趙 青

(河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，鄭州 451191)

0 引言

隨著計算機技術(shù)的逐漸提高及在各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用，目前，世界農(nóng)業(yè)信息化水平已經(jīng)基本實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫開發(fā)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化遠程監(jiān)控等階段[1-2]，美國及日本在農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)方面的研究位于世界領(lǐng)先水平，擁有著強大的信息化技術(shù)和高度發(fā)達的經(jīng)濟市場支撐，引領(lǐng)著世界農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。

我國農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)起步相對較晚，但是發(fā)展速度較快，目前我國已經(jīng)有超過1 700家農(nóng)業(yè)信息運行網(wǎng)站，基本覆蓋農(nóng)業(yè)信息化的各個方面[3]。但是我國農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)仍然存在農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，大部分農(nóng)村地區(qū)不會使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)還處于初級階段，農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展較為落后。未來我國應(yīng)該積極引進國外先進經(jīng)驗和技術(shù)措施，基于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際國情，不斷進行技術(shù)改革與創(chuàng)新，逐步發(fā)展適合我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化管理技術(shù)和手段，逐步建立完善的農(nóng)業(yè)信息管理措施與農(nóng)業(yè)信息傳播體系，建立完善的田間互聯(lián)網(wǎng)管理設(shè)施，推動信息化技術(shù)在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效運用[4-6]。

1 核心技術(shù)及重要性

1.1 農(nóng)業(yè)信息化核心技術(shù)

農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)主要基于傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、無線通信技術(shù)等建立農(nóng)田信息采集系統(tǒng)、農(nóng)田遠程控制技術(shù)、可視化管理技術(shù)、病蟲害預(yù)警技術(shù)等(圖1)。

圖1 農(nóng)業(yè)信息化核心技術(shù)

1.2 農(nóng)業(yè)信息化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要性

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要，隨著信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不斷應(yīng)用，極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高農(nóng)戶經(jīng)濟收入。

1.2.1 提高農(nóng)業(yè)機械自動化及智能化水平

傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)及人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械作業(yè)中的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機械通過安裝自動診斷和自動報警模塊，可以依靠自動化信息處理技術(shù)對周邊環(huán)境及干擾條件進行自行處理，降低農(nóng)業(yè)機械的故障發(fā)生率，極大地降低勞動強度，提高農(nóng)業(yè)工作效率。

1.2.2 提高作物管理水平

田間信息化設(shè)備可以及時、準確地反饋作物生長信息及環(huán)境信息，讓農(nóng)戶遠程也可以及時地了解作物長勢。結(jié)合人工智能技術(shù)還可以進行作物產(chǎn)量預(yù)測，作物產(chǎn)量的預(yù)測結(jié)果對于發(fā)展我國糧食生產(chǎn)、穩(wěn)定市場經(jīng)濟、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)及優(yōu)化田間種植及管理措施具有重要的指導(dǎo)意義[5-6]。

1.2.3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建

以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，將人、計算機、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品進行全面聯(lián)通與信息交互，其本質(zhì)是通過獲取作物生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品信息與產(chǎn)品流通信息進行實時更新與記錄，通過平臺電子追溯信息可快速掌握產(chǎn)品基本情況、鎖定問題產(chǎn)品流向、明確追溯責(zé)任主體，保障了消費者和生產(chǎn)者的合法權(quán)益，可以保障糧食安全。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)田信息采集及遠程控制系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)主要包括遠程控制端、中央處理器、信息數(shù)據(jù)處理單元、分布于農(nóng)田各節(jié)點處的溫度傳感器、濕度傳感器及土壤pH值傳感器等部分，通過A/D轉(zhuǎn)換器連接信息數(shù)據(jù)處理單元，信息數(shù)據(jù)處理單元通過ZigBee模塊基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)連接中央處理器，中央處理器連接數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，遠程控制端通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與中央處理器連接通信，進而實現(xiàn)田間數(shù)據(jù)的采集、存儲與遠程運輸。農(nóng)田遠程控制技術(shù)可以實現(xiàn)農(nóng)作物參數(shù)實時在線測量?；谵r(nóng)田信息采集系統(tǒng)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的變化，實現(xiàn)遠端監(jiān)控，通過手機端，用戶可以遠程自動控制農(nóng)田環(huán)境設(shè)備，如自動灌溉系統(tǒng)、風(fēng)機、頂窗等,讓用戶足不出戶遠程控制溫室設(shè)備。還可以進行遠程自動設(shè)置，讓整個農(nóng)田設(shè)備隨環(huán)境參數(shù)變化而自動工作，比如當土壤濕度不足時，田間灌溉系統(tǒng)自動開始澆水。

2.2 病蟲害預(yù)警系統(tǒng)

病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要由五部分組成，分別是蟲情信息自動采集傳輸設(shè)備、農(nóng)作物病菌孢子自動捕捉培養(yǎng)系統(tǒng)、農(nóng)田小氣候自動采集傳輸設(shè)備、農(nóng)田環(huán)境遠程實時監(jiān)測設(shè)備、農(nóng)林生態(tài)遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)，各部分主要功能如表1所示。

表1 病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)各部分功能

2.3 農(nóng)田無線通信技術(shù)

傳統(tǒng)農(nóng)田作物的生長狀況監(jiān)測，不但要耗費大量的人力，而且不能夠做到實時監(jiān)控，如果采用有線測控系統(tǒng)，則需要鋪設(shè)光纖或者電纜，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，降低了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。隨著傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)及嵌入式技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實時監(jiān)測、感知和采集監(jiān)控區(qū)域的信息，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后發(fā)送給終端用戶，目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。以田間溫濕度遠程監(jiān)控為例展示了農(nóng)田無線通信技術(shù)主要組成及工作原理(圖2)。

圖2 農(nóng)田無線通信技術(shù)主要組成及工作原理

3 發(fā)展建議

3.1 加快農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

目前，我國農(nóng)業(yè)信息技術(shù)普及程度較低，計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)在部分地區(qū)普及也較為落后，加之缺乏相應(yīng)的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)指導(dǎo)，因此，限制了信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，部分地區(qū)計算機等基礎(chǔ)設(shè)備較為落后，農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)設(shè)施較為薄弱。為了同步提升信息化技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，應(yīng)加強農(nóng)田標準化建設(shè)，發(fā)展農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與裝備的建設(shè)，為信息化技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用提供一個良好的應(yīng)用平臺，如農(nóng)業(yè)機械化裝備、田間水利裝備、田間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、田間傳感器技術(shù)及相關(guān)電子基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用。

3.2 健全農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系，提升農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)水平

建立農(nóng)產(chǎn)品溯源體系，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、大數(shù)據(jù)等互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)走向成熟應(yīng)用階段，加強生產(chǎn)主體農(nóng)藥、化肥實名制購銷管理，大幅提高農(nóng)業(yè)農(nóng)村職能部門對投入品經(jīng)營的監(jiān)管能力。種植業(yè)、水產(chǎn)業(yè)及禽蛋、水果等基地檢測準出農(nóng)產(chǎn)品，信息由二維碼呈現(xiàn)，生產(chǎn)經(jīng)營者賦碼錄入產(chǎn)品信息，監(jiān)管者、消費者隨時隨地掃碼查詢，方便快捷，提高企業(yè)的主體責(zé)任意識，保障消費者權(quán)益及糧食安全。

3.3 加強政策扶持與科研資金投入

我國農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)相對起步較晚，其核心技術(shù)，如計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)等發(fā)展相對較為落后，因此，相關(guān)政府及高校教育部門應(yīng)加大科研資金投入，積極引進相關(guān)的設(shè)備與人才。另一方面，政府應(yīng)加大補貼政策與資金投入，降低農(nóng)戶的投入成本，促進信息化技術(shù)在各個地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速應(yīng)用與發(fā)展。積極投入相關(guān)技術(shù)推廣與應(yīng)用，組織技術(shù)隊伍下鄉(xiāng)指導(dǎo)與培訓(xùn)，在進行田間應(yīng)用時，循序漸進地向農(nóng)戶介紹各類信息技術(shù)的使用，當農(nóng)戶在種植過程中出現(xiàn)問題時及時糾正，促進農(nóng)業(yè)信息化新技術(shù)更快得到農(nóng)戶認可和使用，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率和農(nóng)戶經(jīng)濟收益，推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)快速、高效地發(fā)展。

4 結(jié)論

隨著計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等的快速發(fā)展及應(yīng)用，我國農(nóng)業(yè)自動化、智能化程度不斷提升。農(nóng)業(yè)信息化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的主要內(nèi)容及發(fā)展目標，是一個動態(tài)發(fā)展的過程，主要包括農(nóng)業(yè)田間管理信息化技術(shù)、農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)控及農(nóng)產(chǎn)品流通信息化等關(guān)鍵內(nèi)容，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、銷售及流通各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)高效、智能及可持續(xù)發(fā)展。因此，對農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的核心內(nèi)容及應(yīng)用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析，提出在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施不完善、相關(guān)技術(shù)人才缺失等都限制了農(nóng)業(yè)信息化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在我國不同地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展水平差異較大，針對以上問題，提出未來農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的主要發(fā)展方向與研究重點。研究結(jié)果可為提升我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化水平提供理論參考。