基于物聯(lián)網(wǎng)的“智慧農(nóng)業(yè)”構(gòu)建探究
——以茶園灌溉系統(tǒng)為例

徐曉雨

（牡丹江師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，黑龍江牡丹江 157000）

“智慧農(nóng)業(yè)”即現(xiàn)代智慧經(jīng)濟(jì)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用和體現(xiàn)，主要包括智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代高科技智慧技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植、采摘、物流運(yùn)輸及售賣等各個環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧農(nóng)業(yè)中最常見的應(yīng)用技術(shù)，其包含了人工智能技術(shù)、通訊技術(shù)、激光掃描技術(shù)等，具有追蹤、識別、管理及監(jiān)測效用。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的“智慧農(nóng)業(yè)”概述

1.1 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢

智慧農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)是現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，在我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈升級及用戶對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的需求下，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展，必須以現(xiàn)代高科技技術(shù)引入農(nóng)田，在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時，彌補(bǔ)農(nóng)民勞動力不足的困境。我國《關(guān)于印發(fā)全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020年）的通知》指出，必須加快信息化農(nóng)業(yè)的融合程度，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備在農(nóng)村的應(yīng)用，并定下2020年物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用需占比17%的目標(biāo)。黑龍江省教育廳也在國家政策的引導(dǎo)下，開展關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用研究，為推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建提供理論支撐。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)社會價值

首先，智慧農(nóng)業(yè)的推動能夠在解放生產(chǎn)力的同時、提升農(nóng)業(yè)耕種效率。隨著我國義務(wù)教育的普及及城市化的發(fā)展，農(nóng)村滯留勞動人口不足，耕種效率低下。智能技術(shù)及無人管控手段在農(nóng)村的普及，能夠解放農(nóng)村的生產(chǎn)力到城市去，并替代農(nóng)民進(jìn)行田地的耕種管理，推動我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈的高效循環(huán)發(fā)展。其次，我國作為農(nóng)業(yè)大國，卻并非是“農(nóng)業(yè)強(qiáng)國”，對于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中的經(jīng)驗主義灌溉、燒桔梗施肥等方式，不利于土地的循環(huán)利用，不符合我國生態(tài)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)。因此，以高科技、系統(tǒng)化、科學(xué)性的智能系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，具有環(huán)保價值，對我國生態(tài)的發(fā)展具有重要意義。最后，現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)田設(shè)施中的融入，能夠調(diào)整傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。在實時聯(lián)網(wǎng)獲取農(nóng)田有效信息的同時，為農(nóng)業(yè)專家提供有機(jī)栽培、嫁接技術(shù)等農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展思路，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)科學(xué)化的有序進(jìn)行。

1.3 智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域維度較廣，從橫向來說，其應(yīng)用幾乎包含了農(nóng)業(yè)從選地、耕種到運(yùn)輸及售賣的全過程；從縱向來說，智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)管理技術(shù)，能夠應(yīng)用在農(nóng)戶的人員組織管理、食品安全加工監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品工廠人員管控方面。智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)田、園林、綠化、溫室等各類區(qū)域都有所涉及。單就農(nóng)田來說，農(nóng)田土壤元素的勘測、農(nóng)田灌溉水量的設(shè)定、農(nóng)田周圍環(huán)境的預(yù)測及農(nóng)田內(nèi)生物生長周期的控制，都能夠在智能環(huán)境監(jiān)控下實現(xiàn)。由此，智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域較廣，應(yīng)用方式多樣，且都在可視化的情況下進(jìn)行，具有安全性和權(quán)威性。茶葉作為近年來熱門的農(nóng)產(chǎn)品，用戶購買量較大，對茶葉的品質(zhì)要求較高。因此，以茶園灌溉系統(tǒng)為例，探究智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建現(xiàn)狀具有可行性。

2 以茶園灌溉系統(tǒng)為例探究智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)戶適應(yīng)程度探究

我國茶鄉(xiāng)區(qū)域性和民族性較強(qiáng)，分布地區(qū)較為分散，各個省市皆有地域性的茶種，且部分以云貴為主的偏遠(yuǎn)民族地區(qū)，茶葉生產(chǎn)量較大，但此地區(qū)農(nóng)戶對于互聯(lián)網(wǎng)的熟悉度不足，對智能設(shè)備的使用及操控具有排斥性。因此，智慧農(nóng)業(yè)在此地區(qū)進(jìn)行智能灌溉系統(tǒng)的構(gòu)建，難度較大。在地方性農(nóng)戶現(xiàn)代適應(yīng)性弱的情況下，必須進(jìn)行適度的信息化普及，在有一定智能群眾基礎(chǔ)的情況下，智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建才得以開展。由此，我國試行《關(guān)于開展信息進(jìn)村入戶試點工作的通知》及《關(guān)于開展農(nóng)民手機(jī)應(yīng)用技能培訓(xùn)提升信息化能力的通知》等政策，開始初步在農(nóng)村進(jìn)行信息網(wǎng)構(gòu)建，為智慧農(nóng)業(yè)的深度構(gòu)建打下良好的群眾基礎(chǔ)。

2.2 環(huán)境風(fēng)險預(yù)測探究

茶園灌溉系統(tǒng)，除負(fù)責(zé)對土壤及土壤內(nèi)茶葉生長進(jìn)行勘測后，自身產(chǎn)生的灌溉水量比例外；還需結(jié)合外在環(huán)境，對外在的環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險預(yù)判，以提前調(diào)整灌溉水量的大小，并且做好茶田防護(hù)措施。尤其是對于茶葉土壤沙化、堿化等自然變化可以進(jìn)行檢測和有效控制?，F(xiàn)階段農(nóng)田中的環(huán)境風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，僅能夠勘測出基本風(fēng)速和降雨量，對于突然性的暴雨、干燥、暴風(fēng)等惡劣天氣，無法做出準(zhǔn)確預(yù)判。除此之外，普通智能設(shè)備對于土壤的鎖水度、土壤病蟲卵含量及病蟲害的預(yù)測，并不具有時效性的準(zhǔn)確度，只能通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理及人工復(fù)檢進(jìn)行預(yù)測。

2.3 茶田監(jiān)測反饋探究

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對茶田灌溉后的含水量及灌溉系統(tǒng)自身的設(shè)備檢修，具有跟蹤、監(jiān)測功能，是智慧農(nóng)業(yè)構(gòu)建中保障食品質(zhì)量安全及設(shè)備安全的重要因素。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的紅外射感功能，在監(jiān)測后的反饋結(jié)果可知，目前，部分智能農(nóng)田雖然通過智能設(shè)備進(jìn)行省水灌溉，但傳統(tǒng)地面灌溉的形式下，茶田并無可循環(huán)的儲水功能，茶田的水源沒有做到最大化利用。且對于茶田的監(jiān)測，因地域通訊系統(tǒng)的信號問題，多會出現(xiàn)問題反饋滯后、監(jiān)測畫面及數(shù)據(jù)不同步的現(xiàn)象。

3 智慧農(nóng)業(yè)構(gòu)建的優(yōu)化路徑——以茶園灌溉系統(tǒng)為例

3.1 基層組別管理人員體系

基于現(xiàn)階段部分茶田農(nóng)戶對智能灌溉系統(tǒng)的熟知度較低，為提高茶園灌溉系統(tǒng)的使用率和普及率，可在農(nóng)村設(shè)置基層管理人員，對農(nóng)戶分組進(jìn)行信息化教學(xué)滲透。結(jié)合我國農(nóng)業(yè)部《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)發(fā)展的實施意見》，將各茶鄉(xiāng)農(nóng)村的歷史資料進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、智能整理，在熟知農(nóng)戶的背景下，分類管理基層農(nóng)村勞動力，從而實現(xiàn)智慧灌溉系統(tǒng)的大范圍普及。

3.2 實時通訊信號處理系統(tǒng)

針對茶田周邊環(huán)境的風(fēng)險預(yù)測精確度不足等問題，在各區(qū)域茶田旁邊設(shè)置通訊基站，以高強(qiáng)度信號覆蓋茶田灌溉區(qū)域，保障智慧農(nóng)田建設(shè)中通訊信號的穩(wěn)定度避免監(jiān)測延時等問題，還可以在茶葉罐蓋區(qū)建造儲水池，并對儲水池進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，雨季儲水、旱季灌溉。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為融合性的交叉技術(shù)，以智能灌溉系統(tǒng)與全國氣候監(jiān)測平臺進(jìn)行實時聯(lián)結(jié)。對以地震、暴風(fēng)、冰雹等難以提前預(yù)測的風(fēng)險性氣候，進(jìn)行人工智能思維下的危機(jī)預(yù)判，并在危機(jī)預(yù)判后快速形成保護(hù)茶田的預(yù)警體系。在實時通訊信號處理系統(tǒng)的保障下，茶田灌溉系統(tǒng)中的追蹤、監(jiān)測及灌溉行為都在可視化的情況下進(jìn)行，其與外界的聯(lián)絡(luò)也得以安全、穩(wěn)定進(jìn)行，全國智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建由點及面，皆可在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行跟蹤展示及宏觀調(diào)控。

3.3 智能管控精確灌溉水量

一方面，更換茶田現(xiàn)階段的智能感應(yīng)地面灌溉設(shè)備，轉(zhuǎn)而應(yīng)用智能感應(yīng)類滴灌、噴灌等設(shè)備，在能夠充分灌溉茶田的情況下，對水源進(jìn)行最大限度的節(jié)約使用功能。并根據(jù)上文環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)置雨水收集、過濾及土壤水循環(huán)系統(tǒng)，在節(jié)水的同時充分利用自然降水，節(jié)約人工降水發(fā)電下的電力資源浪費(fèi)。另一方面，將智能傳感器規(guī)律擺放在各土壤層，實時智能管控土壤吸水量及含水量，并植入人工思維，對土壤水量及補(bǔ)給進(jìn)行時時計算、精確補(bǔ)給，保障土壤質(zhì)量的最優(yōu)狀態(tài)，推進(jìn)智慧農(nóng)田的有序建設(shè)。

4 結(jié)束語

茶田灌溉系統(tǒng)的建設(shè)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智慧農(nóng)業(yè)構(gòu)建的重要環(huán)節(jié)。灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化及發(fā)展，能夠促進(jìn)我國各省市大面積復(fù)雜的農(nóng)田，在智慧農(nóng)業(yè)的政策引領(lǐng)下進(jìn)行有序構(gòu)建。通過智能設(shè)備、通訊信號的升級，以及針對農(nóng)村信息化下基層人員的素質(zhì)保障，智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的群眾基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)初步完成，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)的構(gòu)建中將會繼續(xù)深入發(fā)展，持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型。