大數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用探析*

韓二鋒 ，王智海

（浙江農(nóng)業(yè)商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，浙江 紹興 312000）

改革開放以來，我國經(jīng)歷了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，目前正朝著智慧農(nóng)業(yè)的方向發(fā)展。與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不同的是，智慧農(nóng)業(yè)擁有豐富多樣的傳感數(shù)據(jù)，集傳感、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、遠程控制于一體，能夠?qū)?shù)據(jù)進行智能化處理，擁有災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。目前，美國、德國、日本、韓國、以色列等國家的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平較高，智能化、集約化、環(huán)?；?、精準(zhǔn)化、可溯源是國外智慧農(nóng)業(yè)的典型特征。為此，我國需要進一步推動智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用，推動農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級。

1 智慧農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)

在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)處于第一層，是最為基礎(chǔ)的部分，對后期的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理具有決定性的作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，包含了農(nóng)產(chǎn)品種植、畜牧養(yǎng)殖等方面的內(nèi)容，涵蓋了資源數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)科研數(shù)據(jù)、自然災(zāi)害數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)是全方位、多領(lǐng)域的，在智慧農(nóng)業(yè)中，只有充分發(fā)掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的價值，才能為農(nóng)業(yè)決策提供指導(dǎo)[1]。

1.2 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的功能是全面采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，技術(shù)人員需要運用智能終端，對農(nóng)業(yè)各元素的數(shù)據(jù)進行實時采集[2]。在實踐中，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)通常需要運用各類感知終端，如視頻采集終端、音頻終端等，采集的信息包含了文本數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等。例如，在智能化溫室大棚蔬菜種植中，溫室當(dāng)中擁有全面的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包含了多種類型的設(shè)備，能夠拍攝溫室當(dāng)中的畫面，監(jiān)測溫室中的溫度、濕度、光照等信息，形成精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，然后運用無線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心是在大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、云存儲技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的。通過農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心，技術(shù)人員能夠提高原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量，通過數(shù)據(jù)融合，使農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)實現(xiàn)共用共享。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中心能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進行初步處理，處理手段包括清洗、去噪、集成，無用、重復(fù)的數(shù)據(jù)將被剔除，有價值的信息能夠得到整合，為后期的數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)[3]。

1.4 大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析是指應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析、可視化分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合等大數(shù)據(jù)分析方法，從農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)中獲得更多有價值的信息。通過大數(shù)據(jù)分析，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠走向智能化，系統(tǒng)可以對各類自然災(zāi)害進行預(yù)警，實現(xiàn)智能監(jiān)測、高效生產(chǎn)、環(huán)境友好、資源節(jié)約[4]。例如，在農(nóng)產(chǎn)品銷售領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠記錄用戶對各類農(nóng)產(chǎn)品的評價，掌握用戶在挑選農(nóng)產(chǎn)品時的行為習(xí)慣，把握用戶的喜好，從而提煉出最受歡迎的農(nóng)產(chǎn)品類型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供輔助。

2 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容

2.1 農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)

在智慧農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)包含了多種類型，涉及農(nóng)業(yè)種植、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和各個方面。天氣情況在農(nóng)作物的生長過程中具有十分重要的作用，只有順應(yīng)時節(jié)進行農(nóng)作物播種，科學(xué)應(yīng)對氣象災(zāi)害，才能提高農(nóng)作物產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)包含了溫度、光照強度、降雨、濕度、紫外線、大氣壓力、空氣質(zhì)量、風(fēng)速以及風(fēng)向等方面的內(nèi)容，信息數(shù)據(jù)十分龐大。通過監(jiān)測農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以更好地預(yù)測旱澇情況，科學(xué)運用水資源，對農(nóng)業(yè)進行精細化管理。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，農(nóng)戶可以直接獲得灌溉、施肥、病蟲害防治等方面的建議，結(jié)合農(nóng)作物的生長發(fā)育狀態(tài)，完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施適應(yīng)氣象變化[5]。

2.2 資源環(huán)境數(shù)據(jù)

通過應(yīng)用遙感技術(shù)，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能夠收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的資源環(huán)境數(shù)據(jù)，全面把握不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，掌握不同區(qū)域的環(huán)境問題以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適宜性。通過掌握資源環(huán)境數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員能夠更好地了解農(nóng)業(yè)環(huán)境中存在的重金屬污染、水體富營養(yǎng)化、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留等方面的信息，從而提高農(nóng)業(yè)決策的科學(xué)性，最大程度地減輕農(nóng)產(chǎn)品污染[6]。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以全面了解種植區(qū)域的資源環(huán)境，采取科學(xué)有效的措施避免農(nóng)作物污染。

2.3 生物信息數(shù)據(jù)

生物信息是反映生物運動狀態(tài)和方式的信息，是調(diào)節(jié)和控制生命活動的信號。通常情況下，人們將生物信息劃分為遺傳信息、神經(jīng)信息、感覺信息、化學(xué)信息。在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠收集農(nóng)作物的生物信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建生物信息數(shù)據(jù)庫，這對農(nóng)作物的育種具有較大幫助[7]。在應(yīng)用過程中，農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)庫能夠為技術(shù)人員提供信息錄入、查詢、統(tǒng)計等功能，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，技術(shù)人員能夠從堆積如山的數(shù)據(jù)中提取有用信息，挖掘并識別農(nóng)作物的重要基因，對農(nóng)作物的品種進行改造，甚至還能夠創(chuàng)造新的農(nóng)作物品種，滿足智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。

2.4 生長監(jiān)測數(shù)據(jù)

在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，農(nóng)作物的生長監(jiān)測數(shù)據(jù)是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的重要內(nèi)容。當(dāng)前，很多溫室大棚引入了實時監(jiān)測儀器，由機器設(shè)備對作物的生長狀態(tài)進行全天候監(jiān)測，記錄作物的生長數(shù)據(jù)。具體的生長數(shù)據(jù)包括葉綠素含量、氮素含量、葉面積指數(shù)等[8]。目前，監(jiān)測儀器的種類不斷增多，監(jiān)測點的覆蓋范圍越來越廣，農(nóng)作物的生長監(jiān)測數(shù)據(jù)成倍增長。通過監(jiān)測作物生長形式，獲取農(nóng)作物的長勢信息，并對可能出現(xiàn)的糧食短缺或盈余情況進行預(yù)測。

2.5 農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)是指運用統(tǒng)計理論與方法，對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的有關(guān)經(jīng)濟現(xiàn)象進行調(diào)查、整理、分析得出的數(shù)據(jù)資料，在國民經(jīng)濟統(tǒng)計當(dāng)中具有十分重要的作用[9]?；谥腔坜r(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)包含了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位、經(jīng)營形式、勞動力、土地面積等方面的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件統(tǒng)計，農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)的生產(chǎn)統(tǒng)計，土地利用率、農(nóng)村經(jīng)濟收入分配等方面的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益統(tǒng)計，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要價值。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用路徑

3.1 優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

在農(nóng)作物種植方面，種植人員能夠全面分析環(huán)境數(shù)據(jù)，對農(nóng)作物的總體生長形式進行預(yù)測，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能設(shè)備，制定出精準(zhǔn)的種植計劃，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)測土配方和茬口作業(yè)計劃中，提高農(nóng)作物的種植效率。例如，在水稻種植中，種植人員可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)作為基礎(chǔ)，在水稻種植初期開展智能化控制，對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行自動化管理，調(diào)控水稻生產(chǎn)環(huán)境中的濕度、溫度等，優(yōu)化水稻的生長狀態(tài)[10]。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還能夠有效預(yù)測農(nóng)作物在生長過程中可能出現(xiàn)的病蟲害，構(gòu)建“作物—環(huán)境—蟲害”三角關(guān)系模型，加強對空氣溫度、相對濕度、葉面濕潤時間的監(jiān)測，采用度日法計算每種病蟲害發(fā)生所需要的積溫，根據(jù)有效積溫和病蟲害發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，讓蟲害的發(fā)育階段可視化。在畜禽養(yǎng)殖方面，養(yǎng)殖人員同樣可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，加強對前端和后端數(shù)據(jù)的分析和研究，掌握畜禽養(yǎng)殖污染防治方面的大數(shù)據(jù)，了解畜禽的具體健康情況，優(yōu)化飼料的配比，對養(yǎng)殖場的環(huán)境進行優(yōu)化，促進畜禽健康生長。

3.2 預(yù)測市場需求

在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，農(nóng)戶可以充分利用大數(shù)據(jù)平臺預(yù)測市場需求，提前掌握消費者在需求層面的分析報告，從市場的角度對消費者的需求進行全面分析，從而按照預(yù)先的計劃開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，降低農(nóng)戶所面臨的各種風(fēng)險，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的供給和需求實現(xiàn)平衡，避免農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)過剩，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品供給和需求的銜接。大數(shù)據(jù)即大營銷，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，農(nóng)戶可以洞察消費者的行為，了解消費者的購物評價、消費目的和動機、消費態(tài)度、決策過程等，掌握消費者的偏好，農(nóng)產(chǎn)品的供需雙方能夠建立穩(wěn)定可靠的信任關(guān)系。此外，在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，大數(shù)據(jù)采集、清洗、存儲、挖掘等技術(shù)都能夠幫助農(nóng)戶對農(nóng)產(chǎn)品的市場價格進行預(yù)測，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供精準(zhǔn)的預(yù)測信息，方便農(nóng)戶在后期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中做出科學(xué)選擇。

3.3 實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品追溯

隨著智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)鏈條不斷增加，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的追蹤及監(jiān)控工作越來越重要。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，農(nóng)產(chǎn)品從種植到生產(chǎn)再到運輸、包裝、倉庫存儲、銷售，每一個環(huán)節(jié)都能得到全方位的監(jiān)控和追蹤，農(nóng)產(chǎn)品的污染問題能夠得到有效解決。農(nóng)產(chǎn)品可追溯的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化信息為基礎(chǔ)，通過收集農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)信息、質(zhì)量檢測信息、客戶的評價信息等，讓農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到保障。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源系統(tǒng)包含了生產(chǎn)管理系統(tǒng)、流通監(jiān)管系統(tǒng)、追溯反饋系統(tǒng)，涵蓋了產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的各個環(huán)節(jié)，能夠確保農(nóng)產(chǎn)品的安全。在實踐當(dāng)中，畜禽肉類、果蔬類、水產(chǎn)類、干貨類、加工食品類都能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量溯源。在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)地信息、生產(chǎn)管理人、生產(chǎn)周期等進行記錄；在加工流程跟蹤環(huán)節(jié)，系統(tǒng)能夠記錄操作人、加工檢測信息、生產(chǎn)日期等；在運輸流程跟蹤環(huán)節(jié)，系統(tǒng)能夠記錄運輸?shù)膩碓吹睾湍康牡兀浫脒\輸時間、運輸路線、運輸負(fù)責(zé)人等信息；在銷售環(huán)節(jié)，系統(tǒng)能夠記錄銷售時間、產(chǎn)品庫存信息等；在溯源查詢中，消費者能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)境信息、加工流程信息、運輸信息、銷售信息等進行溯源。

3.4 整合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的全方位整合，使農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)緊密結(jié)合起來，對農(nóng)產(chǎn)品的銷售、運輸、存儲、處理等多個環(huán)節(jié)進行轉(zhuǎn)化，使農(nóng)業(yè)發(fā)展形成“工業(yè)鏈條”，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用。在實踐當(dāng)中，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的實體經(jīng)濟能夠和大數(shù)據(jù)技術(shù)有機結(jié)合起來，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中存在的問題能夠得到解決。例如，惠農(nóng)網(wǎng)是我國領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)B2B 產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺，該平臺以農(nóng)產(chǎn)品線上交易為基礎(chǔ)，用“一張網(wǎng)”連接農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為供需雙方提供服務(wù)，同時也為政府的相關(guān)決策提供了重要參考。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的融合程度不斷加深，大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源、農(nóng)產(chǎn)品市場預(yù)測等方面能夠發(fā)揮重要作用，有利于推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著智慧化、數(shù)字化的方向進步。

4 結(jié)束語

在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)初見雛形，科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，給農(nóng)戶及消費者帶來了便利，為政府部門的決策提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)包含了氣象數(shù)據(jù)、資源環(huán)境數(shù)據(jù)、生物信息數(shù)據(jù)等方面的內(nèi)容，能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品銷售提供數(shù)據(jù)支持。在智慧農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展中，有關(guān)部門需要進一步加強大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對市場需求進行預(yù)測，全面整合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，追溯農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。