智慧物聯網在枸杞標準化生產中的應用效果評價

郭星星 高 潔 李惠玲

（瓜州縣林果技術服務中心，甘肅 瓜州 736100）

我國是一個農業(yè)大國，農業(yè)在我國經濟發(fā)展中起基礎性作用。目前，我國農業(yè)正處于從傳統(tǒng)農業(yè)向現代農業(yè)迅速推進期，農業(yè)物聯網作為新一代信息技術手段在農業(yè)現代化進程中具有舉足輕重的作用［1］。農業(yè)物聯網是指物聯網技術在農業(yè)領域的應用，將傳感器技術、計算機網絡技術與感知技術融合并應用于農業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，其實現過程主要包括傳感器信息采集、無線信號傳輸、標準化存儲、綜合統(tǒng)計分析和遠程實時監(jiān)控等［2］。通過農業(yè)物聯網可以實現對農業(yè)對象和過程的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。通過智能化控制終端實現對農業(yè)環(huán)境的閉環(huán)控制，從而實現農業(yè)生產的高度信息化、自動化及智能化［3］。

枸杞產業(yè)是甘肅省瓜州縣富民增收的重要支柱產業(yè)之一，在瓜州縣農民脫貧攻堅中發(fā)揮著重要作用。長期以來，瓜州縣枸杞生產以個體農戶自主經營為主，由于分戶經營模式小且散，抵御市場風險能力較弱，加之農戶自身生產管理能力不足，枸杞標準化、精細化、智能化生產仍然處于初級探索階段。2017年，瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)引進廣州大氣候農業(yè)科技有限公司物聯網智能硬件（“農眼”智能監(jiān)測基站、蟲感知系統(tǒng)、“氣候云TMAOS”農場管理平臺）建成智慧云端農業(yè)大數據平臺，通過平臺實時監(jiān)測與采集枸杞地圖像、土壤、氣象、病蟲害等信息，同時聘請省內外枸杞專家和瓜州縣林果科技服務中心專業(yè)技術人員組成專家?guī)欤\用數據分析系統(tǒng)“氣候云TMAOS”，為農戶提供技術指導、科技咨詢等服務，推進枸杞標準化、精細化、智能化生產。

1 平臺基本構架

智慧物聯網云端大數據監(jiān)測平臺主要由“農眼”智能監(jiān)測基站和“氣候云TMAOS”農業(yè)操作系統(tǒng)兩大核心部分構成。其中，“農眼”智能監(jiān)測基站主要集成了3 個功能模塊：田間實時圖像采集、氣象監(jiān)測和土壤監(jiān)測。通過安裝在田間地頭的智能硬件，源源不斷地采集種植端的原始數據。而“氣候云TMAOS”農業(yè)操作系統(tǒng)，將物聯網監(jiān)測和種植管理數據儲存到云端，經專家分析之后把配方施肥、澆水、病蟲害防控、采收和制干等枸杞生產環(huán)節(jié)建議、方案直接推送給農戶，實現了科學種植和流程化管理，并形成生產端的數據閉環(huán)。

1.1 數據采集分析

智慧物聯網云端大數據平臺利用“農眼”智能監(jiān)測基站，全程檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養(yǎng)分、二氧化碳濃度等物理量參數。通過數據傳輸系統(tǒng)將參數傳入智慧云端農業(yè)大數據平臺，經專業(yè)技術人員綜合分析，并實時在“農眼”APP發(fā)布土壤墑情、氣象預報、災害預警、病蟲害防控等農事操作信息。

1.2 預警預報

智慧云端農業(yè)大數據平臺通過“氣候云TMAOS”農業(yè)操作系統(tǒng)設置和保存各個地塊的最適空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度等環(huán)境參數閾值，并對設置過的閾值進行是否啟用功能。顯示所有超出環(huán)境閾值的種植參數，并以短信形式推送給相關業(yè)務人員，使其能第一時間獲取預警信息并做出響應。

1.3 可視化監(jiān)管

智慧云端農業(yè)大數據平臺集合了全方位的農業(yè)大數據采集、存儲、分析及可視化功能模塊，實現了區(qū)域范圍內數據全景展示。在智能監(jiān)測系統(tǒng)的首頁，顯示的是“農眼”安裝分布圖，左邊是區(qū)域內空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度和土壤濕度實時數據區(qū)域色塊顯示，每15 min更新一次數據，管理者可從單品作物、行政區(qū)劃等不同維度查看區(qū)域內氣象數據、土壤環(huán)境、種植分布等信息，也可實時查看枸杞地氣候、土壤、光照和水分等微觀種植數據［4］。

表1 應用物聯網枸杞生產與常規(guī)枸杞生產灌水施肥情況對比

表2 不同管理模式下枸杞生產成本

1.4 產品質量安全可追溯

枸杞生產加工完成后，會在外包裝物上形成一個溯源二維碼，掃描二維碼，可得到枸杞產品名稱、產地地理環(huán)境、枸杞生長全過程（包括打藥和施肥的耕作信息、產地環(huán)境信息、田間實時圖像）、生產企業(yè)和檢測報告等信息，消費者可根據二維碼信息開展偽劣假冒產品追根溯源，實現產品質量安全可溯源。

1.5 移動端工作軟件“農眼”APP

“農眼”APP 是一款提供農業(yè)生產環(huán)境監(jiān)控、數據分析及農產品在線銷售等服務的手機應用軟件。枸杞種植戶通過手機下載“農眼”APP，鏈接智慧物聯網云端大數據監(jiān)測平臺，可實現環(huán)境氣象因子實時監(jiān)測和控制設備的遠程操作，便于及時了解地塊環(huán)境狀態(tài)，通過掃描溯源二維碼，即可獲得枸杞種植的全過程信息。

2 智慧物聯網在枸杞標準化生產中的應用效果

將智慧云端農業(yè)大數據平臺應用在枸杞標準化生產中，實現了對枸杞生長過程的全面監(jiān)測和精準調控，全面提升了枸杞生產管理水平，降低了枸杞生產成本，提高了枸杞產量和品質，進而提高了杞農經濟效益。

2.1 應用物聯網枸杞標準化生產與常規(guī)枸杞生產水肥管理情況

如表1所示，枸杞常規(guī)種植區(qū)灌水6～8次，通常春季和冬季各灌水1次，667 m2灌水量為180～220 m3；夏秋季根據枸杞生長、開花、結實情況灌水三四次，667 m2灌水量為60～80 m3。枸杞常規(guī)種植區(qū)施肥三四次，通常春、秋季施基肥一兩次，施肥量為6.00～12.00 kg/株；枸杞生長季根據枸杞生長發(fā)育情況施肥一兩次，施肥量為0.48～0.52 kg/株。采取智慧物聯網精準灌溉、施肥技術，實時采集枸杞生長發(fā)育情況，根據枸杞在不同生育期的需水量和土壤質地，建立枸杞水肥管理模型，確定灌水、施肥時間和次數。據調查，全年灌水五六次，通常春、冬季667 m2灌水量為150～160 m3，春、秋季667 m2灌水量為50～60 m3；施肥五六次（包括春秋季施基肥、生育期追肥及葉面噴肥），基肥施肥量為9.00～15.00 kg/株，追肥施肥量為0.50～0.52 kg/株。相比常規(guī)種植，開展物聯網枸杞智能種植節(jié)水20.0%～37.5%，肥料有效利用率提升10%～20%。

2.2 應用物聯網枸杞標準化生產與常規(guī)枸杞生產成本概算

通過應用智慧云端農業(yè)大數據平臺，可實現枸杞精準生產管理，提升農業(yè)生產管理水平，降低農業(yè)生產成本，不斷提高經濟效益。以667 m2地塊為例（見表2），常規(guī)枸杞生產成本（包括肥料、灌水、農藥、人工等）為1 170 元，應用智慧云端農業(yè)大數據平臺的枸杞生產成本（包括肥料、灌水、農藥、人工等）為819 元，相比常規(guī)枸杞生產成本減少351 元，成本降低30%；相比常規(guī)枸杞生產，應用智慧云端農業(yè)大數據平臺667 m2枸杞產量增加70 kg，而且農民勞動強度降低30%，病蟲害測報準確率提高至100%。

3 結語

利用物聯網技術，在瓜州縣布隆吉鄉(xiāng)初步建立枸杞綠色標準化種植體系、枸杞區(qū)域可視化監(jiān)管體系和枸杞產品質量安全可追溯體系，采集枸杞從種植、采摘、加工、檢測到物流全程關鍵信息，實現了枸杞品質可視化把控和監(jiān)管，為杞農、政府涉農部門進行數據分析、圖像監(jiān)控、農業(yè)生產投入品用量計算、區(qū)域產業(yè)結構統(tǒng)計、產品營銷分析、產品溯源智能化監(jiān)管提供了依據，為瓜州縣枸杞產業(yè)現代化、智能化、精細化發(fā)展起到了積極的促進作用［5］。