關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)生態(tài)大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)

劉海濤 張森

摘要：如今是一個(gè)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，新一代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，加快推進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。自“十一五”以來，黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)加快推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化高度重視，2005年中央一號(hào)文件提出要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃的建議》提出要加快發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、集約化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科技;平臺(tái)建設(shè)

農(nóng)業(yè)信息化時(shí)代已經(jīng)到來，智慧農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的革命性飛躍。智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果，集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無線通訊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。

1? 建設(shè)目標(biāo)

綜合利用衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、二三維大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，改變目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)化要求、信息共享缺失的局面。通過平臺(tái)建設(shè)，提供農(nóng)業(yè)信息資源三維管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和高效展示。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模智能化管理，以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)與特色種植業(yè)、農(nóng)機(jī)作業(yè)日益融合，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化、精準(zhǔn)化水平顯著提高。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能管理、分析、決策，改進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量低、投入產(chǎn)出比低的模式。

2? 主要建設(shè)內(nèi)容

2.1? 智慧農(nóng)業(yè)三維可視化管理系統(tǒng)

建立智慧農(nóng)業(yè)三維可視化管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)二維三維一體化、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用一體化管理，系統(tǒng)具有GIS功能，提供全套的數(shù)據(jù)管理技術(shù)和逼真的三維效果。滿足智慧農(nóng)業(yè)中傾斜模型、傳統(tǒng)手工模型、矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等幾大類數(shù)據(jù)的融合展示。

系統(tǒng)支持影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、人工模型、傾斜模型、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理、加載、瀏覽，主要包括數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)管理、標(biāo)繪與量測(cè)、數(shù)據(jù)查詢、多種點(diǎn)云展示模式、開挖分析、通視分析、地形剖面分析、水淹分析、緩沖區(qū)分析、拓?fù)浞治?、日照分析、天氣分析、空間特效分析等功能。

2.2? 農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)以及無線通訊技術(shù)，采取軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念，通過安裝在農(nóng)機(jī)上的作業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行作業(yè)數(shù)據(jù)的采集和傳送，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)和作業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，為農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管提供了量化依據(jù)，提升了農(nóng)機(jī)作業(yè)管理信息化水平。

建立農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)定位，準(zhǔn)確判斷作業(yè)狀態(tài)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積，農(nóng)機(jī)作業(yè)管理部門實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)進(jìn)度，農(nóng)機(jī)作業(yè)從業(yè)人員實(shí)時(shí)查詢統(tǒng)計(jì)信息。監(jiān)控平臺(tái)面向農(nóng)機(jī)管理部門、合作社和農(nóng)機(jī)大戶使用，支持?jǐn)?shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)表輸出/打印，主要功能包括農(nóng)機(jī)作業(yè)地圖、農(nóng)機(jī)作業(yè)管理、作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和歷史數(shù)據(jù)查詢等模塊。

其中農(nóng)機(jī)作業(yè)地圖實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、行駛軌跡回放和農(nóng)機(jī)地圖操作。農(nóng)機(jī)作業(yè)管理實(shí)現(xiàn)作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析和作業(yè)質(zhì)量分析。作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)報(bào)表輸出和打印，包括按各級(jí)管理部門導(dǎo)出當(dāng)季農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)，按農(nóng)機(jī)單位導(dǎo)出單日作業(yè)數(shù)據(jù)。

2.3? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)

2.3.1? 農(nóng)作物種植環(huán)境監(jiān)測(cè)

土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有重要影響。傳統(tǒng)的種植方式，無法對(duì)這些生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定量、定性分析。利用傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，通過網(wǎng)絡(luò)的將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤溫濕度、環(huán)境溫濕度、光照等生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并有效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到歷史數(shù)據(jù)庫為生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)對(duì)蔬菜種植影響的定量、定性分析提供依據(jù)。

（1）溫度數(shù)據(jù)采集

溫度數(shù)據(jù)采集分為：空氣溫度、土壤溫度，農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要適宜的溫度，溫度過高或過低都可能導(dǎo)致死亡。農(nóng)業(yè)上常用日平均溫度、月平均溫度和年平均溫度來評(píng)估作物生長(zhǎng)所需的溫度環(huán)境是否良好。溫度數(shù)據(jù)采集功能就是為溫度環(huán)境評(píng)估提供可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)。

（2）濕度數(shù)據(jù)采集

濕度數(shù)據(jù)的采集分為：空氣濕度、土壤濕度，蔬菜的種植必須在適宜的濕度環(huán)境中才能生長(zhǎng)出來，所以適宜的濕度對(duì)于蔬菜來說也是不可或缺的。

（3）光照強(qiáng)度監(jiān)測(cè)

光照是蔬菜進(jìn)行光合作用合成糖分進(jìn)行生長(zhǎng)的必要因素，一天中光照強(qiáng)度的分布情況直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，通過光照傳感器進(jìn)行光照強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)，了解光照對(duì)蔬菜在不同時(shí)間段的影響具有重要作用。

2.3.2? 智能設(shè)備控制管理

智能物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程設(shè)備控制對(duì)設(shè)備的控制實(shí)施模糊運(yùn)算和多時(shí)段目標(biāo)值控制理論：系統(tǒng)具有每天多個(gè)時(shí)間段的獨(dú)立目標(biāo)溫度、目標(biāo)濕度、目標(biāo)風(fēng)速、目標(biāo)風(fēng)向設(shè)定，相鄰目標(biāo)值間軟性過渡，防止環(huán)境參數(shù)的突變對(duì)作物的傷害。

2.3.3? 農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測(cè)

利用數(shù)據(jù)庫和作物病蟲害預(yù)測(cè)模型庫提取預(yù)警信息，以反距離插值方式繪制結(jié)果預(yù)警圖，預(yù)警結(jié)果以不同 的著色警示，并以短信、電子郵件、電子顯示屏等方式向農(nóng)戶、種植大戶、農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)等發(fā)布預(yù)警信息，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)某一時(shí)段內(nèi)病蟲害向其他區(qū)域飛行擴(kuò)散情況的模擬。

2.3.4? 農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)

運(yùn)用平臺(tái)強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)與分析工具，建立洪澇監(jiān)測(cè)、干旱監(jiān)測(cè)以及高溫?zé)岷ΡO(jiān)測(cè)等災(zāi)害監(jiān)測(cè)模型，對(duì)獲取到的監(jiān)測(cè)區(qū)域的遙感影像和地面觀測(cè)資料進(jìn)行分析處理，提取溫度、降水量、日照等氣象要素，計(jì)算出災(zāi)害類型、受災(zāi)面積、受災(zāi)等級(jí)、災(zāi)情分布等災(zāi)害相關(guān)信息，并生成各種災(zāi)害監(jiān)測(cè)專題圖，使相關(guān)人員更直觀掌握災(zāi)情狀況，為災(zāi)害的應(yīng)急防御提供依據(jù)。

2.3.5? 農(nóng)業(yè)資源“一張圖”

農(nóng)業(yè)資源“一張圖”是遙感影像、農(nóng)田地塊數(shù)據(jù)、土壤現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、畜牧養(yǎng)殖、漁業(yè)水產(chǎn)、基礎(chǔ)地理，以及遙感監(jiān)測(cè)等多源信息的集合?！耙粡垐D”管理農(nóng)業(yè)資源，采取多源、多級(jí)、多專題數(shù)據(jù)管理模式，以農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、土壤現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局?jǐn)?shù)據(jù)庫為核心，逐步建立健全農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、土壤監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、畜牧養(yǎng)殖、養(yǎng)殖水產(chǎn)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)、病蟲害監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建多專題的農(nóng)業(yè)“一張圖”數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)“一張圖”管理農(nóng)業(yè)資源。

2.4? 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系緊跟“互聯(lián)網(wǎng)+”步伐，運(yùn)用包裝產(chǎn)品”一品一碼”實(shí)現(xiàn)智慧化管理，打通多系統(tǒng)無縫銜接，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品營(yíng)銷。

2.4.1? 企業(yè)信息管理

對(duì)企業(yè)的基本信息進(jìn)行添加和管理，具體包括企業(yè)概況、生產(chǎn)區(qū)信息、生產(chǎn)區(qū)塊信息進(jìn)行采集登記。

（1）企業(yè)管理：包括企業(yè)名稱、企業(yè)地址、所屬區(qū)域、注冊(cè)商標(biāo)、負(fù)責(zé)人照片、組織結(jié)構(gòu)代碼證、營(yíng)業(yè)執(zhí)照、企業(yè)介紹等。

（2）基地管理：包括基地名稱、負(fù)責(zé)人、聯(lián)系電話、面積（畝）、平面圖等信息。

3.4.2? 投入品管理

主要功能是對(duì)企業(yè)的投入品進(jìn)行管理，包括投入品采購(gòu)環(huán)節(jié)、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)以及使用環(huán)節(jié)等信息進(jìn)行記錄和管理。具體包括投入品采購(gòu)管理、庫存管理、使用記錄三個(gè)模塊內(nèi)容。

（1）投入品采購(gòu)管理：記錄企業(yè)實(shí)時(shí)采集種苗、化肥、農(nóng)藥等投入品的采購(gòu)信息：包括投入品名稱、類型、單位、規(guī)格、采購(gòu)訂單編號(hào)、采購(gòu)數(shù)量、責(zé)任人、采購(gòu)日期、采購(gòu)商、采購(gòu)時(shí)間、供應(yīng)商、生產(chǎn)廠家、可上傳采購(gòu)單等憑證等。

（2）投入品庫存管理：通過該功能可以查詢和統(tǒng)計(jì)倉庫里剩余投入品的庫存數(shù)量。

（3）投入品使用記錄：記錄員在投入品使用管理功能中詳細(xì)記錄投入品的日常使用信息，并及時(shí)更新投入品的生產(chǎn)檔案數(shù)據(jù)。使用記錄具體包括投入品使用的產(chǎn)品批次號(hào)、產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)區(qū)、投入品編號(hào)、投入品類型、投入品名稱、單位、表單名稱、數(shù)量、使用時(shí)間、使用人等信息。

2.4.3? 生產(chǎn)管理

種植過程的信息記錄管理，包括種植計(jì)劃、投入品施用信息、農(nóng)事操作信息、采收信息等。

2.4.4? 加工包裝管理

主要用于對(duì)加工信息、包裝信息、貯藏信息進(jìn)行管理。

（1）加工信息：包括工廠名稱、人員姓名、加工工藝、產(chǎn)品批次號(hào)、關(guān)聯(lián)批次、并可上傳相關(guān)操作圖片。

（2）包裝信息：添加包裝記錄，記錄產(chǎn)品包裝的所有信息，具體包括包裝場(chǎng)所、包裝材料、包裝形式、箱件要求、包裝日期、包裝數(shù)量、包裝規(guī)格、身份起止碼、并可上傳相關(guān)操作圖片。

（3）貯藏信息：包括倉庫庫存信息管理、入庫管理、出庫管理等，并可上傳相關(guān)操作圖片。

2.4.5? 檢測(cè)管理

檢驗(yàn)管理員通過該功能記錄產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)的自檢及抽檢信息，支持相關(guān)檢測(cè)報(bào)告的上傳。主要包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品批次號(hào)、檢測(cè)日期、檢測(cè)方式（自檢、外檢進(jìn)行選擇）、檢測(cè)依據(jù)/項(xiàng)目、檢測(cè)結(jié)果（符合、不符合進(jìn)行選擇）。

2.4.6? 銷售管理模塊

記錄銷售時(shí)的銷售記錄，包括農(nóng)產(chǎn)品的銷售流向等信息。在發(fā)生質(zhì)量安全問題時(shí)，能通過生產(chǎn)批次信息及時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品召回或其他處置;還可對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量等信息，可根據(jù)田塊、品種、時(shí)間、產(chǎn)量、銷量等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

2.4.7? 農(nóng)產(chǎn)品追溯查詢

（1）Web 查詢：建立追溯查詢網(wǎng)站，通過輸入追溯號(hào)碼，點(diǎn)擊查詢按鈕，可以查詢到追溯產(chǎn)品的企業(yè)信息、產(chǎn)品信息、批次信息與生產(chǎn)檔案信息等全部?jī)?nèi)容。

（2）二維碼掃描查詢：消費(fèi)者可以通過手機(jī)等掃描工具對(duì)產(chǎn)品的二維碼進(jìn)行掃描，可以查詢到追溯產(chǎn)品的企業(yè)信息、產(chǎn)品信息、批次信息、生產(chǎn)檔案和檢測(cè)信息等全部?jī)?nèi)容。

（3）觸摸屏及其它終端查詢：在超市或者批發(fā)市場(chǎng)等場(chǎng)所，消費(fèi)者可以通過觸摸屏及其他終端方式進(jìn)行產(chǎn)品查詢，可以查詢到追溯產(chǎn)品的企業(yè)信息、產(chǎn)品信息、批次信息與生產(chǎn)檔案信息等全部?jī)?nèi)容。

3? 建設(shè)成效

3.1? 整合共享農(nóng)業(yè)信息資源數(shù)據(jù)

農(nóng)業(yè)信息資源體系分支多、數(shù)據(jù)量龐大，信息資源共享是智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，可以有效地避免重復(fù)建設(shè)及信息孤島的出現(xiàn)。結(jié)合二三維大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)信息資源可視化管理，農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域信息化服務(wù)全覆蓋，助推農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展。

3.2? 增強(qiáng)農(nóng)業(yè)精細(xì)化管控能力

綜合利用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)和設(shè)施設(shè)備，對(duì)農(nóng)業(yè)資源要素、生產(chǎn)過程、時(shí)空方位及生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行感知、診斷、決策，開展農(nóng)業(yè)地塊精細(xì)提取、耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)、作物長(zhǎng)勢(shì)及生長(zhǎng)環(huán)境持續(xù)監(jiān)測(cè)、重大動(dòng)植物疫情防控、災(zāi)害預(yù)警、農(nóng)情信息動(dòng)態(tài)等服務(wù)，精準(zhǔn)指導(dǎo)全省智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

3.3? 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程追溯管理

逐步形成農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈，農(nóng)業(yè)監(jiān)管、決策更加精準(zhǔn)、及時(shí)、高效，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全更加有保障。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)行業(yè)管理信息資源集成共享應(yīng)用，全面實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)品牌農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)投入品溯源。

參考文獻(xiàn)

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