郭星星 高 潔 李惠玲

（瓜州縣林果技術(shù)服務(wù)中心，甘肅 瓜州 736100）

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起基礎(chǔ)性作用。目前，我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)迅速推進(jìn)期，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)手段在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中具有舉足輕重的作用［1］。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與感知技術(shù)融合并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，其實(shí)現(xiàn)過程主要包括傳感器信息采集、無線信號傳輸、標(biāo)準(zhǔn)化存儲、綜合統(tǒng)計(jì)分析和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控等［2］。通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)對象和過程的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。通過智能化控制終端實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境的閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高度信息化、自動化及智能化［3］。

枸杞產(chǎn)業(yè)是甘肅省瓜州縣富民增收的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，在瓜州縣農(nóng)民脫貧攻堅(jiān)中發(fā)揮著重要作用。長期以來，瓜州縣枸杞生產(chǎn)以個(gè)體農(nóng)戶自主經(jīng)營為主，由于分戶經(jīng)營模式小且散，抵御市場風(fēng)險(xiǎn)能力較弱，加之農(nóng)戶自身生產(chǎn)管理能力不足，枸杞標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、智能化生產(chǎn)仍然處于初級探索階段。2017年，瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)引進(jìn)廣州大氣候農(nóng)業(yè)科技有限公司物聯(lián)網(wǎng)智能硬件（“農(nóng)眼”智能監(jiān)測基站、蟲感知系統(tǒng)、“氣候云TMAOS”農(nóng)場管理平臺）建成智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，通過平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測與采集枸杞地圖像、土壤、氣象、病蟲害等信息，同時(shí)聘請省內(nèi)外枸杞專家和瓜州縣林果科技服務(wù)中心專業(yè)技術(shù)人員組成專家?guī)?，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)“氣候云TMAOS”，為農(nóng)戶提供技術(shù)指導(dǎo)、科技咨詢等服務(wù)，推進(jìn)枸杞標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、智能化生產(chǎn)。

1 平臺基本構(gòu)架

智慧物聯(lián)網(wǎng)云端大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺主要由“農(nóng)眼”智能監(jiān)測基站和“氣候云TMAOS”農(nóng)業(yè)操作系統(tǒng)兩大核心部分構(gòu)成。其中，“農(nóng)眼”智能監(jiān)測基站主要集成了3 個(gè)功能模塊：田間實(shí)時(shí)圖像采集、氣象監(jiān)測和土壤監(jiān)測。通過安裝在田間地頭的智能硬件，源源不斷地采集種植端的原始數(shù)據(jù)。而“氣候云TMAOS”農(nóng)業(yè)操作系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測和種植管理數(shù)據(jù)儲存到云端，經(jīng)專家分析之后把配方施肥、澆水、病蟲害防控、采收和制干等枸杞生產(chǎn)環(huán)節(jié)建議、方案直接推送給農(nóng)戶，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)種植和流程化管理，并形成生產(chǎn)端的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

1.1 數(shù)據(jù)采集分析

智慧物聯(lián)網(wǎng)云端大數(shù)據(jù)平臺利用“農(nóng)眼”智能監(jiān)測基站，全程檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、二氧化碳濃度等物理量參數(shù)。通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將參數(shù)傳入智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員綜合分析，并實(shí)時(shí)在“農(nóng)眼”APP發(fā)布土壤墑情、氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警、病蟲害防控等農(nóng)事操作信息。

1.2 預(yù)警預(yù)報(bào)

智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺通過“氣候云TMAOS”農(nóng)業(yè)操作系統(tǒng)設(shè)置和保存各個(gè)地塊的最適空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)閾值，并對設(shè)置過的閾值進(jìn)行是否啟用功能。顯示所有超出環(huán)境閾值的種植參數(shù)，并以短信形式推送給相關(guān)業(yè)務(wù)人員，使其能第一時(shí)間獲取預(yù)警信息并做出響應(yīng)。

1.3 可視化監(jiān)管

智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺集合了全方位的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)采集、存儲、分析及可視化功能模塊，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域范圍內(nèi)數(shù)據(jù)全景展示。在智能監(jiān)測系統(tǒng)的首頁，顯示的是“農(nóng)眼”安裝分布圖，左邊是區(qū)域內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度和土壤濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域色塊顯示，每15 min更新一次數(shù)據(jù)，管理者可從單品作物、行政區(qū)劃等不同維度查看區(qū)域內(nèi)氣象數(shù)據(jù)、土壤環(huán)境、種植分布等信息，也可實(shí)時(shí)查看枸杞地氣候、土壤、光照和水分等微觀種植數(shù)據(jù)［4］。

表1 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)枸杞生產(chǎn)與常規(guī)枸杞生產(chǎn)灌水施肥情況對比

表2 不同管理模式下枸杞生產(chǎn)成本

1.4 產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯

枸杞生產(chǎn)加工完成后，會在外包裝物上形成一個(gè)溯源二維碼，掃描二維碼，可得到枸杞產(chǎn)品名稱、產(chǎn)地地理環(huán)境、枸杞生長全過程（包括打藥和施肥的耕作信息、產(chǎn)地環(huán)境信息、田間實(shí)時(shí)圖像）、生產(chǎn)企業(yè)和檢測報(bào)告等信息，消費(fèi)者可根據(jù)二維碼信息開展偽劣假冒產(chǎn)品追根溯源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量安全可溯源。

1.5 移動端工作軟件“農(nóng)眼”APP

“農(nóng)眼”APP 是一款提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析及農(nóng)產(chǎn)品在線銷售等服務(wù)的手機(jī)應(yīng)用軟件。枸杞種植戶通過手機(jī)下載“農(nóng)眼”APP，鏈接智慧物聯(lián)網(wǎng)云端大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣象因子實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，便于及時(shí)了解地塊環(huán)境狀態(tài)，通過掃描溯源二維碼，即可獲得枸杞種植的全過程信息。

2 智慧物聯(lián)網(wǎng)在枸杞標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)中的應(yīng)用效果

將智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用在枸杞標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了對枸杞生長過程的全面監(jiān)測和精準(zhǔn)調(diào)控，全面提升了枸杞生產(chǎn)管理水平，降低了枸杞生產(chǎn)成本，提高了枸杞產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)而提高了杞農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)枸杞標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與常規(guī)枸杞生產(chǎn)水肥管理情況

如表1所示，枸杞常規(guī)種植區(qū)灌水6～8次，通常春季和冬季各灌水1次，667 m2灌水量為180～220 m3；夏秋季根據(jù)枸杞生長、開花、結(jié)實(shí)情況灌水三四次，667 m2灌水量為60～80 m3。枸杞常規(guī)種植區(qū)施肥三四次，通常春、秋季施基肥一兩次，施肥量為6.00～12.00 kg/株；枸杞生長季根據(jù)枸杞生長發(fā)育情況施肥一兩次，施肥量為0.48～0.52 kg/株。采取智慧物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)灌溉、施肥技術(shù)，實(shí)時(shí)采集枸杞生長發(fā)育情況，根據(jù)枸杞在不同生育期的需水量和土壤質(zhì)地，建立枸杞水肥管理模型，確定灌水、施肥時(shí)間和次數(shù)。據(jù)調(diào)查，全年灌水五六次，通常春、冬季667 m2灌水量為150～160 m3，春、秋季667 m2灌水量為50～60 m3；施肥五六次（包括春秋季施基肥、生育期追肥及葉面噴肥），基肥施肥量為9.00～15.00 kg/株，追肥施肥量為0.50～0.52 kg/株。相比常規(guī)種植，開展物聯(lián)網(wǎng)枸杞智能種植節(jié)水20.0%～37.5%，肥料有效利用率提升10%～20%。

2.2 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)枸杞標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與常規(guī)枸杞生產(chǎn)成本概算

通過應(yīng)用智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，可實(shí)現(xiàn)枸杞精準(zhǔn)生產(chǎn)管理，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益。以667 m2地塊為例（見表2），常規(guī)枸杞生產(chǎn)成本（包括肥料、灌水、農(nóng)藥、人工等）為1 170 元，應(yīng)用智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的枸杞生產(chǎn)成本（包括肥料、灌水、農(nóng)藥、人工等）為819 元，相比常規(guī)枸杞生產(chǎn)成本減少351 元，成本降低30%；相比常規(guī)枸杞生產(chǎn)，應(yīng)用智慧云端農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺667 m2枸杞產(chǎn)量增加70 kg，而且農(nóng)民勞動強(qiáng)度降低30%，病蟲害測報(bào)準(zhǔn)確率提高至100%。

3 結(jié)語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)初步建立枸杞綠色標(biāo)準(zhǔn)化種植體系、枸杞區(qū)域可視化監(jiān)管體系和枸杞產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯體系，采集枸杞從種植、采摘、加工、檢測到物流全程關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)了枸杞品質(zhì)可視化把控和監(jiān)管，為杞農(nóng)、政府涉農(nóng)部門進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖像監(jiān)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品用量計(jì)算、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)品營銷分析、產(chǎn)品溯源智能化監(jiān)管提供了依據(jù)，為瓜州縣枸杞產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、智能化、精細(xì)化發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用［5］。