我国大力推动新兴信息技术在农业中的应用，数字农业农村建设成为乡村振兴的重要内容。当前我国5G技术取得新突破，其具有高速率、低时延的特征，能助推数宇农业农村建设。5G 技术在农业大数据、无人机、虚拟现实(VR)等方面的应用，以期为扩大5G技术在数宇农业农村建设中的应用范围提供参考。
近年来，国家大力推动新兴信息技术在农业中的应用，2019年相继颁布了《数字乡村发展战略纲要》、《乡村振兴战略规划(2018—2022年等文件农业农村部、中央网络安全和信息化委员会办公室印发《数字农业农村发展规划(2019—2025 年)》。文件对新时期推进数字农业农村建设的总体思路、发展目标、重点任务作出明确部署，擘画了数字农业农村发展新蓝图。2020年，广东省农业农村厅出台了《广东数字农业农村发展行动计划(2020—2025 年)》，从政策层面指明了广东省如何开展数字农业农村建设工作。
以3S技术、物联网技术、无线通信技术、大数据、人工智能等为代表的新兴信息技术已经在大农业的产前、产中、产后以及农业流通环节大规模应用在5G方面，我国5G商用环境持续完善、标准技术取得新突破、应用孵化进入全面启动期，产业总体发展迅速，达到世界领先水平四。5G 技术的逐步成熟及推广应用，会助推数字农业农村建设。根据目前智慧农业发展态势，5G 技术可与农业大数据、无人机、虚拟农业等结合发挥巨大的作用，本文旨在探讨数字农业农村建设过程中5G技术应用的可能性。
数据平台服务是指利用传感器、无线通信、大数据、云计算、物联网、人工智能等技术进行数据收集并分析。通过可视化展示，对农作物的生长情况进行实时跟踪、对病虫害进行监测、对农作物产量进行预测的一种服务。农业数据采集主要有卫星、无人机和传感器等3种方式，目前农业物联网在种植、养殖生产环节中的应用已经有了较为丰富的实践案例。大量的传感器被应用在生产环节的各个方面，收集的气象、农作物、土地土壤以及病虫害等数据利用网络进行传输、汇聚再进行智能分析，可为农场、合作社以及大型农业企业提供可视化管理服务。
农业物联网的概念已提出多年，但仍存在较多的问题，如传感器易损坏、测量数据精度不够，其中一个很重要的原因就是网络容量不够。5G技术的推进，将为农业物联网的完善提供强大的网络保障。据报道，浙江省瑞安市曹村镇的8 hme稻田实现了5G信号全覆盖，浙江省首个“5G+智慧农业”项目正式启用。“5G 田”中竖起的设备是农田数字采集站，采集站所收集的相关数据经5G 网络可快速、稳定地传送至云端，经云计算处理和大数据分析便可生成稻田的“体检报告”。农民通过计算机屏幕查看“体检报告”，就可掌握田间稻苗的健康状况，这比人工观察稻田获得的信息更多、更准、更全面。
无人机在农业中有2个典型的应用场景，一是与卫星遥感、传感器等协同采集农作物、土地土壤的遥感影像数据，形成大数据平台；二是搭载先进的传感器及影像设备，根据地形、地貌搭配专用药剂对农作物实施精准、高效的喷药作业。达到节水节药、提高病虫害防治效果的目的，植保无人机在农村的普及率更高。近年来，植保无人机发展迅速，成为农业新科技发展的方向之一。深圳市大疆创新科技有限公司、广州极飞科技有限公司、北京农田管家科技有限责任公司是这个领域的代表性企业。但是，植保无人机在实践过程中也存在以下问题：对于大叶片过于密集的高秆作物，使用植保无人机难以达到预期效果；对于果树，使用植保无人机比较困难；南方耕地以丘陵地带为主，种植作物分散。植保无人机难以满足其病虫害防治要求，这些问题在很大程度上限制了植保无人机的推广。
当前的植保无人机主要是采用Wi—Fi或蓝牙作为遥控器和无人机之间的数据传输链路，在传送距离及稳定性方面有较大的限制，在一些需要更高精度定位的应用场景中显得力不从心。无人机在躲避田间障碍物、进行果树植保作业时有高速率、低时延的需求。延迟意味着飞手不能及时控制无人机的飞行状态。因此，解决无人机无法感知和避开障碍物的问题，研发高稳定性、高可靠性农用植保无人机自主飞行控制系统，是植保无人机发展的重中之重。
综合以上分析可见，无人机在高速发展的同时也对通信链路提出了新需求。与蜂窝移动通信技术紧密结合，形成“网联无人机”是无人机发展的必然趋势。5G技术具有高速率、低时延的特性，可以增强植保无人机远程控制的时效性降低发生故障的概率，提高控制的精度。
我国已在多层次、多领域开展5G与无人机相结合的研究。中国信息通信研究院发布的《5G无人机应用白皮书》从无人机应用场景和通信需求、4G网络能力、5G网络能力、网联无人机终端通信能力、5G应用案例、无人机安全飞行、标准进展等方面阐述了5G 无人机应用情况，标志着5G无人机技术已完成试验环境测试用。在农业生产实践方面，据新华网报道，2020年4月16日重庆首个5G网联植保无人机在重庆市农业科学院科研基地试飞成功。基于 5G“大带宽、低时延、高可靠"的特性，无人机的飞行轨迹、态势数据通过5G网络能实时回传至5G网联无人机管理运营平台，飞行状态可被实时监控。另一个实践案例是前文提及的浙江省首个5G+智慧农业项目“5G田”。该项目使用无人机设备进行农事操作,当“体检报告”指出稻苗需要除虫，可使用无人机向稻田中喷酒生物制剂。无人机的飞行线路可人为设定，喷洒效率为75min/hm。另外，若需进一步观察稻苗生长情况，还可启动田间机器人巡田。田间机器人可在稻田中自由穿梭，其搭载的摄像头可近距离为稻苗拍照。
政府部门也出台了相应措施推动植保无人机发展。如广东省农业农村厅、广东省财政厅、中国民用航空广东安全监督管理局共同印发《广东省植保无人飞机购置补贴试点工作方案》提出在广东省16个县(市、区)开展植保无人飞机购置补贴试点工作。
虚拟现实(virtual reality,VR)自提出至今已有近40年的发展历史。2016年由国务院印发的《国家创新驱动发展战略纲要》将自然交互与虚拟现实列为战略任务之一，国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中多次提及虚拟现实与增强现实等新兴技术。目前，VR技术已在五动娱乐、教育培训、电子竞技、电子商务等行业中得到了应用。将 VR技术融入数字农业农村建设中，促进农业发展、农民增收，是虚拟农业的研究领域。
中国虚拟现实(VR)产业链中主要包含硬件、软件、内容制作与分发、下游应用与服务四大板块。涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能、计算机仿真等技术和领域。
目前，VR设备受硬件条件限制，存在计算速度不快、传输速率较慢和续航能力有限等问题。其中VR设备最显著的问题就是受宽带网速慢和延时反应影响，VR设备渲染能力不足、画面分辨率低，造成用户有眩晕感，出现画面卡顿等现象，严重影响了用户的VR 体验，也制约了VR技术的推广应用。导致这些问题出现的根本原因是4G带宽无法支持VR的流畅使用。VR的全景视频流及3D音效等传输都要消耗大量的数据流量，而 5G具有高带宽和低时延的特性，为VR在农业中大规模应用提供了机遇随着5G基础设施建设加快，“大农村地区已大面积实现5G网络覆盖，“5G+VR”农业生产模式得到大范围普及。
当农民遇到作物病虫害难题时，可以通过AR眼镜与异地的植保专家进行沟通。农民将现场病虫害信息通过5G网络实时传输给异地专家专家根据AR眼镜获取的病虫害现场画面,指导农民开展病虫害防治工作。“5G+VR”远程协助模式可以解决植保专家数量不足、农民获取专业指导困难的问题。
消费者戴上VR眼镜可以在虚拟购物中心采购农产品，如同走入真实商店一般。目前网购平台仅能展示商品的图片和视频虚拟购物中心能够实现农产品、产地环境等全景展示。通过互动体验系统，消费者可以进入虚拟农场，观看、体验各种农产品种植和生产过程，了解农产品溯源信息等。通过仿真体验，购买者对农产品的品质有了更深刻的认识，购买欲望增强。
在乡村振兴过程中，“农家乐，乡村游”为主题的观光休闲农业成为众多农村地区的热门项目。可以在乡村景点布置VR场景，让游客体验观光植物、动物的生长过程，从而达到寓教于乐的目的。还可以供鉴互联网上的“偷菜游戏”使游客通过VR游戏的方式，参与到农场作物的种植过程中，用户在VR游戏中的播种、浇水、除草等操作都可以通过物联网连接到农场。用户还可以到农场实地参观自己通过VR游戏种植的农作物。VR 农业让消费者足不出户就能享受到农耕体验，同时为“社区支持农业”提供了农产品认购和虚拟种植服务。
实施乡村振兴战略，是党的十九大作出的重大决策部署，乡村振兴的关键在人才。2017年12月统计的全国农业普查数据显示，全国农业生产经营人数共31 422万人，受教育程度在初中及以下占比为91.8%，可见农业经营人员受教育程度偏低。因此，必须大力培育新型职业农民和农村实用人才，这也是党中央、国务院为解决“谁来种地,如何种好地”问题而提出的一项战略决策。《“十三五”全国新型职业农民培育发展规划》提出，到2020年全国新型职业农民数量要超过2000万人。在数字农业农村建设中开展农民培训也是一项重要内容，要建立新型数字农民学习平台，建立农民创业培训体系，对家庭农场主、种养大户、创业青年农民等进行农业新理念新技术和新应用培训，提升数字化技能操作及管理能力。在这一背景下，各省、市相继出台了针对新型职业农民培养与扶持的方案与措施，探索新型职业农民的培养模式。在线新型职业农民培训模式，对解决培训过程中学员统一时间难、统一集中难、培训成本控制难、培训后续反馈不足等问题起到了很好的效果。
“5G+直播”为农民在线教育培训提供了新途径随着5G在我国的发展，直播互动的教学形式将会更多地应用到职业农民在线教育中，4G时代存在的如视频画面不流畅、内容延迟等问题也将得到进一北改善。2020年5月20日，南昌县泾口乡东岗村采用“5G+VR”技术开展“助力脱贫，我们在行动的活动，此次助农直播活动30min吸引近70万人观看，扩大了农副产品销售渠道，有效提高了农民收入，开启了南昌市扶贫助农的新模式。2019年4月9日中国慕课大会上的虚拟仿真试验第一次使用5G进行传输首次实现了往返4000km的5G超远距离通讯，网络时延控制在38ms以内。
“5G+VR”为农民在线教育培训提供了新的技术手段。“5G+VR”技术支持高清视频传输和实时互动结合虚拟现实的沉浸式体验，能有效应用于农业培训实操环节中。借助“5G+VR"技术，农业专家能远程指导果农开展剪枝、喷药、施肥等操作。修剪是果树生产管理中一项常规措施，也是果树生产技术培训中常见的培训内容。可利用手势识别体感设备让学习者获得一种更自然的虚拟交互修剪体验。“5G+VR"技术在农民培训中的应用，可加深农民对重点难点问题的理解，同时也减少了现实农田环境对农业生产实践教学的影响。
随着数字农业农村建设的深人开展，农业数据会大量增长，原有的 3G、4G网络已经不能满足数据快速传输的需求。正在蓬勃发展的5G网络技术具有超高带宽、超低时延和海量连接等特征。农业院校、研究院、农业企业农业科研人员应该将新兴的5G技术与农业生产实践有机融合，争取在未来数年内将其广泛应用于农业大数据、无人机VR等领域为数字农业农村建设提供有力的技术支撑。
山东科大集团成立于1996年，属国家高新技术企业、双软企业，参与国家标准、团体标准、行业标准起草二十多项，已获国家发明专利近二十项实用新型专利近百项，致力于“智慧农业、智能农机（北斗导航自动驾驶系统、无人驾驶系统）等项目的研发、生产，携手山东理工大学共建【数字农业技术研究院】。
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