馬鈴薯信息化技術(shù)及其發(fā)展趨勢

李淑萍，李瑾，呂志輝

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，云南昆明650201）

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馬鈴薯信息化技術(shù)及其發(fā)展趨勢

李淑萍，李瑾，呂志輝

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，云南昆明650201）

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，信息技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分也在推動著經(jīng)濟的增長和社會的進步。在此背景下，我國農(nóng)業(yè)開始了從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的過程必須要依靠工業(yè)化和信息化的手段來完成，掌握農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，對于研究農(nóng)業(yè)信息問題是十分必要的。目前，信息技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)的各個領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)信息化也已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標志之一。當然，馬鈴薯信息化也屬于農(nóng)業(yè)信息化的一支，本文首先對馬鈴薯信息化內(nèi)涵及其特征進行闡述，在此基礎(chǔ)上進一步分析了馬鈴薯信息化所利用的技術(shù)，最后論述了馬鈴薯信息化的發(fā)展趨勢，將信息技術(shù)與馬鈴薯生產(chǎn)二者有機的結(jié)合，從而找出一條馬鈴薯現(xiàn)代化發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；信息技術(shù)；發(fā)展趨勢

信息技術(shù)的實現(xiàn)主要依靠微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。農(nóng)業(yè)方面的信息技術(shù)的應(yīng)用是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的過程，實質(zhì)上是對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造，通過運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S技術(shù)、智能控制技術(shù)、通信技術(shù)等多種技術(shù)，來獲得農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，利用信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展加速我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)力水平以及競爭力，加快我國農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的步伐，從而實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。

一、馬鈴薯信息化技術(shù)概述

1、馬鈴薯信息化技術(shù)概念

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一，屬茄科草本植物，具有高產(chǎn)、適應(yīng)性強、分布廣、營養(yǎng)豐富以及耐儲藏等特點，是糧、菜、飼以及用于做工原料的多用型糧食作物。塊莖是所有禾谷類作物提供熱量最高的，在人民生活中占有舉足輕重的地位。馬鈴薯加工制品中，除薯條、薯片、全粉等食物之外，還可以加工成淀粉、葡萄糖、酒精等多種工業(yè)產(chǎn)品。所以，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展，對于馬鈴薯主糧化背景下改善居民膳食結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、提高全民素質(zhì)以及帶動國民經(jīng)濟相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

馬鈴薯信息化技術(shù)是指馬鈴薯信息的采集技術(shù)（傳感、遙測、遙感、及攝像、掃描技術(shù)）、信息的處理技術(shù)（信息識別、轉(zhuǎn)換、加工和存儲技術(shù)）以及信息模擬技術(shù)于一體的技術(shù)體系。包括信息基礎(chǔ)技術(shù)、信息系統(tǒng)技術(shù)以及信息應(yīng)用技術(shù)三個層次，這三個層次相互關(guān)聯(lián)，缺一不可。開發(fā)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)信息化技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代信息技術(shù)和馬鈴薯信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是將馬鈴薯相關(guān)信息通過計算機信息采集、信息的存儲與傳輸處理、通信、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、3S（遙感技術(shù)，簡稱“RS”；地理信息系統(tǒng)，簡稱“GIS”；全球定位系統(tǒng)，簡稱“GPS”）等技術(shù)在馬鈴薯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的移植、消化、吸收、改造和集成的結(jié)果，是系統(tǒng)、高效地開發(fā)和利用馬鈴薯信息資源的有效手段。通過運用這些技術(shù)手段，能夠把馬鈴薯信息資源中有用的數(shù)據(jù)進行自動、快速、有效地采集并存儲起來，通過整理與分析，去尋找產(chǎn)業(yè)所存在的問題，繼而找出解決問題的方法。

2、馬鈴薯信息化特征

馬鈴薯屬于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，與農(nóng)業(yè)信息化特征有一定的共性，但也有所不同。

（1）馬鈴薯信息資源的充分的運用。農(nóng)業(yè)的增長從主要依賴自然資源轉(zhuǎn)向主要依賴信息資源，馬鈴薯信息技術(shù)運用使馬鈴薯產(chǎn)業(yè)相關(guān)信息的獲得以及資源的利用更加方便、精細和快捷。通過傳感、遙測和識別等技術(shù)發(fā)展成為一種遠距離和測量的信息獲取技術(shù)，地球表面的相關(guān)馬鈴薯電磁波信息就會被多種傳感接收，然后對所接收到的信息進行掃描、攝影、傳輸、處理以及整理分析，將這些信息加以充分的利用。

（2）馬鈴薯生產(chǎn)基礎(chǔ)裝備信息化。微型計算機技術(shù)的發(fā)展使得馬鈴薯田間數(shù)據(jù)的采集與高效處理成為可能，因此，很多農(nóng)業(yè)機械上運用傳感器與控制技術(shù)。隨著電子信息科技的進步，農(nóng)業(yè)裝備具有智能化的特征，更易于相互通信，直到現(xiàn)在，技術(shù)裝備有著更多的創(chuàng)新技術(shù)，提高技術(shù)裝備作業(yè)的性能；節(jié)約成本，進行環(huán)境友好型農(nóng)作；對作業(yè)過程中的精確操作；改善勞動者的操作條件以及精細農(nóng)作的智能控制等。

（3）馬鈴薯生產(chǎn)基礎(chǔ)操作自動化。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式也隨之不斷的變換。使用網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)機檢索育種者可以在任何時候通過電腦輸入新信息到數(shù)據(jù)庫，不僅可以得到自己所需農(nóng)作物的相關(guān)信息，還可以將自己所知道的信息進行分享。比如栽培階段，自動化灌溉就很大一部分的實現(xiàn)了資源的節(jié)省與優(yōu)化。要想實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)，灌溉管理自動化是其重要手段，可以實現(xiàn)水資源的有效利用。再如農(nóng)作物土壤量以及生長動態(tài)，也可以運用自動化管理來優(yōu)化資源的配置。收獲莊稼階段，運用遙感遙測技術(shù)，也能實現(xiàn)自動化控制。利用機器視覺技術(shù)來識別作物的顏色、形狀和大小，將信息反映到中央計算機。通過中央計算機的數(shù)據(jù)和情報確定作物成熟與否，如果成熟，便啟動收割機，實現(xiàn)自動化收獲莊稼。

（4）馬鈴薯產(chǎn)業(yè)經(jīng)營管理的網(wǎng)絡(luò)化。所謂網(wǎng)絡(luò)化管理，是指將原本分散的信息通過先進的技術(shù)組建成一個網(wǎng)絡(luò)來進行管理的一種管理模式。馬鈴薯管理的網(wǎng)絡(luò)化也就是建立馬鈴薯信息管理系統(tǒng)，它是在農(nóng)業(yè)信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)之上建立的基礎(chǔ)性工程。該系統(tǒng)采用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將收集到的馬鈴薯資源信息（包括馬鈴薯土壤、品種、氣象等信息）建立多種數(shù)據(jù)資源在內(nèi)的馬鈴薯信息數(shù)據(jù)庫，使馬鈴薯信息智能化，通過對馬鈴薯信息數(shù)據(jù)庫進行全方位、多方向的交流與傳播，也就是具有瀏覽器功能的信息管理系統(tǒng)，從而提高馬鈴薯生產(chǎn)及其管理的科學(xué)性、系統(tǒng)性和實用性。

（5）馬鈴薯產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的從事人員不斷增加。隨著農(nóng)業(yè)信息化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，從事農(nóng)業(yè)的人員不僅僅是農(nóng)村農(nóng)民，還包括許多的技術(shù)人員以及企業(yè)家。由于信息化的發(fā)展以及許多高新技術(shù)的運用，馬鈴薯的選種育種、播種、生長以及收獲，越來越減少了人力的投入，增加技術(shù)的投入，且實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，因此，從事馬鈴薯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人員不斷增加。

二、馬鈴薯信息化技術(shù)應(yīng)用

圖1全球定位系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

圖2地理信息系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

圖3專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

馬鈴薯信息化的技術(shù)體系是為馬鈴薯信息的獲取、處理、管理和應(yīng)用提供方法和技術(shù)支持，主要以“3S”（遙感技術(shù)，簡稱“RS”；地理信息系統(tǒng)，簡稱“GIS”；全球定位系統(tǒng)，簡稱“GPS”）（見圖1、2）技術(shù)為平臺，以信息獲取和管理為手段，對馬鈴薯資源動態(tài)變化和總體發(fā)展狀況進行實時、準確、全面的監(jiān)測、分析、評估，并提供預(yù)警和決策支持。重點發(fā)展領(lǐng)域包括馬鈴薯資源狀態(tài)與利用監(jiān)測，農(nóng)情動態(tài)與生產(chǎn)力監(jiān)測，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警，綜合空間信息管理系統(tǒng)等。為了推動馬鈴薯生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)化、標準化、規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，將3S技術(shù)與專家決策系統(tǒng)（圖3）相結(jié)合，運用于馬鈴薯的生產(chǎn)，使得馬鈴薯生產(chǎn)效率更高，成本更低，決策更加科學(xué)。

首先利用3S技術(shù)對馬鈴薯種植地區(qū)進行實時監(jiān)測，為專家系統(tǒng)的建立作數(shù)據(jù)上的積累。利用遙感與GPS技術(shù)對馬鈴薯種植區(qū)進行地形地貌與氣候條件進行信息獲取。播種期，利用3S技術(shù)實時監(jiān)測，包括對土壤肥力、不同種植區(qū)的生態(tài)、種植密度、施肥的數(shù)量與時間、病蟲害的防治等。再將所得數(shù)據(jù)錄入地理信息系統(tǒng)，得出馬鈴薯種植區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)，使得據(jù)此開發(fā)的專家系統(tǒng)更具適應(yīng)與針對性。

引進國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心的專家系統(tǒng)開發(fā)平臺PAID4.0，該平臺采用“瀏覽器/Web/數(shù)據(jù)庫”3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，以后臺數(shù)據(jù)庫管理為核心，在Web服務(wù)器上掛接服務(wù)構(gòu)件，通過前臺瀏覽器管理和運行，運行速度快、穩(wěn)定，便于系統(tǒng)管理、升級和維護。

馬鈴薯專家系統(tǒng)采用模糊加權(quán)產(chǎn)生式規(guī)則：

W1×P1，W2×P2，…Wj×Pj→Q，CF，T，Wj為加權(quán)系數(shù)，Pj為前提條件，Q為結(jié)論，CF為規(guī)則可信度，T為條件域值。前提條件P的真度設(shè)為m，公式為：m=∑Wj×T（Pj）；結(jié)論Q的真實度設(shè)為m'，公式為：m'=m∧CF，其中∧為交型運算。

推理機制為加權(quán)模糊推理，即當前提條件P的真度m大于T時，該規(guī)則被激活，得出結(jié)論Q及其真度m'，即結(jié)論可信度。根據(jù)開發(fā)平臺PAID的結(jié)構(gòu)，開發(fā)出用戶界面簡單、明了、容易操作。單機版界面主要有基本情況錄入、智能決策、基本情況查詢、決策結(jié)果查詢和馬鈴薯栽培技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)版包括決策（在線決策和高級決策）、專家論壇、在線答疑、馬鈴薯栽培知識、系統(tǒng)管理和幫助。

三、馬鈴薯信息化的發(fā)展趨勢

中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開科學(xué)信息技術(shù)，基于馬鈴薯信息化背景下馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項重要產(chǎn)業(yè)，馬鈴薯信息化是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的一項重要內(nèi)容，在中國特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的帶動下，也是實現(xiàn)馬鈴薯現(xiàn)代化的一條重要途徑。我國馬鈴薯雖然總種植面積位于世界前列，但是單產(chǎn)水平不高，馬鈴薯信息化就是充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，在馬鈴薯產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)廣泛實現(xiàn)信息化管理與服務(wù)，不斷提高馬鈴薯單產(chǎn)水平和產(chǎn)業(yè)層次，加快馬鈴薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進程。我國農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的進程較慢，尤其是在薯類方面的應(yīng)用，信息化水平有待大力提升。

1、智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的延續(xù)發(fā)展

除數(shù)據(jù)庫、管理決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)這些人們熟知并且廣泛應(yīng)用的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)之外，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)、面向?qū)ο?、多媒體及計算機視覺在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍。研究熱點包括各類媒體信息、數(shù)據(jù)表格、推理中間結(jié)果顯示、預(yù)制文本、路徑跟蹤和策略解釋等。從信息處理的環(huán)節(jié)上看，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用新的信息技術(shù)受到更多的關(guān)注。

2、不同類型技術(shù)在馬鈴薯中的交叉運用

專家系統(tǒng)由簡單向復(fù)雜發(fā)展，行業(yè)縱、橫向與其他信息技術(shù)結(jié)合是發(fā)展的必然趨勢。如RS、GPS、GIS與作物管理信息系統(tǒng)的結(jié)合、專家系統(tǒng)與模型的結(jié)合。GIS+GPS+

DSS（決策支持系統(tǒng)）的綜合作物生產(chǎn)管理集成系統(tǒng)，為馬鈴薯作物的播種、施肥、灌溉、病蟲草防治等實現(xiàn)精確管理提供技術(shù)決策支持。

3、進一步加強馬鈴薯數(shù)據(jù)共享中心的建設(shè)

我國數(shù)據(jù)中心的建設(shè)大大推動了科學(xué)數(shù)據(jù)的共享，但是距離現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的要求還相距甚遠。具體表現(xiàn)在數(shù)據(jù)來源少、質(zhì)量差、數(shù)據(jù)資源不完整、更新較慢等。在數(shù)據(jù)的加工以及服務(wù)上還處在低級階段。而且大多數(shù)據(jù)都是小麥、玉米之類作物，馬鈴薯方面數(shù)據(jù)缺乏，對于2015年提出的馬鈴薯主糧化來說，數(shù)據(jù)更是很少、陳舊。所以加強馬鈴薯數(shù)據(jù)共享中心建設(shè)是非常有必要的，應(yīng)該提供相關(guān)數(shù)據(jù)的匯集功能。

4、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)合

網(wǎng)絡(luò)信息資源將得到充分的開發(fā)，包括智能決策系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)移植、區(qū)域性農(nóng)業(yè)科技成果數(shù)據(jù)庫開發(fā)、農(nóng)業(yè)市場經(jīng)濟信息數(shù)據(jù)庫開發(fā)、區(qū)域性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)動態(tài)信息服務(wù)數(shù)據(jù)庫開發(fā)、農(nóng)業(yè)科技政策及管理書籍庫開發(fā)、農(nóng)業(yè)科技資源數(shù)據(jù)庫開發(fā)等等與智能產(chǎn)前監(jiān)控、產(chǎn)中生成電子標簽、產(chǎn)后物流可追溯、市場、超市識別、手機電子標簽查詢以及網(wǎng)絡(luò)投訴全部集成化。

四、總結(jié)

雖然我國已將信息化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是玉米、小麥等作物，逐步向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐邁進，但是我們應(yīng)該清醒地認識到信息的集成技術(shù)水平應(yīng)用還不夠高，基于今年提出的馬鈴薯主糧化政策，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域更是有待重視和提高，馬鈴薯信息化技術(shù)水平不夠高，信息技術(shù)應(yīng)用有限，還有待進一步地創(chuàng)新與加強。因此，在馬鈴薯產(chǎn)業(yè)中，應(yīng)該進一步地擴大技術(shù)規(guī)模，引入國外先進技術(shù)，將先進的信息技術(shù)與馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進行有機的結(jié)合，使我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)早日走上全方位、高水平的信息化軌道。

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（責(zé)任編輯：曉彤）