我國現(xiàn)代農業(yè)信息技術及其集成應用

韓靜瑤

摘 要：隨著科學技術的越來越發(fā)達和普及化，在信息技術極大地改善了人類的生產與生活的同時對于各行各業(yè)的發(fā)展都起到了積極的推動作用。我國是一個農業(yè)超級大國，但從整體來看，我國的農業(yè)生產方式相比發(fā)達國家還比較落后，如果不加以整治這將會制約了我國農業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。伴隨著我國的新農村新經濟建設，推動農業(yè)生產的發(fā)展成為了如今的首要任務。在這一背景下，通過運用計算機信息技術領域等相關知識，將會更有利于我國的農業(yè)現(xiàn)代化的轉變，從而提升我國農業(yè)的整體生產水平，促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文意在學習了解科學的農業(yè)信息技術在我國農業(yè)上的應用現(xiàn)狀，通過對具體應用實例的分析，總結其中的寶貴經驗，利于日后對于我國信息化農業(yè)的更好發(fā)展。

關鍵詞：農業(yè)生產;現(xiàn)代化;計算機信息技術

中圖分類號：S-3文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730004

緒論

近年來，以計算機科學為中心的信息技術在中國農業(yè)領域取得了顯著的進步，農業(yè)生產和農業(yè)現(xiàn)代化也在蓬勃發(fā)展。隨著信息技術的擴展和發(fā)展，計算機信息技術的迅速進步，信息科學的猛烈勢頭，也為我國的農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展帶來了機遇和挑戰(zhàn)[1]。如今世界上的發(fā)達國家都已經正在全面啟動現(xiàn)代化農業(yè)的發(fā)展，所以作為發(fā)展中國家的我們也不能落后，農業(yè)信息化早己成為當今農業(yè)的關鍵和標桿[2]，

它也將成為我國21世紀農業(yè)發(fā)展的重要方向，將成為現(xiàn)代農業(yè)國家的主要力量結構，并且占據(jù)著我國現(xiàn)代農業(yè)的主導地位和未來。

1 我國現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代農業(yè)是將現(xiàn)代技術裝備起來的，結合我國國情及發(fā)展情況，我國的農業(yè)科學家和專家提出了“可持續(xù)農業(yè)”的觀點[3]。農業(yè)是國家經濟的基礎，農業(yè)的發(fā)展將直接關系到社會經濟的發(fā)展[4]。

自20世紀以來，在國家政策的鼓勵，農業(yè)產業(yè)快速發(fā)展[5]，農業(yè)技術和基礎設施建也穩(wěn)步提升，為我國現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展和建設奠定了堅實的基礎[6]。與此同時，我國的現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展還存在一些問題。

1.1 農民商業(yè)化意識不強

目前，在我國大多數(shù)農業(yè)生產者中，尤其是普通農民這類人群，多為知識薄弱者。對交易形式、商業(yè)知識缺乏了解和認識，而且通常只會盲目地跟隨當前的市場形式，這往往會導致供應過剩[7]。而我國是一個農業(yè)生產大國，對于農產品銷售問題乃是重中之重，然而當前的形式很可能會導致一個國家的生產和銷售鏈出現(xiàn)問題。不能即時反饋市場的動態(tài)信息，不適應當前市場的發(fā)展。另外，有時候農業(yè)廠家很難找到較好的銷售渠道，導致銷售停滯不前[8]。

1.2 保障機制投入不夠

在中國，農業(yè)加工的持續(xù)性模式尚未完全形成，流通市場的主要是基本產品和初級產品，附加值并沒有得到完全發(fā)揮。所以提高農產品的質量，增加產品多樣性和市場競爭的附加值是我們當前需要進行的必要任務。在此基礎上，產品市場的唯一性可以通過建立良好的產品形象和客戶滿意度來實現(xiàn)[9]。

各級政府要把重點真正的放在建設基礎設施和發(fā)展農村社會企業(yè)、國家教育事業(yè)、農村文化和固定投資等各方面，提高農村政府的收入。牢記“三農”機制，并施行，讓投資穩(wěn)定增長，積極調整財政支出，調整固定資產的投資結構和基礎結構以及貸款投放的結構，每年對于農業(yè)中心的投資應適應市場的需求，盡快創(chuàng)造出穩(wěn)定的農村建設的資金來源[10]。

2 農業(yè)信息技術

我國目前農業(yè)信息技術應用的主要內容為：我國農業(yè)信息的骨架結構主要是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和農業(yè)信息管理系統(tǒng)為主體地位，與3S技術 （GPS、GIS、RS）、專家系統(tǒng)（ES）相結合，決策支持系統(tǒng)技術（DSS）作為平臺將它們全部連接，實現(xiàn)其整體的操作功能[11]。

對于農業(yè)信息技術而言，獲取信息成為整個農業(yè)現(xiàn)代化的關鍵一步，整合并利用農業(yè)資源，環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境保護，防災防控，在這些方面我國也取得了不少有價值的寶貴研究經驗，為中國農業(yè)信息也做出了重要貢獻[12]。

2.1 農業(yè)數(shù)據(jù)信息平臺技術

農業(yè)動態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是農業(yè)系統(tǒng)技術、信息、交易平臺和發(fā)展基礎的一個綜合體。詳細的農業(yè)知識儲存資料為消費者提供了持續(xù)不斷的視頻監(jiān)控互動，顯示出農業(yè)生產過程、加工、物流和運輸?shù)乃兄匾h(huán)節(jié)，通過其信息技術平臺進行生產和運輸，并將生產過程從土地轉移到餐桌上的記錄全部一覽無余;還能幫助連鎖機構、農歷企業(yè)及其他渠道客戶群實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的可持續(xù)優(yōu)良發(fā)展，為中國農業(yè)實現(xiàn)網絡信息一體化、方便快捷化的現(xiàn)代服務。

2.2 作物模擬技術

目前農業(yè)信息技術的應用中，作物模擬技術是其主要組成部分。該項技術主要是與植物、科學技術、電腦緊密結合工作，并且基本利用分析總結作物生長數(shù)據(jù)而抽象處理數(shù)據(jù)，形成相應的活動模型[13]。作物模擬技術不僅可以幫助操作人員快速便捷的觀察農作物的生長動態(tài)及進一步的優(yōu)化決策， 同時，該技術還具有一定的教育作用，可以用于對于后續(xù)的學生試驗模擬中進行講解，從教育理念上思想上培養(yǎng)“精準農業(yè)”的發(fā)展。

小麥栽培的最終決定是采用植物模擬技術的一個重要例子。由于傳統(tǒng)的小麥植物需要3～5a研究數(shù)據(jù)來測量出一種能夠用于指導的實驗的有效數(shù)據(jù)，這樣做會使小麥的滯后性受到阻礙，而小麥的生長數(shù)據(jù)也不能及時用于實驗[14]。但是作物模擬技術的出現(xiàn)可以直接利用小麥栽培當?shù)氐臍庀蟓h(huán)境資料等進行分析，減少了時間耗損的成本，獲得的所需數(shù)據(jù)不僅是為了確保小麥作物的準確性，而且優(yōu)化了他們在農作物的年調節(jié)行為，相關人員還可以使用當年的小麥決策來訓練其它活動化較強的作物運動調節(jié)模式[2]。

2.3 農業(yè)專家系統(tǒng)技術

農業(yè)專家系統(tǒng)是一種新型的計算機技術，它使用的是集成到信息農業(yè)領域的專業(yè)知識庫[15]。它的出現(xiàn)不是偶然的，而是必然產生的結果。專家系統(tǒng)是一個知識平臺，其中包括數(shù)據(jù)庫（反映系統(tǒng)內部和外部的狀態(tài)）和程序（作為核心），經常會出現(xiàn)在農業(yè)專家系統(tǒng)中的有數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫知識、思維機器、解釋部分、知識銀行，這些被稱為專家系統(tǒng)的5個大腦[16]。如圖1所示。

簡單地說，農業(yè)專家模擬系統(tǒng)是模仿人的思維模式給出的評估決策力的人工智能知識庫，運用表示、推理、知識獲取等技術模擬人類的思維[17]，使用它那就相當于一個領域的農業(yè)專家的專業(yè)知識、儲備和匯總各種豐富的知識和農業(yè)領域的長期技術，以及積累了許多寶貴經驗，并通過各種數(shù)據(jù)參數(shù)和數(shù)學數(shù)據(jù)模型等培訓，最終建立起各種計算機專家的軟件系統(tǒng)[18]。

對于診斷病蟲害的防治，如果由操作員直接開出病蟲的處方的話，這就要求該操作人員必須具備豐富的專業(yè)植物基礎知識和寶貴的實戰(zhàn)經驗，還需要閱讀瀏覽大量資料，這樣做需要耗費大量的人力資源和時間，而且無法及時滿足農戶的需要。然而專家系統(tǒng)只需要把這些資料存儲進數(shù)據(jù)庫，編譯成簡單的操作系統(tǒng)，就可以迅速達到想要的目的，從而讓病蟲害在最佳防治時期得到救治并且得出最佳的方案供用戶參考[19]。

2.4 多媒體技術與3s技術

用計算機技術把文字、聲音、圖像、圖形等多種媒體結合起來，進行加工處理形成多媒體技術。這種技術可以動態(tài)地傳播農業(yè)信息，掌握農業(yè)技術，為農業(yè)生產社會奠定基礎，也有利于農業(yè)技術的迅速普及，提高農民文化素質[20]。

智慧農業(yè)的發(fā)展，一個最顯著的特征就是利用信息技術手段控制農業(yè)生產精確性。GPS、GIS、RS的融合發(fā)展，形成一個強大而完整的系統(tǒng)來收集和處理空間，是快速收集農業(yè)數(shù)據(jù)的重要手段，也為農業(yè)生產提供了有力的技術支持[21]。

在精細的農業(yè)中土壤信息主要包括水質、氮、磷、鉀、有機物質，GPS主要用于確定農田地區(qū)土壤信息的位置，然后將不同的有機物質和病蟲害的位置分布結合起來，這些信息有助于灌溉、化肥和噴灑農作物。此外，在飛機、播種機、田地里可以安裝一個GPS的原型裝置進行農藥位置的精確噴灑。另外，用GPS還可以進行收割，將其安裝在農場工具，并設置導航裝置，因為該設備的位置坐標可以精確地確定，提供三維的位置和精確的時間[22]。為了達到上述的功能，GPS需要與農場機器結合在一起使用，確定確切的地點、自動導航任務的位置和測量地形情況。在精確定位位置的功能中，農業(yè)機器可以將需要的肥料送到植物需要的地方，并可以將殺蟲劑噴到正確的地方。它不僅有助于增加生產，還有助于減少肥料和殺蟲劑的消耗。

3 集成應用案例分析

3.1 農業(yè)數(shù)字圖書館

目前，中國最著名的農業(yè)數(shù)字圖書館是由中國農業(yè)科學研究院、農業(yè)信息研究所建立的農業(yè)數(shù)字圖書館[23]。

通過使用多種移動互聯(lián)網和新通信技術，使用戶更方便的通過計算機或手機終端查詢圖書信息。與此同時，大數(shù)據(jù)技術也在圖書館中廣泛使用，通過對用戶查詢相關數(shù)據(jù)的分析，為各種數(shù)字化農業(yè)圖書館的發(fā)展提供更多的支持[24]。

3.2 農業(yè)生態(tài)觀光園

憑借坐落在浙江地區(qū)，氣候宜人舒適，照明充足，充沛的降雨、空氣濕度、雨季同步變化，十分適宜作物的生長，這一得天獨厚的地理條件，溫嶺星星曙光生態(tài)農業(yè)觀光園是一個集合生產、游憩休閑、普及教育、旅游生態(tài)、休閑生活的現(xiàn)代農業(yè)綜合園區(qū)。

生態(tài)農業(yè)觀光園中的大棚柑橘智能化種植是目前比較完備的科技生態(tài)園區(qū)，其園區(qū)技術內容主要涉及有農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、水肥一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、農事管理、物聯(lián)網控制中心、作物模擬技術等。

3.2.1 傳感器技術

園區(qū)中的農業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)通過溫度和濕度傳感器，可以實時收集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。當環(huán)境參數(shù)異常時，會自動發(fā)送報警信息，系統(tǒng)可以智能開始與風扇連接，與加濕器、遮光棚等設備一起工作。另外，用戶也可以通過網站或手機應用對其進行遠程調節(jié)。

3.2.2 水肥一體化灌溉系統(tǒng)

園區(qū)中的水肥一體化灌溉技術，是根據(jù)用戶的需求而開發(fā)出來的綜合灌溉系統(tǒng)，其系統(tǒng)可以自動控制灌溉數(shù)量、化肥消耗、化肥濃度、堿性酸度等，該系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅使用了大量的感官技術，而且在精確灌溉和化肥中使用中與3S技術具有十分密切協(xié)調配合，通過傳感器的精準定位達到讓每一株作物都能得到養(yǎng)分進行生長[25]。

3.2.3 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

園區(qū)里建立的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，可以讓用戶通過多媒體技術進行網訪問站或移動應用程序的訪問，從而監(jiān)控到整個溫室的環(huán)境。用戶了解生態(tài)柑橘園的情況也可以通過在線終端設備（如智能手機）訪問視頻系統(tǒng)。正是因為這種視頻監(jiān)控技術的出現(xiàn)，才讓消費者和園區(qū)管理人員在處理農產品和實時監(jiān)控食品安全方面取得了良好的進展。

3.2.4 模擬作物生長技術

為了便于參觀者交流學習，園區(qū)內還設有作物生長模型，通過作物模擬技術模擬農作物生長的全過程，讓參觀者通過電子屏幕，或者手機APP隨時隨地可以不分時間不分季節(jié)參觀到作物生長的過程，用于更好的農業(yè)學習和知識拓展[26]。

3.2.5 物聯(lián)網技術

園區(qū)中的物聯(lián)網技術除了對于整體園區(qū)的把控，人們還可以通過柑橘上的條形碼或者二維碼，通過手機APP進行識別，查找到柑橘從播種到收獲再到運輸?shù)娜^程，讓百姓們買到放心的柑橘。其中柑橘的生長狀況和環(huán)境，可以通過園區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)向消費者們展示。當然，伴隨著物聯(lián)網的監(jiān)控和追溯下，不僅是為了保護好消費者的知情權，更是對農作物生長，運輸方面的一種自發(fā)的監(jiān)督機制。生產廠家或者企業(yè)也可以通過這種全透明的操作過程給自己起到一定的警示作用，督促自己在任何一個環(huán)節(jié)都不能松懈[27]。

4 總結

隨著社會的進步和發(fā)展，信息科技在這個世界有著不可替代的影響力。信息技術也不僅會以單一的形式出現(xiàn)，它們會集成在一起共同完成人類的需求。對于人們來說要學會不斷創(chuàng)新，為這個社會營造出一個良好的創(chuàng)新氛圍。這個世界一切事物都是科技化信息化的，農業(yè)科學信息技術也將會充分發(fā)揮其應有的意義和作用，更快更好地幫助人們的農業(yè)生產生活，提高生產效率，為農業(yè)貢獻出重要的一份力量。