、流通、销售等各环节,协同促进链条化发展和三产融合,以进一步提升农业产业链的繁荣度和效率。
1. 核心能力
1)以数字化聚合农业社会化服务:建设数字底座,作为打通所有板块的关键核心底座,通过登录统一、数据统一、标准统一、服务统一的“四统一”模式,利用产业互联网数字引擎的柔性配置能力,聚合各类农业数字化应用。聚合种业、农事、农资、农机、加工、冷链、品牌、交易、营销、电商、直播、科技、金融等数十项全方位数字化服务能力,并持续拓展、迭代升级。我们已经研发“耘农事”通过一键下单,针对“耕、种、管、收”等各环节,提供全周期、全要素农机农事社会化服务。“耘农资”通过农资集中采购、集中配送模式,保农资质量、优农资价格,让利于民。“耘生产”提供种植、养殖等场景所需的多种SaaS服务。“耘认养”通过对客户精准画像,为消费者打造个性化“我有一亩田”“我有一棵树”“我有一头猪”等“我有+”认养农业。“耘科技”为农民提供点餐式的专家咨询、耘课堂等服务,实现农户和科技特派员点对点交流咨询。“耘课堂”为农民提供各类农技培训服务。“耘办事”为企业和群众提供多元化数字便民服务。
图11 农业产业互联网重构农业产业链
2)以智能合约重构产业链:通过耘间的智能合约机制的设计,重新智能组织农业多元主体,创新农业社会化大生产机制,培育链主企业,促进社会化服务组织与农场形成利益共生主体,重新设计利益链接机制,以农业合作平台为抓手、以股权制度和合伙人制度创新农业增殖和分配机制,让所有主体能够从平台发展共同受益。农业产业互联网将促使产业链重构。一方面,将形成链主企业、农技人员、中小农场、服务队伍的利益共享和分配机制,将促使生产端各个主体倾向于建立更稳固的合作关系,生产端的链主企业通过精准农技指导和优选社会化服务队伍,实现生产标准的严格落实,能够对农业生产质量的精细化把关。另一方面,由链主企业出面将促进生产端和销售端的稳定合作,让订单农业等新型产销对接机制加速发展。从而真正形成打通生产和销售的稳固的产业链条。这就能对产品生产的稳固和标准化提供正向回馈机制,促进农产品质量和产量的稳定。
3)以大数据提升产业链信用,贯通政府监管有效渠道,搭建金融进入畅通桥梁:全产业链各环节数据将真实汇聚到平台。数据之间存在的复杂关联关系、相互印证,让数据造假成本极大提高,有效促进产业链信用的提升。有价值的真实大数据集,一方面将支撑政府有效监管农业全产业链,形成溯源、质量监管等有效机制。另一方面,将搭建金融投入农业的桥梁。真实的大数据集可以为金融在农业方面的置信提供低成本方案,在金融市场能够开发贷款、保险等产品。同时,通过财务入表操作,能够固化形成数据资产,也可以作为抵押物,解决农业缺乏抵押物的难题。
2. 应用效果
“耘间”平台在重庆市巴南区试点。“耘农事”聚合了10余支农机社会化服务队伍,已完成5万余亩农机社会化服务作业,培育农机操作人才180余名。 “耘农资”目前已覆盖33个农资经销网点,去年以来采购和配送农资1.1万余吨,为农业生产提供了重要支持。“耘生产”服务10余个农场。“耘认养”上线18个数字认养农业基地,50余种具有巴南辨识度的特色农产品。“耘科技”已组织市、区107余名专家开展惠农服务1000余次。“耘办事”已接入区级职能部门75家,上线各类市场主体5万余家、第三方服务机构100余家,提供政策咨询、优惠兑现、助企纾困等300余个互动场景。目前正在逐步构建新型的农业产业链条,让产销对接,实现品牌化销售,并且正在引入金融资源,逐步助力农业产业链发展。
耘间的发布和应用,引起了广泛关注,得到了40多家国家和省部级媒体的报道,包括人民网、新华网、中新网、科技日报、重庆日报等。
三、立足现实,畅想未来
“耘”系列“智服田间”体系,2024年被人民网首页报道、央视新闻频道直播报道,40余次被国家级及省部级媒体报道,受到全国政协巴特尔副主席、重庆市委李明清副书记等领导高度肯定。部分成果也获得了农业农村部种植业快报的推荐。在2023年“国家数字乡村试点区县”终期评估中,助推巴南区、垫江县分获全国第8(西部第2)、第18名。3项成果被重庆推荐参加2023年数字中国峰会(重庆市共推4项)。两区县来信感谢,称赞团队为数字乡村发展的CTO。
图12 人民网首页报道和央视直播报道
我们期望,在不远的将来,“智服田间”能够真正在祖国大地上发挥重要作用。广大农场能够通过“耘智”得到智能化精准田间农技解决方案,通过“耘服”得到农技贴身式服务,通过“耘田”能够实现规范管理,通过“耘间”能够紧密连接服务端和销售端,实现标准化生产和品牌化营销。我们希望农场能够真正享受到智能化技术带来的红利,真正增效、增产、增质,降低成本,切实提高收益。让农业成为能赚大钱的行业,让消费者享受到更优质的农产品。