顏家樂

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 山東，泰安 271018）

“十三五”時(shí)期，我國(guó)糧食年產(chǎn)量連續(xù)五年計(jì)劃達(dá)到12000 億斤，農(nóng)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，利用現(xiàn)代土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)、智能化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、病蟲害監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家遠(yuǎn)程決策系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)設(shè)施智能化系統(tǒng)，依托物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)打造的農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)進(jìn)一步提高了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，對(duì)提高我國(guó)糧食生產(chǎn)水平有著重大意義，為農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

1 農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)要組成

1.1 土壤狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1.1 土壤溫度檢測(cè)器 現(xiàn)代大多數(shù)土壤溫度檢測(cè)器采用電阻法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大多采用PT1000 鉑熱電阻，隨著土壤溫度的變化不斷升高，鉑熱電阻的阻值會(huì)勻速增加，具體計(jì)算公式如下所示：

R（t）＝R0（1＋At＋Bt2）

R（t）是溫度為t 時(shí)鉑熱電阻的電阻值，Ω；（t）為溫度，℃；R0是溫度為0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值，Ω；A、B為分度常數(shù)。

分度常數(shù)：A＝0.0038623139728

B＝-0.00000065314932626

PT1000厚膜鉑電阻溫度傳感器的電阻值與溫度的關(guān)系偏離所給分度表的允差不超過±（0.30+0.005｜t｜）。

FDR 型土壤濕度檢測(cè)器具有穩(wěn)定性高，設(shè)計(jì)小巧便攜，數(shù)據(jù)傳輸效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠及時(shí)監(jiān)控農(nóng)作物所在土壤的濕度情況，在土壤狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1.1.3 土壤養(yǎng)分檢測(cè)儀 在范圍內(nèi)科學(xué)采集土壤樣品，使用一定量的浸提劑提取土壤中的養(yǎng)分，再將操作后的溶液與特定顯色劑混合，根據(jù)顏色不同自動(dòng)獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。氮、磷、鉀等養(yǎng)分在植物生長(zhǎng)及成熟時(shí)期發(fā)揮著重要作用，土壤養(yǎng)分檢測(cè)儀的運(yùn)用能夠讓人們快速得到土壤中的相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)減少或增加肥料的施量，避免了肥料過少影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的問題和肥料過量引起的燒苗問題，更加適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1.2 智能灌溉系統(tǒng)

1.2.1 滴灌 滴灌是利用干管、直管和毛管構(gòu)建起的管網(wǎng)對(duì)植物根部進(jìn)行局部灌溉。滴灌作為目前推廣應(yīng)用最為廣泛的節(jié)水方式，自身具有明顯的優(yōu)勢(shì)，采用滴灌的方式可使水資源直達(dá)植物的根部，減少了地表蒸發(fā)損失過程中不必要的浪費(fèi)，滴灌所需時(shí)間較短，每小時(shí)所需水資源較少，一部分作物的水資源利用率高達(dá)95%，并且滴灌不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，減少了土壤內(nèi)部養(yǎng)分的流失。

1.2.2 噴灌 噴灌是借助水泵、管道系統(tǒng)和噴頭將水噴灑到空中，形成水滴或水霧降落到植物上的一種灌溉方式。噴灌對(duì)地形要求較小，無需建造溝渠，從而提高了土地利用率，一般增加了耕種面積的6%～10%，噴灌利用噴頭進(jìn)行灌溉，相比傳統(tǒng)的漫灌節(jié)水30%～50%，同時(shí)噴灌可以大大減少勞動(dòng)力的開銷。但是噴灌系統(tǒng)投資較大，日常維護(hù)繁瑣，更適合于淺根系作物和經(jīng)濟(jì)作物。

1.2.3 滲灌 滲灌作為滴灌的升級(jí)形式，將整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)淺埋，利用土壤的毛細(xì)管作用來達(dá)到灌溉的目的。滲灌能夠?qū)⑺苯铀腿敫鶎油寥?，減少了地面蒸發(fā)，灌溉所需的系統(tǒng)淺埋于地下，可以減少占地空間，更利于田間工作，滲灌能夠?qū)崿F(xiàn)低壓條件下供水，僅需兩塊12V電池便可滿足日常供水需要，但滲灌系統(tǒng)會(huì)造成表面土壤濕度較小，不能滿足淺根系作物生長(zhǎng)的需求，不利于幼苗的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致種子因缺水而死亡，不適于大方面推廣。

1.2.4 水肥一體化灌溉 將多組不同溫度、濕度、肥料濃度等要素下的植物生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行以局部加權(quán)線性回歸，而不采用存在欠擬合現(xiàn)象的線性回歸，允許偏差在估計(jì)時(shí)被引入，通過結(jié)果確定最佳的肥料濃度，水肥濃度一體化技術(shù)的運(yùn)用不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)水節(jié)肥的目標(biāo)，而且提高了各項(xiàng)養(yǎng)分的利用效率，在農(nóng)作物增產(chǎn)方面效益顯著。

1.3 病蟲害監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

1.3.1 誘捕害蟲 黑光燈能夠放射紫外光波(330nm～400nm)，趨光性害蟲視網(wǎng)膜上的一種色素，能夠吸收到黑光燈所發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光從而引起光反應(yīng)，引起害蟲視覺神經(jīng)的刺激，指引害蟲個(gè)體飛向光源，利用此原理誘捕害蟲至特殊儀器。

1.3.2 信息處理及傳輸 信息處理及傳輸系統(tǒng)主要是利用遠(yuǎn)紅外處理法殺死害蟲，可以避免農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體的損害，烘干倉(cāng)中害蟲進(jìn)行二次處理后進(jìn)入分散平鋪機(jī)構(gòu)，使用高清相機(jī)對(duì)害蟲個(gè)體進(jìn)行拍照，后利用AI 數(shù)據(jù)分析技術(shù)將害蟲進(jìn)行分類，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至電腦云端進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng) 在田間大棚中安裝相應(yīng)攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)狀況，采集植物的圖像并上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)，工作人員可以隨時(shí)隨地通過手機(jī)APP、電腦端分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)昆蟲檔案或數(shù)據(jù)庫(kù)，了解田間害蟲的情況和數(shù)目，更加準(zhǔn)確地對(duì)害蟲的爆發(fā)進(jìn)行防治和預(yù)警，無需再進(jìn)入大棚進(jìn)行實(shí)地查看，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚智慧管理。

1.4 農(nóng)業(yè)專家遠(yuǎn)程決策系統(tǒng)

通過互聯(lián)網(wǎng)+和計(jì)算機(jī)平臺(tái)建立線上相關(guān)的檔案或數(shù)據(jù)庫(kù)，專家通過遠(yuǎn)程會(huì)議討論，利用數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造和數(shù)據(jù)分析對(duì)當(dāng)前及未來農(nóng)田農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況、土壤情況和蟲害發(fā)生概率作出相應(yīng)判斷，通過音頻、視頻等方式反饋有關(guān)信息，指導(dǎo)當(dāng)?shù)毓ぷ魅藛T采取相應(yīng)措施，保證植物正常生長(zhǎng)。

1.5 農(nóng)業(yè)設(shè)施智能化系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備是農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要一環(huán)，傳統(tǒng)的人力播種、收割的形式已經(jīng)不能滿足日常需要，通過無人飛行器平臺(tái)、無人拖拉機(jī)、無人收割機(jī)和智能播種機(jī)器人等現(xiàn)代設(shè)備構(gòu)建起的無人播種系統(tǒng)、高效收割系統(tǒng)和智能噴藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中勞動(dòng)力的解放，推進(jìn)農(nóng)機(jī)設(shè)備自動(dòng)化、智能化、無人化發(fā)展，支撐了農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2 農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)在推廣和實(shí)踐中的問題

2.1 系統(tǒng)前期耗資大

在推廣過程中，該系統(tǒng)由于功能齊全，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致整體費(fèi)用較高，需要投入一定數(shù)額的資金，不利于在小型個(gè)體農(nóng)業(yè)戶中推廣和使用。政府應(yīng)積極推進(jìn)有關(guān)政策的實(shí)施，降低材料價(jià)格。

2.2 農(nóng)村人才短缺

改革開放以來，農(nóng)村老齡化日益嚴(yán)重，大量青年進(jìn)城務(wù)工，導(dǎo)致農(nóng)村剩余人口知識(shí)水平較低，而需要專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)所給出的土壤墑情和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)害蟲的種類進(jìn)行辨別，系統(tǒng)維修工作更需要技術(shù)水平和專業(yè)素養(yǎng)較高的操作人員來完成，相關(guān)專業(yè)人士的缺少問題是農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)在推廣過程中的又一問題。政府應(yīng)大力發(fā)展鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，鼓勵(lì)和吸引更多知識(shí)分子和有志青年回歸故鄉(xiāng)，建設(shè)鄉(xiāng)村。

2.3 系統(tǒng)后期保養(yǎng)和維修繁瑣

土壤檢測(cè)器，智能化噴灌系統(tǒng)其技術(shù)含量較高，均需要定期嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保養(yǎng)和維修，如果不能及時(shí)保養(yǎng)和維修，會(huì)影響裝置的壽命，更會(huì)影響后續(xù)整體系統(tǒng)的運(yùn)行，定時(shí)的保養(yǎng)和維修是智能化系統(tǒng)高效率完成任務(wù)的前提。

3 結(jié)語

智慧農(nóng)業(yè)是當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，由土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能灌溉系統(tǒng)、智能農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)和病蟲害監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)對(duì)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。但農(nóng)業(yè)智能化系統(tǒng)在實(shí)際推廣過程中仍存在政策尚不完善，相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)具設(shè)備價(jià)格過高，相關(guān)專業(yè)人才缺乏等問題亟待解決，相信隨著政府的支持力度增加和現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)智能化管理系統(tǒng)定會(huì)推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)蓬勃發(fā)展。