時間:2024-03-01 14:55:20
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇精準農(nóng)業(yè)技術,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
調查問卷是研究的基礎,調查問卷的設計直接關系到收集數(shù)據(jù)的真實性,并且還能夠影響到研究的結果。所以,調查問卷的設計是一個重要環(huán)節(jié),調查問卷的設計主要是通過閱讀大量相關文獻資料、綜合了解精準農(nóng)業(yè)的相關技術和研究成果基礎上,結合黑龍江墾區(qū)精準農(nóng)業(yè)技術應用特點而設計。調查從2013年5月至2013年7月,以調查問卷的方式對黑龍江墾區(qū)北安管理局遜克農(nóng)場和紅色邊疆農(nóng)場農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術現(xiàn)狀進行全面細致的調查研究,為了確保調查數(shù)據(jù)真實有效,采用訪談的方式對農(nóng)戶進行調查。調查的內容全面,包括農(nóng)戶的基本情況、農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術的基本情況、考察農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術的認知和需求情況。此次調查共走訪109戶,發(fā)放問卷109份,回收問卷109份。
1.2農(nóng)戶的基本情況
1.2.1農(nóng)戶的性別、年齡、家庭人口規(guī)模和文化程度情況調查主要以男性為主,占到83.49%,女性為16.51%。從家庭人口規(guī)模上來看,3口人及以下的農(nóng)戶占32.11%,4口人和5口人分別占44.04%和17.43%,6口人及以上的占6.42%。從年齡結構上看,30歲以下占到7.34%,30~39歲之間的占到59.63%,40~49歲之間占到30.28%,50歲以上的占2.75%(如表2)。如圖1所示,農(nóng)戶的初中文化程度占67.89%,小學文化程度占5.50%,高中和大專分別占15.60%和11.01%,從以上數(shù)據(jù)可以得出,農(nóng)戶文化教育程度普遍偏低,主要集中在初中文化程度。
1.2.2農(nóng)戶的家庭收入現(xiàn)狀從農(nóng)戶家庭收入情況上看,農(nóng)戶家庭收入在10萬元以下占40.37%,10~20萬元占24.77%,20~30萬元占13.76%,30~40萬元占12.84%,40萬元以上的占8.26%。
1.2.3農(nóng)戶的家庭收入來源從家庭收入來源結構上看,種植業(yè)的收入占75.23%,養(yǎng)殖業(yè)的收入占3.67%,經(jīng)商收入占6.42%,外出打工的占10.09%,其他收入途徑占4.59%,從以上數(shù)據(jù)可以得出,種植業(yè)是農(nóng)戶主要的收入來源。
1.2.4農(nóng)戶農(nóng)機經(jīng)營現(xiàn)狀如圖4所示,農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)水平較高,而且在種植業(yè)上普遍使用了精量播種技術。在與農(nóng)戶訪談時了解到,農(nóng)戶家里有兩臺或兩臺以上的拖拉機,是由于農(nóng)業(yè)機械補貼實施辦法出臺后,農(nóng)戶將小型拖拉機(40馬力以下)更換成大中型拖拉機及配套的農(nóng)機具,多數(shù)農(nóng)戶家里的小型拖拉機處于閑置狀態(tài),甚至有一些等著報廢,只有個別農(nóng)戶的小型拖拉機還從事農(nóng)田作業(yè)或者跑運輸。
1.2.5農(nóng)戶耕地面積從農(nóng)戶耕地情況上看,10hm2以下的占37.61%,10~20hm2占22.94%,20~30hm2占16.31%,30~40hm2占13.97%,40hm2以上的占9.17%。1.2.6農(nóng)戶關注的信息如表4所示,農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)政策的信息關注最高,所占比例為30.19%,其次是氣象農(nóng)情信息關注的比例為27.36%,產(chǎn)品市場信息關注比例占20.75%,相比之下,不被農(nóng)戶關注的信息是休閑娛樂和勞務需求。在與農(nóng)戶訪談過程中了解到,農(nóng)戶現(xiàn)在種地的費用越來越高,這幾年的自然災害頻繁發(fā)生,使得農(nóng)戶主動去關注農(nóng)業(yè)政策和氣象農(nóng)情。
2農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術的認知和需求情況
2.1農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術的認知情況
農(nóng)戶中有84.40%的農(nóng)民不知道什么是精準農(nóng)業(yè)技術,沒有聽說過精準農(nóng)業(yè)技術。對于精準農(nóng)業(yè)技術里的自動導航技術、播種監(jiān)控技術和GPS面積儀,有77.98%農(nóng)戶對其有一定的了解,只有2.75%從來沒聽說。由此可以得出,農(nóng)戶不了解精準農(nóng)業(yè)技術,甚至有的農(nóng)戶都沒有聽說過精準農(nóng)業(yè)技術,但是農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術里的個別一個或兩個技術有一定的了解,在精準農(nóng)業(yè)技術里,農(nóng)戶對自動導航技術、播種監(jiān)控技術和GPS面積儀都有一定的了解。
2.1.1農(nóng)戶獲取精準農(nóng)業(yè)技術信息的途徑對于農(nóng)戶獲取精準農(nóng)業(yè)技術信息的途徑,有96.23%的農(nóng)戶是通過農(nóng)場(或者農(nóng)業(yè)相關部門)的推薦獲得的。在農(nóng)戶訪談過程中了解到,由于農(nóng)場條件的限制和自身文化水平的原因,通過農(nóng)場(或者農(nóng)業(yè)相關部門)的推薦獲得的相關精準農(nóng)業(yè)技術信息的可信度高;只有3.77%的農(nóng)戶是通過互聯(lián)網(wǎng)獲取精準農(nóng)業(yè)技術信息,多數(shù)農(nóng)戶利用互聯(lián)網(wǎng)主要關注時事政治和娛樂。由此可以得出,農(nóng)戶通過農(nóng)場(或者農(nóng)業(yè)相關部門)推薦獲取的精準農(nóng)業(yè)技術信息具有一定的局限性。
2.1.2農(nóng)戶沒有使用精準農(nóng)業(yè)技術的原因如表5所示,目前農(nóng)戶沒有精準農(nóng)業(yè)技術的原因包括:缺少資金占53.77%,缺少技術占20.75%,信息獲取不暢占16.89%,耕地太少占8.59%??梢缘贸?,農(nóng)民沒有使用精準農(nóng)業(yè)技術主要因素是缺少資金。在與農(nóng)戶訪談過程中了解到,由于農(nóng)場地處偏遠,目前市場上銷售精準農(nóng)業(yè)技術設備多數(shù)是國外的技術產(chǎn)品,普遍購置價格高、操作性復雜,而且零部件更換的費用昂貴,這些已經(jīng)超出了農(nóng)戶所能接收的范圍。
2.2農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術的需求情況
2.2.1農(nóng)戶所關注的精準農(nóng)業(yè)技術對于農(nóng)戶所關注的精準農(nóng)業(yè)技術,如圖5所示,有89.91%的農(nóng)戶會關注自動導航技術和播種監(jiān)控技術,有55.96%的農(nóng)戶會關注GPS面積儀,只有12.31%的農(nóng)戶(種植水稻的農(nóng)戶或打算種植水稻的農(nóng)戶)關注土地精平技術;通過對變量施肥和變量農(nóng)藥噴灑技術的介紹,農(nóng)戶考慮減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本和環(huán)境因素,對變量施肥和變量農(nóng)藥噴灑技術也非常感興趣,變量施肥技術和農(nóng)藥變量噴灑技術吸引了10.53%和6.58%的農(nóng)戶關注。在與農(nóng)戶訪談過程中了解到,農(nóng)戶對自動導航技術和播種監(jiān)控技術關注率高是因為目前能夠給他們帶來可觀的經(jīng)濟效益。在農(nóng)戶中有31.20%的農(nóng)民使用過自動導航技術、播種監(jiān)控技術和GPS面積儀,有47.06%的農(nóng)戶是自己單獨購置使用自動導航技術和播種監(jiān)控技術,其中包括31.87%的農(nóng)戶是自有資金購置使用,有5.28%的農(nóng)戶是借款購置使用,有62.85%的農(nóng)戶是貸款購買使用;農(nóng)戶中使用的GPS面積儀都是自己購置;有23.53%的農(nóng)民是與別人合伙購置使用;有29.41%的農(nóng)戶是農(nóng)機手,給別人開車的時候使用過自動導航技術和播種監(jiān)控技術。
2.2.2農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術考慮的因素農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術主要考慮的是:價格占34.91%,相關售后服務占27.36%,工作效率占13.21%,使用的方便性占12.26%,功能和性能占12.26%(如表6)??梢缘贸?,農(nóng)民在使用精準農(nóng)業(yè)技術的時候主要考慮的因素是價格和相關的售后服務,在與農(nóng)戶訪談過程中了解到,農(nóng)戶使用的精準農(nóng)業(yè)技術設備普遍存在價格高、設備零部件更換費用昂貴的現(xiàn)象,而且農(nóng)場地處偏遠,精準農(nóng)業(yè)技術售后服務不夠完善。
2.2.3農(nóng)戶接受精準農(nóng)業(yè)技術培訓的意向從表7可以得出,對于組織精準農(nóng)業(yè)技術的培訓,有80.19%的農(nóng)戶表示愿意接受精準農(nóng)業(yè)技術培訓,對于參加精準農(nóng)業(yè)技術培訓,農(nóng)戶的積極性非常高,而且學習精準農(nóng)業(yè)技術能夠給他們帶來經(jīng)濟效益,農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術很感興趣。有19.81%的農(nóng)戶表示不愿意參加精準農(nóng)業(yè)技術培訓,他們認為自己的耕地都是農(nóng)場“統(tǒng)一”管理,不需要自己再去學習精準農(nóng)業(yè)技術,也沒有時間去參加精準農(nóng)業(yè)技術的培訓。
2.2.4農(nóng)戶購置精準農(nóng)業(yè)技術的意向如表8所示,對于使用精準農(nóng)業(yè)技術,有26.41%的農(nóng)戶表示是可以購置使用,他們認為使用精準農(nóng)業(yè)技術收益超出了它的成本,不僅會給他們帶來經(jīng)濟效益,而且還可以讓他們去發(fā)展其他的產(chǎn)業(yè)。有29.25%的農(nóng)戶表示不愿意購置使用精準農(nóng)業(yè)技術,農(nóng)戶認為購置使用精準農(nóng)業(yè)技術的投資較高,而且手頭沒有充裕的資金去購置,再加上現(xiàn)在農(nóng)場都“統(tǒng)一”管理,自己沒有必要再去購置使用精準農(nóng)業(yè)技術設備。有44.34%的農(nóng)戶表示會根據(jù)精準農(nóng)業(yè)技術價格等情況再做決定,因為農(nóng)戶把錢都投入到種植業(yè)上,沒有購置精準農(nóng)業(yè)技術設備的資金,而且購置精準農(nóng)業(yè)技術的投資較高、回報周期長,所以農(nóng)戶會根據(jù)精準農(nóng)業(yè)技術價格等情況再做決定。
3精準農(nóng)業(yè)技術推廣存在的問題
3.1精準農(nóng)業(yè)技術設備成本過高,農(nóng)民缺乏購置的資金
與農(nóng)戶訪談時了解到,有71.69%農(nóng)戶手中有借款或者是貸款現(xiàn)象。對于農(nóng)戶來說,農(nóng)業(yè)種植費用越來越高,農(nóng)戶的資金大多都投入到種植業(yè)上,農(nóng)戶手里沒有資金去購置精準農(nóng)業(yè)技術設備,而且精準農(nóng)業(yè)技術投入的資金較高,回報周期長,普通的農(nóng)戶沒有能力去購置使用精準農(nóng)業(yè)技術,再加上農(nóng)場對購置精準農(nóng)業(yè)技術的補貼力度不夠完善,農(nóng)戶購置時還得去銀行貸款或者親朋好友那去借錢,由于農(nóng)場地處偏遠,精準農(nóng)業(yè)技術的售后服務費用昂貴,已經(jīng)超出了農(nóng)戶所能接收的范圍。
3.2農(nóng)戶缺乏對精準農(nóng)業(yè)技術全面的了解
調查結果顯示,農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術不了解,甚至有的農(nóng)戶都沒有聽說過精準農(nóng)業(yè)技術,但是農(nóng)戶對精準農(nóng)業(yè)技術里的個別幾個技術有一定的了解,而且目前農(nóng)場組織的培訓種類單一,農(nóng)場安排什么培訓,農(nóng)戶就跟著學什么,主要集中在農(nóng)業(yè)理論方面,幾乎沒有組織關于精準農(nóng)業(yè)技術的培訓,同時,農(nóng)戶渴望對精準農(nóng)業(yè)技術了解和學習。
3.3精準農(nóng)業(yè)技術售后服務體系不健全
目前,黑龍江墾區(qū)應用的精準農(nóng)業(yè)主要技術完全依賴于引進國外先進的技術設備,設備安裝及使用費用較高,而且農(nóng)場距離售后服務點遠,在農(nóng)忙時精準農(nóng)業(yè)技術設備出現(xiàn)故障,售后服務人員不能第一時間趕到進行修理,甚至會出現(xiàn)無法聯(lián)系上售后服務人員,造成售后服務不夠完善,而且精準農(nóng)業(yè)技術設備更換零部件費用昂貴。
4促進精準農(nóng)業(yè)技術推廣的對策
4.1完善對精準農(nóng)業(yè)技術的補貼政策,降低精準農(nóng)業(yè)技術生產(chǎn)成本國家出臺了一系列的支農(nóng)惠農(nóng)的政策,應該在實施過程中不斷的補充調整完善,并提高偏遠地區(qū)的補貼比例,同時還應該提供低息貸款、健全基金及貼息方式,以充分調動農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術的積極性。農(nóng)場還應該降低精準農(nóng)業(yè)技術設備的作業(yè)收費,使之降低農(nóng)戶生產(chǎn)成本,吸引農(nóng)戶使用精準農(nóng)業(yè)技術設備作業(yè),為農(nóng)戶提供一些對精準農(nóng)業(yè)技術設備購置使用的優(yōu)惠政策和相應的補貼,引導和扶持農(nóng)戶購置使用精準農(nóng)業(yè)技術設備。
4.2加強對精準農(nóng)業(yè)技術宣傳力度,完善精準農(nóng)業(yè)技術的培訓農(nóng)場及農(nóng)業(yè)相關部門應加大資金的支持力度,積極組織好精準農(nóng)業(yè)技術宣傳工作,加強對農(nóng)戶精準農(nóng)業(yè)技術相關知識的培訓和技術指導,重點提高農(nóng)戶精準農(nóng)業(yè)技術的意識、實用技能和經(jīng)營能力,通過精準農(nóng)業(yè)示范區(qū),帶動農(nóng)戶的積極性,讓他們全面的了解精準農(nóng)業(yè)技術對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境的深刻影響,同時充分利用好冬閑時間,從實際情況出發(fā),有計劃的開展培訓工作。對農(nóng)戶的培訓要以精準農(nóng)業(yè)技術的實際操作規(guī)程、使用方法和維修技巧為主,讓農(nóng)戶掌握精準農(nóng)業(yè)技術的知識和技能應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。在農(nóng)場建立推廣辦公室,農(nóng)戶都可以去推廣辦公室獲取錄像、CD等精準農(nóng)業(yè)技術相關資料。農(nóng)場應該為農(nóng)戶提供技能培訓的公共實訓基地,并且能夠引導農(nóng)戶利用互聯(lián)網(wǎng)獲取相關的精準農(nóng)業(yè)技術的信息,讓網(wǎng)絡在農(nóng)場發(fā)揮出它的作用。
4.3完善精準農(nóng)業(yè)技術服務體系,提高技術人員技術水平企業(yè)應該提高售后服務人員的自身文化素質,掌握操作高科技設備的能力,緊抓住技能培養(yǎng)、技術交流等環(huán)節(jié),強化技能操作訓練,規(guī)劃和指導好高技能人才服務人員的建設。建立電話支持服務、現(xiàn)場維護和修理,優(yōu)化售后服務站,以保證精準農(nóng)業(yè)技術設備出現(xiàn)故障時,能夠第一時間趕到進行處理。創(chuàng)新培養(yǎng)企業(yè)技能人才,在具備條件的農(nóng)場,建立布局合理、技能含量高、面向黑龍江墾區(qū)的技術服務站。同時,國家應該增加研究費用,加大對精準農(nóng)業(yè)技術的自主研發(fā),創(chuàng)新國產(chǎn)化,提高各個科研單位的積極性。讓專家和農(nóng)民面對面的接觸,加快農(nóng)業(yè)實用技術以及農(nóng)業(yè)高新技術的轉化速度和效率。農(nóng)場還應進一步加強農(nóng)業(yè)技術推廣力度,針對農(nóng)民的具體需求,有針對性的進行推廣。
近7年,兵團精準農(nóng)業(yè)技術體系經(jīng)歷了從核心技術的提出到試驗、示范,從單項技術的開發(fā)到多項技術的集成創(chuàng)新,從小面積推廣到大面積應用,最終形成了一個完整的體系。
兵團精準農(nóng)業(yè)技術體系來源于3個方面。第一是繼承和發(fā)展了兵團已經(jīng)實施的種植業(yè)十大主體技術和棉花高密度高產(chǎn)栽培技術;第二是引進、吸收國內外的農(nóng)業(yè)先進科學技術和裝備;第三是兵團科技人員和干部職工自己創(chuàng)新的科學技術和裝備。經(jīng)過5年的試驗、示范、培訓、推廣,到2004年,兵團總結形成了包含精準農(nóng)業(yè)核心技術體系、精準農(nóng)業(yè)技術指標體系、精準農(nóng)業(yè)技術規(guī)程體系和精準農(nóng)業(yè)技術裝備體系的4個子系統(tǒng)構筑的比較完善的兵團精準農(nóng)業(yè)技術體系,給新疆和兵團農(nóng)業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。2004年,此項成果經(jīng)農(nóng)業(yè)部專家組鑒定,獲得兵團科技進步一等獎。
精準農(nóng)業(yè)技術體系的核心是精準農(nóng)業(yè)六項技術,包括精準種子工程技術、精準播種技術、精準灌溉技術、精準施肥技術、精準收獲技術、田間作物生長及環(huán)境動態(tài)監(jiān)測技術。它以精準灌溉和精準施肥為核心,以精準監(jiān)測為保證,以精準播種為接口,前接精準種子,后接精準收獲,將六大精準農(nóng)業(yè)技術組裝成一個貫穿作物生產(chǎn)全過程的有機整體。
兵團精準農(nóng)業(yè)技術體系由4個子系統(tǒng)構成,其中精準農(nóng)業(yè)六項技術是體系的核心,提出干什么的問題;精準農(nóng)業(yè)技術指標體系是考核精準農(nóng)業(yè)六項技術是否“精準”的定量指標;精準農(nóng)業(yè)技術規(guī)程體系用于規(guī)范精準農(nóng)業(yè)六項技術實施過程中的技術操作,保證精準農(nóng)業(yè)定量指標的實現(xiàn);精準農(nóng)業(yè)技術裝備體系是支撐精準農(nóng)業(yè)六項技術準確實施的關鍵裝備。4個子系統(tǒng)相輔相成,互相促進,構成缺一不可的完整體系。
二、推廣精準農(nóng)業(yè)技術體系的主要經(jīng)驗和做法
l.開展農(nóng)業(yè)“兩高、一優(yōu)、一低”豐產(chǎn)攻關活動,加大行政推動及技術服務力度。一是每年組織兩次全兵團范圍的農(nóng)業(yè)新科學新技術推廣應用現(xiàn)場會,現(xiàn)場觀摩兵團精準農(nóng)業(yè)技術的新進展和典型經(jīng)驗;二是每年于棉花生產(chǎn)的關鍵時期,組織有關專家赴基層開展3次技術咨詢、指導服務活動、一次專項技術調研和一次高產(chǎn)田檢查驗收工作;三是組織石河子大學、塔里木大學、新疆農(nóng)墾科學院的有關專家和技術人員到基層團場長期蹲點搞技術服務和培訓。
2,產(chǎn)、學、研結合,積極鼓勵創(chuàng)新,組織精準農(nóng)業(yè)技術聯(lián)合攻關。一是產(chǎn)、學、研相結合,積極發(fā)揮兵團兩校一院和師農(nóng)科所技術人才密集的優(yōu)勢,引導其與基層團場緊密合作,在精準農(nóng)業(yè)六項技術的試驗、示范到大面積推廣的各個環(huán)節(jié),展開聯(lián)合技術攻關和技術創(chuàng)新活動,解決了一個又一個技術難題,形成了一批技術成果和具有自我知識產(chǎn)權的產(chǎn)品;二是注重及時總結提高基層職工和技術人員的創(chuàng)新實踐。
3.積極引進國外先進技術和設備,并逐步消化、吸收,實現(xiàn)國產(chǎn)化。積極引進國外先進技術和先進裝備,豐富了精準農(nóng)業(yè)技術的內容,拓寬了思路。如為實現(xiàn)機械采棉,引進了美國迪爾公司和凱斯公司的采棉機240臺,并積極與貴州航空工業(yè)集團公司合作,在石河子建廠進行采棉機國產(chǎn)化攻關。為了提高精準種子加工水平,積極引進美國、丹麥等國外先進的種子精選加工設備,對兵團17條種子加工生產(chǎn)線進行改造,使棉花種子田間發(fā)芽率達到92%以上,為精準播種技術的大面積推廣打好了基礎。
4.大力開展宣傳和培訓工作,使精準農(nóng)業(yè)技術深入人心。一是兵團于每年年底召開一次精準農(nóng)業(yè)技術研討會,每年編印一本《兵團精準農(nóng)業(yè)技術研討會論文集》,及時總結當年兵團精準農(nóng)業(yè)技術推廣的經(jīng)驗;二是近幾年陸續(xù)編印了《精準農(nóng)業(yè)技術系列叢書》《精準農(nóng)業(yè)技術職工讀本》《兵團主要農(nóng)作物精準栽培技術規(guī)程》等書籍,作為職工培訓的教材,增強了培訓的效果;三是充分利用電視、報紙、期刊等媒體大力宣傳兵團精準農(nóng)業(yè)技術,向全國宣傳兵團精準農(nóng)業(yè)技術的創(chuàng)新成果;四是利用冬春農(nóng)閑季節(jié),大力開展“科技之冬”“科技之春”活動,通過多層次、多方位的技術培訓,使廣大干部職工和技術人員掌握精準農(nóng)業(yè)技術,運用精準農(nóng)業(yè)技術,并不斷提高技術到位率。
5.注重技術成果的轉化,帶動一批支農(nóng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。近年來,通過科研院校、生產(chǎn)單位與相關企業(yè)的合作,與精準農(nóng)業(yè)相關聯(lián)的一批支農(nóng)產(chǎn)業(yè)孕育而生,并逐步發(fā)展壯大。如精準灌溉技術帶動了兵團節(jié)水器材和滴灌自動化設備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并形成了“新疆天業(yè)”等一批支農(nóng)龍頭企業(yè);精準播種技術帶動了精準播種機具的生產(chǎn),生產(chǎn)出氣吸式精準取種和鴨嘴式下種相結合的具有自主產(chǎn)權的棉花精量播種機械,壯大了一批機械制造企業(yè);精準灌溉、精準施肥技術的推廣帶動了復合肥、滴灌專用肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,催生了一批復合肥、專用肥生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)出一系列質量可靠、具有自主知識嚴權的滴灌專用肥品種,提高了農(nóng)業(yè)社會化服務水平,推進了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的進程。
6.加大科技投入力度,加快精準農(nóng)業(yè)技術研究和推廣速度。自1999年以來,兵團投入大量資金用于精準農(nóng)業(yè)的研究試驗、示范和推廣工作。機采棉推廣之初,對試點單位給予資金補貼;在棉花膜下滴灌推廣之初,出臺了每畝地補貼100元的獎勵政策;對院校及精準農(nóng)業(yè)技術相關研發(fā)單位給予資金支持,加快技術創(chuàng)新速度。
三、兵團精準農(nóng)業(yè)技術的應用對推進兵團農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的作用
兵團精準農(nóng)業(yè)技術體系的形成和大面積推廣應用,提高了兵團農(nóng)業(yè)科技裝備水平和農(nóng)業(yè)科技含量,提高了農(nóng)業(yè)機械化、信息化、自動化水平,職均經(jīng)營規(guī)模擴大,完成了從“經(jīng)驗農(nóng)業(yè)”向精準農(nóng)業(yè)的轉變。同時,精準農(nóng)業(yè)是應用現(xiàn)代化高新技術的綜合系統(tǒng)工程,帶動了相關支農(nóng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促進了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平的提高,推進了兵團農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。
1.從種植業(yè)十大主體技術到精準農(nóng)業(yè)六項技術的推廣,表現(xiàn)出從定性技術到定位、定量、定時技術質變的特點,使兵團種植業(yè)技術躍上了新的平臺,進一步提高了兵團農(nóng)業(yè)的工業(yè)化水平。
2.密切結合國情和兵團農(nóng)業(yè)發(fā)展實際,形成了具有中國特色、走出科學試驗區(qū)和示范園區(qū)、能夠大面積推廣的精準農(nóng)業(yè)技術體系,改造提升了集成型的精準農(nóng)業(yè)技術裝備。
3.精準農(nóng)業(yè)技術與高密度栽培模式結合,形成了具有核心技術支撐、關鍵技術配套、技術含量高、可控性強、能在不同條件下滿足作物生長發(fā)育水肥需求及調控作物生長,獲取優(yōu)質、高產(chǎn)、高效的標準化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。
4.精準農(nóng)業(yè)技術體系體現(xiàn)了可操作性、漸進性、系統(tǒng)性、開放性的實施特點,可不斷吸納和開發(fā)新技術、新裝備,不斷豐富內涵,不斷完善提高。在實踐中不斷發(fā)展。
1 精準農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的原因
精確農(nóng)業(yè)(precision agriculture)是由美國農(nóng)業(yè)工作者在20世紀九十年代初倡導并實施的。精準農(nóng)業(yè)的興起主要有兩個原因:一是可持續(xù)農(nóng)業(yè)為世人所接受。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于化肥、農(nóng)藥的大量投入的增加而實現(xiàn)。但是由于化學物質的過量投入造成生態(tài)環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品質量下降,高能耗的生產(chǎn)方式導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益低下。在當今農(nóng)產(chǎn)品市場競爭日趨激烈的時代,急需精準農(nóng)業(yè)這種新的生產(chǎn)模式來適應農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。二是全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感、人工智能等高新技術的產(chǎn)生以及民用化。前者給精準農(nóng)業(yè)的產(chǎn)生提供了思想準備,后者給精準農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供了技術準備。
2 精準農(nóng)業(yè)內涵及其關鍵技術
精準農(nóng)業(yè)指的是利用全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、連續(xù)數(shù)據(jù)采集技術、決策支持系統(tǒng)(DSS)、變量控制技術等現(xiàn)代高新技術獲取農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量和影響作物生產(chǎn)的環(huán)境因素(如土壤結構、地形、植物營養(yǎng)、含水量、病蟲草害等)實際存在的空間及時間差異性信息,分析影響小區(qū)產(chǎn)量差異的原因,并采取技術上可行、經(jīng)濟上有效的調控措施,區(qū)域對待,按需實施定位調控的“處方農(nóng)業(yè)”。其技術體系由信息數(shù)據(jù)采集、信息數(shù)據(jù)處理和決策生成、決策實施等3個環(huán)節(jié)組成的[1]。如圖1所示:
圖1 精準農(nóng)業(yè)技術體框架
2.1 地理信息系統(tǒng)(GIS)
地理信息系統(tǒng)是用于輸入、存儲、查詢、分析、和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)[2]。地理信息系統(tǒng)開始應用于農(nóng)業(yè)領域是在20世紀70年代,最先應用在耕地調查、土地資源評價、農(nóng)業(yè)資源信息管理等方面。到20世紀90年代以后,地理信息系統(tǒng)開始廣泛的應用于農(nóng)業(yè)領域,和全球定位系統(tǒng)、遙感、計算機網(wǎng)絡技術、自動控制等技術緊密地結合起來,主要用于采集、建立影響農(nóng)田小區(qū)作物生產(chǎn)的地理環(huán)境數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、作物苗情數(shù)據(jù)、病蟲害數(shù)據(jù)、作物產(chǎn)量等空間數(shù)據(jù)庫。并且進行空間信息的地理統(tǒng)計處理、圖形處理和表達等,為分析空間和時間差異性和實施調控提供決策方案。
2.2 全球定位系統(tǒng)(GPS)
全球定位系統(tǒng)是指利用定位衛(wèi)星在全球范圍進行定位、導航的系統(tǒng)。利用全球定位系統(tǒng)快速準確的定位系統(tǒng)可以實時的用于農(nóng)田面積精準測量、農(nóng)藥化肥的精準噴灑,在作物收獲時不僅可以精準收獲還可以不斷地記錄下幾乎每平方米的產(chǎn)量和其他信息。不僅有助于提高作物的產(chǎn)量還可以降低因化肥農(nóng)藥的過量使用而造成的環(huán)境污染。
2.3 遙感(RS)
遙感是指在一定的距離之外,不與目標物體直接接觸,通過傳感器收集被測目標所發(fā)射出來的電磁波能量而加以記錄并形成影響,以供有關專業(yè)進行信息識別、分類、和分析的一門技術學科[3]。因此遙感技術是未來精準農(nóng)業(yè)主要采用的信息獲取手段,是支持大面積快速獲得田間數(shù)據(jù)的重要工具。主要用于土壤數(shù)據(jù)采集、農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測、作物產(chǎn)量預測、農(nóng)情預報等方面。
2.4 專家系統(tǒng)(ES)
專家系統(tǒng)是一個能夠利用某個領域人類專家水平的知識和經(jīng)驗來解決領域問題的智能計算機程序系統(tǒng)。一般是由知識獲取、知識庫、推理機和人機界面等幾個部分組成的。20世紀70年代專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領域初次應用,隨著農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的不斷發(fā)展,專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領域中的應用越來越廣泛,已經(jīng)由單一的施肥、灌溉、病蟲害等服務擴展到播前、播種、施肥、灌溉、病蟲害、田間管理等全過程。
2.5 決策支持系統(tǒng)(DSS)
決策支持系統(tǒng)是一種以計算機為輔助工具,應用決策科學以及有關科學的理論與方法,以人機交互方式輔助決策者解決半結構或非結構化的決策問題的信息系統(tǒng)。在精準農(nóng)業(yè)技術體系中,決策支持系統(tǒng)可以根據(jù)農(nóng)作物的生長情況、環(huán)境因素、結合經(jīng)濟分析以及作物生長相關的數(shù)據(jù)進行決策,并且根據(jù)專家知識,對不同的決策給出最優(yōu)方案,從而指導田間操作。
2.6 作物模擬模型(CGSM)
作物模擬模型,是指能夠定量和動態(tài)地描述作物的生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成過程及其對環(huán)境反應的計算機模擬程序[4]。作物模擬技術是60年代初在歐洲及美國出現(xiàn)的[5],主要通過作物模擬模型研究不同播種時期、不同作物密度以及灌溉時間、灌溉次數(shù)、肥料使用量在不同的環(huán)境狀況下對作物布局和產(chǎn)量的影響?,F(xiàn)在將作物生長模擬模型與專家系統(tǒng)、多媒體技術、網(wǎng)絡技術、3S技術等技術相結合使得作物模擬模型在生產(chǎn)力預測預警、品種設計與評價、時空尺度分析、環(huán)境效應評估等方面發(fā)揮更大的作用。
3 我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國在1994年就提出在我國進行精準農(nóng)業(yè)研究應用的建議,但是由于當時條件的限制,并沒有引起有關部門的重視。近幾年隨著信息技術的快速發(fā)展,信息技術在農(nóng)業(yè)上的應用也得到了重視。國家計委劉江副主任訪美后,認為我們應該跟蹤國際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的前沿領域,開展“精準農(nóng)業(yè)”的研究應用??萍疾啃旃谌A副部長在談發(fā)展“數(shù)字地球”時認為,“精準農(nóng)業(yè)”是中國“數(shù)字地球”發(fā)展戰(zhàn)略的切入點之一。國家在863計劃中已列入了精準農(nóng)業(yè)的內容,國家計委和北京市政府共同出資在北京搞精準農(nóng)業(yè)示范區(qū)。中科院也把精準農(nóng)業(yè)列入知識創(chuàng)新工程計劃,我國精準農(nóng)業(yè)的思想已經(jīng)為科技界和社會廣為接受,并在實踐上有一些應用。但是“精準農(nóng)業(yè)”在理論上目前還是一些概念性的東西,沒有建立先進的體系,不足以對指導精準農(nóng)業(yè)進行深入研究和實踐運作。且我國發(fā)展精準農(nóng)業(yè)存在諸多限制因素:1)農(nóng)田類型多種多樣、分布零星、人均耕地面積較少不利于聯(lián)合作業(yè)機械的實施。2)農(nóng)業(yè)機械化水平較低且農(nóng)業(yè)科技投入不足精準農(nóng)業(yè)技術一時很難推廣。3)農(nóng)民的信息意識不強、科研成果實用性不足高投入的精準農(nóng)業(yè)在我國的多大部分很難付諸實施。所以我國精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展還處在起步階段。
【參考文獻】
[1]徐國強,高獻坤,田輝,侯瑞娟,余泳昌.精細農(nóng)業(yè)研究[J].農(nóng)機化研究,2001,01.
[2]Kang-tsung Chang.地理信息系統(tǒng)導論[M].陳建飛,等,譯.北京:科學出版社.
中圖分類號:S126;TP391 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2016)14-3741-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.051
Abstract: The Internet of thing early warning system for precision agriculture, relying on expert system, neural network based on genetic algorithm to optimize of disease diagnosis of early warning platform, production management early warning platform and logistics platform is constructed, reasonable arrangement of sensors, at the same time, the application of Internet of things technology such as RFID,3G, ZigBee, GPRS. The system applied in the production of rinse hot demonstration in the process of production and transportation, the environment parameters beyond good value for early warning, and fine regulation and water, the effect of temperature and humidity, pesticide and so on, in order to reduce the production cost, wide range application can create better economic benefits.
Key words: the Internet of things; precision agriculture; fruit and vegetable production; early warning system; expert system
精準農(nóng)業(yè),也稱精細農(nóng)業(yè),是根據(jù)作物生長的土壤墑情來調節(jié)對作物的投入,以最節(jié)省的投入達到更高的收入,并能改善環(huán)境的生產(chǎn)方式。精準農(nóng)業(yè)技術由田間信息采集、智能決策和智能裝備技術組成,通過對信息采集、加工及應用,以實現(xiàn)糧食增產(chǎn)和農(nóng)民增收的目標。其中,從田間實時、準確地采集各種影響作物生長的環(huán)境信息及作物長勢是實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)的基礎[1]。物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代信息技術發(fā)展的產(chǎn)物,具有全面感知、可靠傳送、智能處理等特征,將其用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為實現(xiàn)田間信息采集、遠程監(jiān)測及控制提供可靠保障。物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按照約定的協(xié)議,把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和通信,采用智能計算技術對信息進行分析處理,以實現(xiàn)智能識別、定位、跟蹤、智能決策和監(jiān)控的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)深入應用在許多領域[2-6],而將精準農(nóng)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合,可最大限度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,是實現(xiàn)優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗、環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效途徑。
本研究提出基于物聯(lián)網(wǎng)的精準農(nóng)業(yè)果蔬種植預警系統(tǒng),利用各種傳感設備實時獲取田間信息,通過無線網(wǎng)絡技術傳至上位機,依托專家系統(tǒng)進行分析、處理,對影響作物生長的因素做出預警與調控,使果蔬生長在最佳的環(huán)境中,從而實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)作業(yè)的經(jīng)濟化及智能化?;谖锫?lián)網(wǎng)精準農(nóng)業(yè)的果蔬種植預警系統(tǒng)包括軟、硬件兩部分,軟件開發(fā)含3個預警平臺,依托專家系統(tǒng),實現(xiàn)病害診斷預警平臺、生產(chǎn)管理預警平臺和物流運輸預警平臺,通過合理布置無線傳感器,融合3G、ZigBee等無線網(wǎng)絡,運用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)高效、便捷、實時的科學化果蔬生產(chǎn)管理體系。
1 專家系統(tǒng)構建
專家系統(tǒng)(Expert System)是人工智能的一個重要分支,包括知識庫與推理機,將人類專家的知識及經(jīng)驗以適當?shù)男问酱嫒胗嬎銠C,利用一定的算法對知識進行推理,做出判斷和決策等。知識庫是專家系統(tǒng)的核心,是問題求解的集合,包括基本事實、規(guī)則和其他相關信息。推理機是專家系統(tǒng)運用知識對數(shù)據(jù)進行推理的邏輯核心,它控制著知識庫中的知識,對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行推理,以得出新的結論。用戶提供事實或信息給專家系統(tǒng),相應地收到專家系統(tǒng)的建議或專門知識。
農(nóng)業(yè)是一個復雜的巨系統(tǒng),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有復雜多變性。從不同作物的生長需求出發(fā),通過總結、收集作物栽培領域的知識、專家經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)構建專家知識庫,實現(xiàn)具有咨詢和決策能力的應用服務平臺,是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術的研究熱點。本研究以果蔬種植為例,采用B/S三層體系結構,在Windows NT Server平臺下使用,以SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),采用Visual C#.NET編程語言,整個軟件分基于遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡的病害預警、生產(chǎn)管理預警、產(chǎn)品運輸預警等服務平臺,平臺包括表現(xiàn)層、業(yè)務層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)庫4層。數(shù)據(jù)訪問用于所有業(yè)務層與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)管理,是一個公共層,由數(shù)據(jù)訪問組件與數(shù)據(jù)庫連接組件構成。業(yè)務層根據(jù)不同的管理對象建立不同的業(yè)務組件,如用戶注冊管理組件、信息采集組件、實施控制組件等,還可根據(jù)實際需求的變化方便地增改組件,易于系統(tǒng)的維護和升級[7]。在果蔬生產(chǎn)管理中,依托專家系統(tǒng),對物聯(lián)網(wǎng)技術獲取的影響果蔬生長的環(huán)境參數(shù)進行推理,并做出決策及調控,以實現(xiàn)動態(tài)調節(jié)適宜果蔬生長的最佳條件,為果蔬種植實現(xiàn)智能、節(jié)能、高效的管理提供保障。
2 基于遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的病蟲害診斷預警平臺
實現(xiàn)果蔬病害的預警預報,是有效防治和控制病害發(fā)生發(fā)展,減少農(nóng)藥施用和生產(chǎn)無公害果蔬的最佳途徑。影響果蔬病蟲害發(fā)生的因素較多,包括氣象、自然環(huán)境、本身表現(xiàn)出的密度和非密度制約因素等。其中,氣象因子與病害密切相關,大棚內濕度、溫度不適是造成病害發(fā)生和蔓延的主要原因。如涮涮辣種植中常見病害有疫病、葉斑病、灰霉病、炭疽病等,每種病害有其獨特的生長習性,其中疫病在溫度為25~30 ℃、濕度高于85%時發(fā)病較重。但氣象因子與病害不具備線性關系,若用數(shù)理統(tǒng)計方法找出氣象因子與病害之間的某種函數(shù)關系有一定難度。BP神經(jīng)網(wǎng)絡理論是一種非線性識別理論,它具有自學習、自適應和容錯能力,在模式識別中得到廣泛應用。但BP神經(jīng)網(wǎng)絡容易陷入局部最優(yōu)的缺點,而遺傳算法可很好克服此缺陷,可先用遺傳算法搜索BP神經(jīng)網(wǎng)絡權值和閾值,求出最優(yōu)的權值和閾值后再訓練BP神經(jīng)網(wǎng)絡,以實現(xiàn)全局最優(yōu)。其思想是對神經(jīng)元的連接權值和閾值進行編碼,使之成為碼串的初始群體,進而通過遺傳選擇、交叉、變異操作對每一代群體進行計算和篩選,直到獲得最佳權值和閾值。將神經(jīng)網(wǎng)絡輸出的均方誤差作為遺傳算法的個體適應度,經(jīng)重復計算,將誤差降至全局最小[8]。遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的算法流程如圖1所示。
本研究基于遺傳優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡采用三層結構,即輸入層、隱含層和輸出層,每層神經(jīng)元個數(shù)分別用s、q、m表示,則可表示為BP(s,q,m)。以最高溫度、最低溫度、平均溫度、最高濕度、最低濕度、平均濕度、光照強度共7個因素為輸入?yún)?shù),以作物病感指數(shù)為輸出。病感指數(shù)的計算分別見表1病害分級標準和公式(1)。
隱層節(jié)點數(shù)的確定采用試湊法,以涮涮辣常見病害:疫病、青枯病、猝倒病為例進行訓練,根據(jù)表2的訓練結果,最后確定的網(wǎng)絡結構為BP(7,19,1)。用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的病害預警模型的步驟及用Matlab2009a實現(xiàn)的偽代碼如下:
1)創(chuàng)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡
net=newff(minmax(P),[S1,3],{‘tansig’,‘tansig’},’trainlm’)/*S1為隱含層神經(jīng)元數(shù),R、S2分別為輸入、輸出神經(jīng)元數(shù)
2)對初始化參數(shù)選定
3)用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的權值、閾值
R=size(pn,1);
S2=size(tn,1);
S1=20;
S=R*S1+S1*S2+S1+S2;/*S為遺傳算法編碼長度
主程序實現(xiàn):/*P,T為訓練樣本的輸入、輸出維數(shù)
[P,T,R,S1,S2,S]=nninit/*初始化
bb=ones(S,1)*[-1,1];/*初始化種群
initPbb=initializega(popa,bb,'gabpEval');/*初始化遺傳算法
計算最優(yōu)的網(wǎng)絡權值與閾值:
[W1,B1,W2,B2]=gadecod(x);
net.IW{1,1}=W1;
net.LW{2,1}=W2;
net.b{1}=B1;
net.b{2}=B2;
net=train(net,P,T);/*用新的權值及閾值訓練網(wǎng)絡
4)仿真操作
訓練停止后可用語句tn_bp_sim=sim(net_bp,P_test)進行仿真,5個測試樣本的正確率分別為98%、99%、100%、92%,97%,平均正確率為97.2%。
3 生產(chǎn)管理預警服務平臺
果蔬生產(chǎn)管理預警平臺包括視頻監(jiān)控、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)的存儲及遠程控制模塊組成。視頻監(jiān)控用于定點、定時的觀測果蔬生長情況,該系統(tǒng)包括遠程Web在線查看、視頻數(shù)據(jù)存儲、回放等功能。農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測是精準農(nóng)業(yè)的基礎部分,用于監(jiān)測影響果蔬生長的環(huán)境參數(shù)變化。本研究以物聯(lián)網(wǎng)技術為核心,監(jiān)測影響果蔬生長的光照強度、CO2濃度,溫度、濕度,土壤含氮量、pH等環(huán)境信息[9,10],生產(chǎn)管理者可通過智能終端、Web瀏覽器等方式實時查看監(jiān)控區(qū)域的詳細監(jiān)測信息和經(jīng)推理后的預警信息。
1)大棚精準農(nóng)業(yè)檢測控制系統(tǒng)設計。在果蔬大棚內合理布置各種傳感器,以實現(xiàn)實時監(jiān)測各項環(huán)境參數(shù),同時安裝可調控設施(如抽風機、噴淋系統(tǒng)、加熱器、補光燈等設備),基于物聯(lián)網(wǎng)精準農(nóng)業(yè)的果蔬種植預警管理系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)可實時采集棚內環(huán)境參數(shù),將數(shù)據(jù)通過有線或無線方式發(fā)送至上位機,服務器對數(shù)據(jù)進行分析,最后以直觀的曲線、圖表、報警信息等通過終端展現(xiàn)給用戶。同時,系統(tǒng)軟件為棚內可控設施預留了端口,可通過預警后的人工操作,或用智能終端開啟或關閉調控設施實現(xiàn)自動調控,使作物生長在最佳環(huán)境中。
不同果蔬對環(huán)境、氣象在不同時期有不同的需求,如涮涮辣生長過程中,播種后3~4 d,溫度要控制在30 ℃左右,當種子破土后,白天溫度要控制在15~20 ℃,晚上控制在12~16 ℃;當?shù)谝黄樔~露尖后白天控制在20~25 ℃,晚上控制在適15~20 ℃;當分苗后前3 d,要保持好空氣濕度和溫度,保證白天25~30 ℃,晚上控制在15~20 ℃左右,其他時期最宜溫度平均為16~21 ℃。這些溫度值可預先在專家系統(tǒng)進行設置,若監(jiān)測到的溫度超出設定的范圍,系統(tǒng)將自動報警。同樣光照、濕度、CO2濃度、肥水的最佳范圍值及自動控制策略均可在專家系統(tǒng)中設定。
2)物聯(lián)網(wǎng)傳感平臺節(jié)點布置?;谖锫?lián)網(wǎng)的精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)預警系統(tǒng),無線傳感器節(jié)點是采集信息單元。傳感器節(jié)點通常是一個嵌入式系統(tǒng),各傳感器節(jié)點集成有傳感器其執(zhí)行器模塊、計算與存儲模塊、通信模塊和電源模塊[11,12],其結構如圖3所示。為確保大棚果蔬能在最適宜的環(huán)境中生長,對傳感器節(jié)點的設計提出了較高要求,既要求傳感器節(jié)點能夠精確檢測大棚內的各種氣象、土壤墑情等參數(shù),又要求傳感器有效覆蓋大棚的每個角落。
該系統(tǒng)在涮涮辣大棚中進行試驗,傳感器節(jié)點的處理器單元和無線傳輸單元采用CHIPCON公司的CC2430芯片,它是一種基于ZigBee協(xié)議,集成89C51內核處理器芯片和ZigBee無線收發(fā)模塊,內置RF2420射頻芯片,并增加CC2591增益放大芯片。單點之間傳輸有效距離可達700 m,系統(tǒng)監(jiān)測并存儲大棚內各個環(huán)境數(shù)據(jù),所有監(jiān)測節(jié)點均采用無線傳輸。棚內空氣溫濕度、CO2濃度、光照強度按每隔10 m布置一個監(jiān)測節(jié)點,每個監(jiān)測點分上、中、下3個層次,距地面高度分別為50、100、160 cm。每個大棚部署3個土壤溫濕度傳感器監(jiān)測點,每個監(jiān)測點又分土層5、15、30 cm 3個層次,布置3個pH和氨氮傳感器監(jiān)測點,每個監(jiān)測點分土層5、、15、30 cm 3個層次。若還需增加監(jiān)測節(jié)點,只需在軟件系統(tǒng)中設置即可,硬件的采集節(jié)點無需修改。施工采用支架式插入土壤,種植時可快速方便布置,而在空閑季節(jié),可方便回收至倉庫保管。采集節(jié)點供電采用鋰電池供電和太陽能板供電二種模式,根據(jù)無線節(jié)點的采集頻率和傳感器耗電量而定,當采集頻率間隔≥5 min/次,無線節(jié)點的低功耗模式啟動,節(jié)點可持續(xù)工作6個月。
4 物流管理預警平臺
物流管理預警平臺是果蔬生產(chǎn)管理的擴展平臺,是保證其價值量的環(huán)節(jié)之一。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,每年在運輸過程中腐爛變質的水果、蔬菜、乳制品等易損壞食品的總價值達1 000億元以上,損失率高達25%~30%,而發(fā)達國家果蔬的損失率一般控制在5%。因此對鮮嫩易爛的果蔬在運輸車輛中安裝GPS定位、溫濕度傳感器及RFID射頻識別,實時采集車輛、產(chǎn)品的基本信息,通過3G、GPRS等技術[13]傳至監(jiān)控中心,依托專家系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)分析,對貨損、延遲、失竊、線路異常等情況預警,以便實現(xiàn)調度和調控,從而有效降低果蔬運輸中因腐爛變質的損失率。其運輸預警功能結構如圖4所示。
底層信息集由GPS衛(wèi)星導航定位、RFID貨物基本信息采集、傳感器貨物狀態(tài)信息采集等軟硬件組成。監(jiān)控中心的軟件包含數(shù)據(jù)接收存儲、異常報警、基本功能、GIS電子地圖繪制等組成。其中GPS導航定位每隔5 min采集車輛途中的實時經(jīng)緯度、速度及方向信息,通過3G上傳至監(jiān)管中心,監(jiān)管中心收到信息,計算并結合GIS功能在電子地圖上顯示,若與預設的不一致,通過3G向管理員及駕駛員發(fā)出異常報警信息;RFID定時采集物品的基本信息[14],如物品編碼、采摘日期、數(shù)量、價格、目的地等信息,并與RFID中的初始信息對比,若出現(xiàn)信息不一致,則將異常信息通過3G上傳至監(jiān)管中心,并發(fā)出報警信息;傳感器主要集物品的溫濕度、壓力等狀態(tài)信息,這些參數(shù)通過無線通訊網(wǎng)傳至監(jiān)控中心,計算是否在適宜值范圍內,否則發(fā)出預警信息,并通知運輸人員采取相應措施,實現(xiàn)對環(huán)境的精準調控,以滿足產(chǎn)品對保鮮保質的需求,降低果蔬在運輸過程中的損失率。
5 小結
基于物聯(lián)網(wǎng)的精準農(nóng)業(yè)果蔬種植預警系統(tǒng)還處于試驗階段,由于該系統(tǒng)可根據(jù)不同作物在不同時期對影響其生長的環(huán)境參數(shù)按需求設定,并可隨時采集環(huán)境環(huán)境參數(shù)傳至上位機,依托專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析,用戶可通過終端設備對環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測,當參數(shù)超出了預設值范圍,將收到警報信息,并能精細控制肥水、及時預警病蟲害、對環(huán)境參數(shù)調控等功能。因此,基于物聯(lián)網(wǎng)的精準果蔬預警系既能節(jié)約人工工時,將生產(chǎn)成本降低20%左右,又能提高生產(chǎn)效率、提高果蔬的品質,為高品質果蔬打下良好口碑,為強化區(qū)域生態(tài)果蔬,打造本地高端精品果蔬的推廣做了鋪墊工作。
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2機械化農(nóng)業(yè)精準操作仿真平臺構建
基于DSS技術的機械化農(nóng)業(yè)精準操作仿真平臺與一般的仿真平臺有很大的不同,其主要是引入了決策支持系統(tǒng)DSS的思想,集合機械化農(nóng)業(yè)精準操作過程中的傳感器網(wǎng)絡來進行仿真平臺的研究與二次構建開發(fā)。本文根據(jù)機械化農(nóng)業(yè)操作的特點,采用開源的離散事件仿真器NS-2(networksimulatorversion2),主要是基于其使用無線傳感網(wǎng)絡來進行數(shù)據(jù)的傳輸處理,同時用戶可以根據(jù)自己的需求設計并開發(fā)相應的模塊,擴展性很強,由于是使用無線傳感網(wǎng)絡,從而使得網(wǎng)絡協(xié)議創(chuàng)建更加的精準,同時使得仿真模型更具有擴展性能。NS-2的傳感器節(jié)點模型主要是由傳感器功能模塊和傳感器節(jié)點構成。其中,傳感器功能模塊又有兩個子模塊構成,一個負責網(wǎng)絡通路,一個負責傳感器通路,而使傳感器節(jié)點主要是保證無線及電源通絡的暢通。與NS-2結合的仿真工具TOSSIM主要是運行于一些傳感器節(jié)點和相應的開發(fā)程序之上,通過二次開發(fā)使得整個仿真具有可視化的操作界面。本文的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點主要是采用Crossbow最新推出的IRIS節(jié)點,其主要特征是工作在2.4GHz、支持IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議;為保證整個平臺的服務器運行質量,采用IBMSystemx3650M47915R51服務器,應用MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫技術構建數(shù)據(jù)庫。機械化農(nóng)業(yè)精準操作仿真平臺有比較多的模塊組成。其中,電源模塊被其集成在整體結構中,無線射頻可以接受外界信號,與外界通信,唯一的缺點是距離受限。NS-2通過C++與TOSSIM融合入最終實現(xiàn)仿真平臺的構建,C++主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中網(wǎng)絡協(xié)議,同時完成NS-2的傳感器節(jié)點模型庫與平臺之間的融合,TOSSIM是建立和控制整個平臺中仿真環(huán)境的重要模塊,負責數(shù)據(jù)的導入、修正、輸出及仿真等。基于DSS技術的模型思想,可以構建相應的能像消耗模型,從而實現(xiàn)對整個周圍數(shù)據(jù)集硬件采集器采集數(shù)據(jù)的分析仿真。
3精準定位感知實現(xiàn)關鍵技術
為了能夠對機械實現(xiàn)遠程的控制,以機器小車代替農(nóng)業(yè)機械,在機器小車上安裝配置了以Socket為基礎的網(wǎng)絡服務,通過對接口的不同定義,實現(xiàn)對程序驅動運行,及軟件驅動硬件,完成相應的控制操作。當機械的操作環(huán)境已知的情況下,機器小車在執(zhí)行遠程控制控件作業(yè)的時候,首先在系統(tǒng)中要能夠確定小車在仿真平臺與實際的位置,通過位置的判斷,也就是決策支持的系統(tǒng)分析,再決定下一步移動的位置;在其運行的每個周期內,根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù),不斷更新并完善周圍環(huán)境中障礙物及機器自身的位置。如果小車的位置是(Robot(i).x,Ro-bot(i).y),則其可以向其周圍的8個柵格運動,柵格數(shù)據(jù)由傳感器提供,并由仿真平臺進行決策分析,判斷當前所感知到的位置周圍哪部屬于障礙物,哪部分可以行走。通過傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)決策分析,決定行走路線,小車在作業(yè)環(huán)境內傳感范圍邊界的某一個具體的柵格坐標。
一、引言
農(nóng)業(yè)作為我國重要的產(chǎn)業(yè),是經(jīng)濟發(fā)展、社會安定、國家自立的基石。在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展過程中,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作就顯得尤為重要。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計通過標準化指標的構建和標準化統(tǒng)計步驟的實施來完成的。在信息化時代,通過大數(shù)據(jù)的快速處理和信息數(shù)據(jù)化詳細全面探究農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計的標準化問題,了解當前農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計面臨的問題和其未來在標準化道路上的發(fā)展趨勢,為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的分析性數(shù)據(jù),是非常有必要的。
二、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化現(xiàn)狀
(一)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計體系精細化水平不高
對于任何行業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行體系把握和控制時,必然涉及到統(tǒng)計標準的選擇上來。對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計而言也不例外,由于農(nóng)業(yè)統(tǒng)計的發(fā)展處于從傳統(tǒng)型向信息化轉變的時代,其精細化水平仍有待提升。首先,在我國統(tǒng)計局公布的行業(yè)劃分標準方面,農(nóng)業(yè)屬于農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中的一類,并包含農(nóng)業(yè)服務業(yè)及其他農(nóng)業(yè)服務業(yè),但是在統(tǒng)計體系精細化管理過程中,對于復合行業(yè)即可能包含農(nóng)林牧副漁業(yè)中一個行業(yè)或者多個行業(yè)的統(tǒng)計信息劃分就不夠清晰,可能會導致在農(nóng)林牧副漁業(yè)中的統(tǒng)計信息存在交叉及數(shù)量關系方面的不準確,當前有關農(nóng)業(yè)統(tǒng)計并沒有對這復合行業(yè)進行詳細劃分和規(guī)定,可能會存在復合行業(yè)的統(tǒng)計信息缺失及錯配的情況。其次,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計體系的建立是通過歷史經(jīng)驗的不斷完善和修正而得,這使得農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計體系中仍然保留著很多傳統(tǒng)過時統(tǒng)計方式的影子,很多方式方法在實際工作中已經(jīng)可以被先進的設備設施所替代,而傳統(tǒng)的一些統(tǒng)計方法可能存在人工成本較高、準確性較低等缺點,不利于提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計的準確性。如在實際工作中的農(nóng)產(chǎn)品成本統(tǒng)計,就是采用的簡均法統(tǒng)計小麥、玉米等農(nóng)產(chǎn)品的各項直接和間接生產(chǎn)費用,即縣級對各鄉(xiāng)村調查戶數(shù)據(jù)匯總,以各戶的實際播種面積為權重進行加權平均;省市級采取簡單算術平均辦法來進行匯總。如果遇到調查戶數(shù)據(jù)記錄不準確,就容易造成信息失真,影響統(tǒng)計結果。
(二)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)從收集到傳輸缺乏專業(yè)性
由于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物種類繁多,不同種類的經(jīng)濟作物收集的不同也為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計帶來了一定難度。當前,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)在收集環(huán)節(jié)到傳輸環(huán)節(jié)由于信息量大、種類多,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計面臨著專業(yè)性較弱的問題。首先,在收集階段,由于統(tǒng)計抽樣的方式選擇需要根據(jù)不同情況進行確定,由于種類過多,在統(tǒng)計抽樣時,如何選擇抽樣方式仍是一個重要的問題。抽樣方式是否準確直接影響到最終呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)的準確性和完整性。隨機抽樣方式在統(tǒng)計工作中是非常普遍、操作也是較為簡單的一種方式,但是在農(nóng)業(yè)統(tǒng)計時卻并非特別容易進行。這和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計的特性有一定的關系,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計的一般是生鮮制品,對農(nóng)產(chǎn)品進行定性和定量分類較難,在統(tǒng)計過程中隨機的方式雖然可以減少工作量,但也容易使得統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性下降,這不符合大數(shù)據(jù)時代對于大規(guī)模數(shù)據(jù)準確性的要求。其次,在數(shù)據(jù)傳輸階段,過去由于信息化水平較低,統(tǒng)計數(shù)據(jù)一般由村開始層層上報,下層人員有關統(tǒng)計知識的水平較低,數(shù)據(jù)的傳輸多采用報送紙質資料、電話匯報等方式,這容易造成數(shù)據(jù)傳輸過程中的二次差錯,同時這些差錯也很難在后續(xù)的復核、處理過程中被發(fā)現(xiàn),最終這些差錯就會擴大數(shù)據(jù)的誤差率,造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可用性降低。我們在實際工作中常遇到此類問題,農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)綜合統(tǒng)計中的農(nóng)村經(jīng)濟基礎資料卡片的統(tǒng)計就是由縣級信息員報送,省市級信息員逐級匯總,層層上報,上報過程中,如果每一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯就會增加下一步的復核難度。
(三)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)標準化處理水平偏低,缺乏可信度
農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)在經(jīng)歷過收集、傳輸之后必然面臨著數(shù)據(jù)標準化的處理問題,只有進行有效數(shù)據(jù)處理和加工,數(shù)據(jù)才具有較高的可視化,才可以被加以有效利用,從而提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)信息的可信度。但是當前,在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)標準化處理方面,我們仍然面臨著處理水平不高的問題,最終導致農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)的信息可信度欠缺。首先,部分農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)的標準化處理仍然較為落后,統(tǒng)計分析手段仍然停留在簡單的匯總、平均方面,未對數(shù)據(jù)的深層次關系進行挖掘和分析。簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計手段對于簡單分析農(nóng)業(yè)問題具有重要意義,但是隨著精細化生產(chǎn)的不斷發(fā)展,如何對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)加以利用,指導并促進未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便成為關鍵性難題。其次,統(tǒng)計部門也需要找尋不同類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性和因果原因,通過數(shù)量關系分析可以適時實現(xiàn)統(tǒng)計的最終目的預測未來事項發(fā)生的可能性和發(fā)生規(guī)律軌跡。當前有的統(tǒng)計部門的人員構成仍然較為傳統(tǒng),難以負擔負責的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析和處理問題,也難以對未來趨勢進行準確預判。這也使得統(tǒng)計數(shù)據(jù)雖然已經(jīng)存在,但是能夠用好、用對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的人員不多,難以將一手數(shù)據(jù)轉換為具有真正經(jīng)濟價值的統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息。為解決農(nóng)業(yè)經(jīng)濟信息統(tǒng)計標準化,陜西省農(nóng)業(yè)調查總隊幾年前就建立了覆蓋全省農(nóng)村的統(tǒng)計調查網(wǎng)絡,設立了一套科學的農(nóng)村統(tǒng)計調查方法制度和組織管理制度,培養(yǎng)了一支高素質的農(nóng)村統(tǒng)計調查隊伍,建成了農(nóng)村統(tǒng)計調查信息網(wǎng)絡體系,調查手段日益現(xiàn)代化。實時了解掌握農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的運行情況,分析判斷形勢,及時、準確反映和監(jiān)控全省農(nóng)村社會經(jīng)濟指標。
三、信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化發(fā)展趨勢
(一)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計制度與統(tǒng)計標準化要求的不斷協(xié)調,促進指標體系精細化
當前,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計制度與統(tǒng)計標準化水平仍然不高,為了促進信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化,需要加強農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計制度與統(tǒng)計標準化要求的協(xié)調,促進指標體系的精細化和完善化。首先,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計制度不單指一項制度,而是指一套全面的從指標制定到指標實施、數(shù)據(jù)收集傳輸處理等全面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計指導規(guī)范。統(tǒng)計標準化需要符合基本的統(tǒng)計制度規(guī)范要求,并利用現(xiàn)代化分析手段和方式對統(tǒng)計標準化指標進行確定以協(xié)調其與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計制度之間的關系。其次,過去的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計存在指標過于粗放化的問題,不利于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的精細化收集和處理工作,因此對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計過程中所涉及的指標應當進行細化和詳細解釋定義,確保指標體系精細化也為后期收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)掃除一定的障礙。除此之外,對于復合領域的經(jīng)濟統(tǒng)計問題要把握復合行業(yè)的經(jīng)濟實質,根據(jù)有關規(guī)定進行指標和實際的對應。對于不確定統(tǒng)計指標項目的內容,可以向有關統(tǒng)計單位進行咨詢匯報以確定統(tǒng)計指標運用的合理性和有效性。
(二)加強農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集的專業(yè)化,強化統(tǒng)計信息傳輸?shù)臄?shù)字化管理
想要改變當前農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集專業(yè)化水平不高、數(shù)據(jù)收集缺乏專業(yè)性的問題,要不斷加強農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)收益的專業(yè)化能力,強化統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中的數(shù)字化管理進程,提升信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化發(fā)展質量。首先,在數(shù)據(jù)收集方面,需要確定準確的總體、樣本等基本概念信息,在選擇抽樣方式時需要結合現(xiàn)實情況并進行誤差可能性分析。通過選擇合理的抽樣方式既可以保證統(tǒng)計抽樣的準確性和有效性,也可以節(jié)約成本、減少統(tǒng)計工作的成本。其次,在進行數(shù)據(jù)收集過程中,也需要加強對于基層統(tǒng)計人員的統(tǒng)計基礎知識培訓工作,提升統(tǒng)計專業(yè)水平確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性和專業(yè)性。除此之外,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)的傳輸也需要逐步改變傳統(tǒng)模式,利用新技術新手段新方法,提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和時效性。傳統(tǒng)的紙質材料報送方法雖然仍具有一定意義,但是面對大規(guī)模大批量的統(tǒng)計數(shù)據(jù),傳統(tǒng)紙質材料報送方式既不利于數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理,也不利于數(shù)據(jù)的保存和留檔。在信息化時代,互聯(lián)網(wǎng)和云內存的興起使得電子信息化數(shù)據(jù)傳輸和存儲成為趨勢,在這種情況下,農(nóng)業(yè)統(tǒng)計部門也應當與時俱進,通過不斷完善數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),來保障數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性和準確性。
(三)提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)標準化處理水平,全面提高統(tǒng)計信息可用性
提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)的標準化處理水平,對于全面提高統(tǒng)計信息可用性起到了極其關鍵的作用。而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)標準化處理水平的提高,也是信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化道路上的重要發(fā)展趨勢。首先,在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計部門可以通過招聘一些具有較強經(jīng)濟學和農(nóng)業(yè)復合學歷背景的人才來從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計工作,人才引進政策也會在短時間內提升從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)標準化處理人員的知識水平和專業(yè)能力。而內部培訓機制的完善也有利于提升現(xiàn)有職工的統(tǒng)計業(yè)務水平。內外部員工水平的整體提升會促進信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計的標準化處理水平。其次,通過完善農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)標準化處理系統(tǒng)也可以通過不斷磨合、系統(tǒng)升級來提升計算機時代的信息處理準確性。在未來,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)的處理不單單局限于簡單的數(shù)理統(tǒng)計方面,還可以利用現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)來對未來情勢進行預測。通過多種模式來提升數(shù)據(jù)處理水平,可以全面提高統(tǒng)計信息的可用性。除此之外,在進行標準化數(shù)據(jù)處理過程中,也需要考慮前期統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲過程中產(chǎn)生的誤差,確保統(tǒng)計結果在可行的置信區(qū)間。通過以上的舉措可以逐步提升信息化時代的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理水平,最終實現(xiàn)統(tǒng)計結果的可用性和有效性,促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的精細化發(fā)展。
四、結語
隨著我國科學經(jīng)濟水平的全方面發(fā)展,數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作的作用也愈加凸顯。對于信息化時代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計而言,標準化的統(tǒng)計體系、專業(yè)化的數(shù)據(jù)收集手段和方式、非傳統(tǒng)的信息傳輸模式和標準化處理方法都對提升統(tǒng)計信息的可用性起到了重要作用。只有通過不斷試錯和吸取世界先進經(jīng)驗,才能最終總結出一套符合我國發(fā)展需求,適合我國基本現(xiàn)狀的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計標準化體系和方法,為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展做出重要貢獻。
參考文獻:
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[2]王萍.建立中國統(tǒng)計業(yè)務流程的構想[J].統(tǒng)計研究,2013(03).
0 引言
物聯(lián)網(wǎng)是近年來新興的一種信息技術,它被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術后一次新的技術革命。針對在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植中,人們獲取農(nóng)田信息主要是通過人工測量,做出決策一般依賴的是經(jīng)驗管理。這種粗放的管理方式極大地阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與質量的提高都有一定制約的作用,缺乏精確性。人們嘗試將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于農(nóng)業(yè)中。在文獻[1]中,采用了物聯(lián)網(wǎng)技術對農(nóng)業(yè)中病蟲害進行監(jiān)測。在文獻[2]中,采用了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控農(nóng)田環(huán)境來為精準灌溉系統(tǒng)提供決策支持。它將傳感網(wǎng)絡采集的農(nóng)田的溫濕度和光照強度等參數(shù)傳人互聯(lián)網(wǎng),應用層通過分析農(nóng)田各參數(shù)之間的關系,找到一個優(yōu)化的灌溉方案。
目前,物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的應用是將大量的傳感器節(jié)點構成監(jiān)控網(wǎng)絡,通過各種傳感器采集信息后傳輸給應用層的管理中心,管理中心對采集的數(shù)據(jù)進行處理。人們通過采集的數(shù)據(jù)了解農(nóng)作物的生長情況。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,可以通過傳感網(wǎng)絡里的節(jié)點來定位,找出異常點,實現(xiàn)精確定位,具有比較強的實時性。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)業(yè)中的具體應用有望為農(nóng)業(yè)帶來劃時代的變革。
以ZigBee無線通信技術和物聯(lián)網(wǎng)為基礎,文章提出了一種精準灌溉農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的框架。它通過布置在田間的傳感器節(jié)點來采集數(shù)據(jù),根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來分析田間農(nóng)作物的生長狀況,及時反饋農(nóng)作物信息,體現(xiàn)了實時性。根據(jù)田間傳感節(jié)點的布置位置生成一個田間模擬圖。由模擬圖上的節(jié)點來設置灌溉的區(qū)域與灌溉的時間,體現(xiàn)了精準性。
1 物聯(lián)網(wǎng)與ZigBee技術
1.1物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)的概念是首先由美國麻省理工學院提出的,認為物聯(lián)網(wǎng)是將所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實現(xiàn)智能化識別和管理的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)相對于互聯(lián)網(wǎng)來說,重心在物,它是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡”。這闡述了兩層意思:①物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡;②其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間。進行信息交換和通信。
物聯(lián)網(wǎng)的體系結構按照功能劃分可以分為三層:傳感網(wǎng)絡層、傳輸網(wǎng)絡層、應用網(wǎng)絡層。傳感網(wǎng)絡層主要由帶有一系列傳感器的節(jié)點組成,這些節(jié)點被部署在監(jiān)測區(qū)域內,負責信息的識別和采集。然后將采集的數(shù)據(jù)通過無線信道進行傳輸,通過多跳路由到基站,再由網(wǎng)關連接到外部網(wǎng)絡。傳輸網(wǎng)絡層主要是指由互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或下一代網(wǎng)絡對來自傳感網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)進行傳輸和分析處理。保證傳感網(wǎng)絡中采集的數(shù)據(jù)能進行安全無誤的傳輸,為應用層提供服務。應用網(wǎng)絡層主要指用于操作的輸入輸出控制終端。通過諸如電腦、手機等終端來觀測、監(jiān)控物體的情況。物聯(lián)網(wǎng)的處理流程是在傳感網(wǎng)絡收集信息后,通過傳輸網(wǎng)絡傳輸?shù)焦芾碇行?,由管理中心進行信息的分析與處理,然后提供給應用終端進行使用。
1,2ZigBee技術
ZigBee技術是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的通信技術。它是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線網(wǎng)絡技術。相對于其他無線網(wǎng)絡技術,ZigBee技術可以大大節(jié)約成本,提供可靠性。
2 系統(tǒng)總框架
本系統(tǒng)總框架由圖1所示,本系統(tǒng)框架的網(wǎng)絡可以劃為傳感器網(wǎng)絡、通信網(wǎng)絡、應用網(wǎng)絡三個部分。傳感器網(wǎng)絡包括了帶有傳感器及無線發(fā)射模塊的終端設備,ZigBee無線路由器與協(xié)調器。無線傳感網(wǎng)絡中節(jié)點附帶的各種傳感器用于獲取周圍環(huán)境的信息,諸如電壓、電流、水位、水壓等。傳感器網(wǎng)絡與通信網(wǎng)絡之間采用ZigBee技術進行消息的發(fā)送與接收。通過串口連接協(xié)調器與上位機,實現(xiàn)通信控制的功能。在應用網(wǎng)絡中,遠程服務中心用于遠程管理與查看所有農(nóng)田的狀況,田間管理中心用于管理員對自己管轄的農(nóng)田進行狀態(tài)查看與灌溉操作。該系統(tǒng)的設計滿足了物聯(lián)網(wǎng)體系三層結構,保證數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理,實現(xiàn)軟硬件之間的通信控制。它能實現(xiàn)搭建的無線傳感網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>
3 軟件設計
軟件設計分為兩部分:田間管理中心與遠程服務中心。
3.1田間管理中心
田間管理中心主要是為田間某個獨立灌溉系統(tǒng)配套的ZigBee無線系統(tǒng)軟件,它是灌溉自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場人機操作站。它主要包括了四個模塊。
(1)地圖繪制模塊
地圖繪制模塊主要用于兩種情況,一是調入特定的地圖來顯示田間布局情況,二是根據(jù)實際需要繪制田間的布局情況。當在田間部署好帶有傳感器的節(jié)點、路由、閥門控制器等設備后,可以根據(jù)田間的形狀以及節(jié)點部署的位置來繪制一個田間的模擬圖。當用戶想要對某塊區(qū)域進行灌溉時,只需選擇區(qū)域附近的節(jié)點進行命令下發(fā),實現(xiàn)精確的定位。它能根據(jù)模擬圖與真實田間的比例關系來設定灌溉的區(qū)域與時間。通過定位到節(jié)點,以節(jié)點中心,設置灌溉區(qū)域的參數(shù),實現(xiàn)按量與精準灌溉。
(2)電磁閥管理模塊
此模塊主要是電磁閥的時序控制與電磁閥狀態(tài)的管理。時序控制包括了兩個方面:一是單個電磁閥的隨機控制,二是整個灌溉系統(tǒng)的編制輪灌控制。
單個電磁閥的隨機控制指可以任意選擇控制的電磁閥進行操作??刂乒?jié)點通過對灌溉閥的操作來控制電磁閥的開關狀態(tài)。根據(jù)電磁閥的狀態(tài),發(fā)送命令到無線通信模塊,進行噴灌閥的噴灌操作。
編制輪灌主要是指將整個系統(tǒng)的電磁閥分組,設定每組的輪灌開始和結束的具體時間。通過選擇輪灌時間連續(xù)的組,實現(xiàn)連續(xù)噴灌。在輪灌期間用戶可以查看已經(jīng)編制的分組和正在執(zhí)行輪灌的系統(tǒng)狀態(tài),而且用戶可以取消正在執(zhí)行的輪灌作業(yè)任務。
(3)信息管理模塊
信息管理模塊主要包括電磁閥狀態(tài)信息管理、土壤水分以及田間氣象信息管理、電壓、電流、水位、水壓數(shù)據(jù)信息管理。其中對電磁閥的狀態(tài)信息管理是指對電磁閥的狀態(tài)信息進行收集、顯示、存儲。出現(xiàn)錯誤能即時報警。土壤水分以及田間氣象信息管理是能實現(xiàn)土壤水分以及田間氣象數(shù)據(jù)采集時間的遠程設定,實時采集、實時顯示,分析與存儲土壤水分以及田間氣象數(shù)據(jù)。電壓、電流、水位、水壓數(shù)據(jù)信息管理是指能監(jiān)測電壓、電流、水位、水壓的實時數(shù)據(jù),能設定各自的報警數(shù)值。
(4)通信管理模塊
該模塊主要是與遠程服務中心交換數(shù)據(jù),能執(zhí)行遠程服務中心向田間管理中心的指令。它能管理用戶信息和網(wǎng)絡通信,實現(xiàn)與無線模塊的通信。
3.2遠程服務中心
遠程服務中心主要用于管理員遠程監(jiān)管所有的農(nóng)田,查看農(nóng)田中設備的運行情況。根據(jù)管理的對象不同。可以劃分為以下三個模塊。
(1)設備管理模塊
該模塊是用于匯總、顯示、存儲全部項目點的網(wǎng)絡通信管理、電磁閥管理、信息管理等,用于提供一個全局的視圖。
(2)項目點管理模塊
在遠程服務中心。每個田間管理中心是作為其所管轄農(nóng)田區(qū)域的一個項目點。項目管理模塊用于管理所有的項目點,包括項目點的添加、修改與查詢。
(3)權限管理模塊
項目點根據(jù)所處區(qū)域的不同,對不同區(qū)域的用戶規(guī)定了查看的項目點的范圍。不同身份的用戶分配了不同的權限,用戶在第一次登錄界面后會顯示所有項目點,但是用戶只能進入有權限的項目查看項目信息。
4 硬件通信
系統(tǒng)硬件部分采用了ZizBee技術實現(xiàn)信息的無線傳輸,系統(tǒng)研究的ZigBee網(wǎng)絡就是由一個協(xié)調器以及多個路由器和多個終端設備組成。
4.1通信實現(xiàn)流程
在系統(tǒng)中,通信是一個雙向的過程,即命令的下發(fā)與消息的接收。通信的實現(xiàn)要保證上位機接收來自各個ZigBee節(jié)點的信息,同時上位機也能下發(fā)控制命令。
實現(xiàn)通信由兩部分組成:①上位機與ZigBee節(jié)點的通信;②上位機與終端設備(例如閥門控制器)的通信。其中上位機與終端設備的通信必須經(jīng)過ZigBee節(jié)點作為中介進行傳輸。因此由上位機進行終端設備的操作,首先要將上位機要下載的數(shù)據(jù)打包到Zigbee通信包中。然后由ZigBee節(jié)點通過串口傳給終端設備,通過分析處理通信包后操作終端設備。
4.2數(shù)據(jù)結構
在通信過程中,數(shù)據(jù)是以幀來進行傳輸。幀包含:幀頭+長度+設備類型+地址+數(shù)據(jù)+幀尾。本系統(tǒng)中,幀數(shù)據(jù)類型根據(jù)系統(tǒng)需要主要分為五種:①C0:節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù);②C1:節(jié)點接收數(shù)據(jù);③C2:節(jié)點異常;④C3:節(jié)點喚醒;⑤C4:節(jié)點模式切換。
系統(tǒng)根據(jù)下發(fā)的不同命令,使用不同的幀來進行通信,實現(xiàn)控制的功能。其中閥門控制器內部的控制流程如圖2所示。
4.3串口通信
串口通信是實現(xiàn)上位機與終端設備之間必不可少的環(huán)節(jié)。串口通信由上位機下發(fā)串口數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)再由ZigBee網(wǎng)絡下發(fā)到相應的節(jié)點。在通信過程中,整個數(shù)據(jù)命令分為兩大部分:一部分是ZigBee網(wǎng)絡控制命令,另一部分是終端設備的命令。它使用ZigBee串口輸出命令。ZigBee節(jié)點通過串口,把需要的命令轉發(fā)給終端設備,例如閥門控制器中的開閥,關閥,查詢狀態(tài)等命令。串口通信的通信圖如圖3所示。
其中,串口數(shù)據(jù)采用的命令格式:數(shù)據(jù)頭+數(shù)據(jù)長度+數(shù)據(jù)類型+數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)尾。
5 結語
采用物聯(lián)網(wǎng)中的ZigBee技術實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡中信息的傳輸,通過傳感器采集的信息來判斷田間土壤的水分缺失情況,通過按需按量進行灌溉,實現(xiàn)合理灌溉。通過根據(jù)實際的設備布置情況,繪制出田間以及設備的模擬圖。然后通過操作模擬圖進行命令的下發(fā),設定灌溉區(qū)域與時間,實現(xiàn)精準灌溉。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用在農(nóng)業(yè)上是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個趨勢,它將推動農(nóng)業(yè)向智能化、自動化發(fā)展。利用物聯(lián)網(wǎng)技術對農(nóng)作物的生產(chǎn)進行精細化管理和調控,促進農(nóng)業(yè)整體水平的提高,并打造“數(shù)字農(nóng)業(yè)”之路。農(nóng)業(yè)中涉及了農(nóng)作物監(jiān)控、農(nóng)產(chǎn)品流通、農(nóng)作物養(yǎng)殖、農(nóng)作物灌溉、農(nóng)作物存儲等各種領域。發(fā)展智能化數(shù)字化農(nóng)業(yè),物聯(lián)網(wǎng)技術缺一不可。因此物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)應用領域將具有遠大的應用前景與產(chǎn)業(yè)價值。
<!--[if!supportLists]-->1<!--[endif]-->精準農(nóng)業(yè)概述
<!--[if!supportLists]-->1.<!--[endif]-->1精準農(nóng)業(yè)技術的組成
精準農(nóng)業(yè)又被稱為精細農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)、精確農(nóng)作(PrecisionFarming)?!熬珳兽r(nóng)業(yè)”技術思想是在定位的基礎上,根據(jù)土壤特性和作物生長發(fā)育的需要,管理作物每一項生產(chǎn)農(nóng)用物資的投放,最大限度地發(fā)揮產(chǎn)量潛力,做到既滿足作物生長需要,又減少浪費,增加利潤,同時避免污染生態(tài)環(huán)境。精準農(nóng)業(yè)技術是20世紀90年代興起的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新技術,其技術體系是農(nóng)學、農(nóng)業(yè)工程、電子與信息科技等多種學科知識的集成。關鍵技術包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感技術(RS)、變量投入技術(VRT)、耕地產(chǎn)量圖(VM)等。
<!--[if!supportLists]-->1.<!--[endif]-->2實施精準農(nóng)業(yè)技術的步驟
精準農(nóng)業(yè)的實施可分三步:首先是對收獲機械產(chǎn)量計算、監(jiān)測及繪制產(chǎn)量圖,通過產(chǎn)量圖分析小區(qū)產(chǎn)量的差異原因,優(yōu)化作物管理措施;其次是小區(qū)定點取土化驗、分析、處理采集的定點數(shù)據(jù),挖掘提高產(chǎn)量的潛力,用高級軟件處理所獲取的信息,決策出要實施的農(nóng)業(yè)技術措施,作為農(nóng)機具操作和調節(jié)的基礎;最后用帶有定位系統(tǒng)和自控系統(tǒng)的農(nóng)機具實現(xiàn)定位、變量投放物資的自動控制操作。
<!--[if!supportLists]-->2<!--[endif]-->三江平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀
三江平原地處黑龍江省東部,土地總面積10.9萬km2,占全省總面積的23.9%,耕地366.77萬hm2,區(qū)域內有4個農(nóng)墾分局,54個大中型國營農(nóng)場,人均耕地1.34hm2。三江平原地勢低平,人均耕地面積大,大型機械化農(nóng)場相對集中,農(nóng)業(yè)增產(chǎn)潛力大。制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要因素有三:一是土壤因素,三江平原耕地多為中低產(chǎn)田,占耕地面積的59.22%。土壤物理性狀不良,多為白漿土,黑土層薄,養(yǎng)分低,不能滿足作物的生長需求。還有相當一部分低洼地,不宜耕種。多年種植,土壤自身肥力下降,長期施用化肥,土壤中氮、磷、鉀比例失調。既浪費了肥料又不利于作物生長;二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高投入、低產(chǎn)出,大豆、水稻等農(nóng)作物生產(chǎn)成本越來越高,且缺少有競爭力的優(yōu)質、高產(chǎn)產(chǎn)品;三是農(nóng)產(chǎn)品結構單一,長期以來形成大田作物為支柱產(chǎn)業(yè),其結構不適應區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。
3三江平原實施精準農(nóng)業(yè)的可行性
3.1農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)程度較高
目前三江墾區(qū)農(nóng)業(yè)旱田作物生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)全程機械化,生產(chǎn)規(guī)模也較大,適于大型機械作業(yè)。農(nóng)機動力配置除了傳統(tǒng)的中等功率的東方紅—802型及鐵牛—65型拖拉機外,還先后引進、消化了一批具有世界先進水平的農(nóng)機具如NewhollandM—160型拖拉機、JohnDeere1075型收獲機等,這些農(nóng)機具上都可配置GPS系統(tǒng)及產(chǎn)量檢測系統(tǒng),為精細農(nóng)業(yè)的實施提供了強有力的硬件保障。
3.2農(nóng)作物高產(chǎn)栽培規(guī)模經(jīng)營
機械化水平高的農(nóng)場,地塊大,采用粗放種植、管理,經(jīng)驗播種、施肥,因而增產(chǎn)潛力大,實施精準農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的效益也較大。三江平原土地平坦,地廣人稀,長期采用粗放種植規(guī)模經(jīng)營,精細耕作程度低,實施精準農(nóng)業(yè)會取得很大的效益。大豆“暗壟密”機械化高產(chǎn)模式、崗平地白漿土井灌區(qū)、自流灌區(qū)水稻機械化高產(chǎn)綜合栽培模式的形成,培育出適合該地區(qū)生長的矮稈、抗倒伏的大豆優(yōu)良品種和優(yōu)質、高產(chǎn)、多抗水稻品種,形成了適合當?shù)匕l(fā)展的、有高產(chǎn)潛力的規(guī)模經(jīng)營模式。
3.3科研力量雄厚
三江墾區(qū)以農(nóng)墾總局為后盾,黑龍江八一農(nóng)墾大學、農(nóng)墾科學院等科研院所為技術依托,開展精準農(nóng)業(yè)技術的應用研究,已取得初步成果,為精準農(nóng)業(yè)的實施提供了有力的技術支持和保障。
4精準農(nóng)業(yè)技術在三江平原可應用領域
4.1精確灌溉
水田種植面積的擴大,使地下水超采嚴重,已引起地下水位下降,寶泉嶺局水位變幅0.8~3.5m,建三江局水位變幅0.3~5.0m,與此對應,黑龍江、烏蘇里江、興凱湖等水域豐富的過境水量卻未被很好地利用。目前蓄、引、提江河湖水能力僅17.2億m3,占當?shù)禺a(chǎn)水量的30.4%,占過境水量的0.6%??梢娝Y源的開發(fā)利用不合理,推廣精準灌溉勢在必行,采用計算機控制的節(jié)水灌溉技術,可實現(xiàn)因時、因地、因作物用水,使水的消耗量減少到最低程度,并獲得盡可能高的產(chǎn)量。
4.2精確施肥
三江平原土地長期大量施用化肥,造成土壤中N、P、K比例失調,且投肥量偏大,利用率偏低,肥料投入量的增長高于產(chǎn)量的增長率,回報明顯減小。準確的優(yōu)化施肥必將獲得較大的經(jīng)濟效益。精準農(nóng)業(yè)技術可因土、因作物、因時全面平衡施肥,不但可提高化肥資源利用率,降低生產(chǎn)成本,提高作物產(chǎn)量,還可取得明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
4.3農(nóng)作物產(chǎn)量預測
農(nóng)作物產(chǎn)量是農(nóng)民經(jīng)濟收益的重要標志,利用精確農(nóng)業(yè)技術可確定當?shù)剞r(nóng)業(yè)技術措施和水平,然后建立方程,優(yōu)化計算出作物產(chǎn)量,在收獲前準確地估產(chǎn),有助于制定合理的糧食收購及進出口價格政策,利用制定的收獲、儲運計劃等,提高經(jīng)濟效益。
4.4天氣、災情監(jiān)測與防治
利用精準農(nóng)業(yè)技術,繪制氣象衛(wèi)星云圖,預測風暴、冰雹、暴雨等災害性天氣,提早制定預防措施,把災情降到最低程度。三江墾區(qū)地塊較大,局部病蟲害可很快傳播到很大面積。利用精準農(nóng)業(yè)技術做好病蟲害的監(jiān)測,進行病蟲害的精確防治,得到盡可能大的經(jīng)濟效益。
5精準農(nóng)業(yè)在三江平原的應用實踐及展望
目前,我國精準農(nóng)業(yè)技術的研究和應用還處于初級階段,許多技術、設施還不十分成熟,有待于進行更深一步的研究與完善。三江平原墾區(qū)有規(guī)?;?jīng)營的大型現(xiàn)代化、機械化農(nóng)場,有土壤資源和生態(tài)環(huán)境變異數(shù)據(jù)的積累,有雄厚的技術實力,已經(jīng)具備了向現(xiàn)代化集約農(nóng)業(yè)轉化的條件。實施精準農(nóng)業(yè)勢在必行。黑龍江八一農(nóng)墾大學主持的農(nóng)業(yè)部精準農(nóng)業(yè)課題已經(jīng)全面展開,并在友誼農(nóng)場五分場建立了示范試驗基地,先后引進了美國全套凱斯精準農(nóng)業(yè)設備,包括CASE2366IH谷物收獲機精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、保護性耕作設備(四獨立式375馬力拖拉機、730B復式耕作設備和TMII型耕耘機)、變量播種施肥機、自動導航系統(tǒng)等,并建立了GPS差分基準站,初步完成了產(chǎn)量圖的繪制、土壤取樣化驗分析、變量播種、變量施肥等系統(tǒng)的開發(fā)和研究工作,為精準農(nóng)業(yè)的推廣實施打下了基礎。
精準農(nóng)業(yè)技術在三江平原率先實施,將為其在黑龍江墾區(qū)乃至全國推廣起到典范作用,提供詳實的技術和管理經(jīng)驗。實施精準農(nóng)業(yè)技術對墾區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。
[參考文獻]
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LiangChun-ying1,YangTian-wei2
多年來,經(jīng)過國家和各級政府的積極推進,現(xiàn)代信息技術在農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)中的應用逐步深入,特別是在大田種植、設施園藝、畜禽養(yǎng)殖以及水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用越來越廣泛,種養(yǎng)大戶采用現(xiàn)代信息技術裝備的意識越來越強,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化水平不斷提高,精準農(nóng)業(yè)也得到了迅速發(fā)展。
一、精準農(nóng)業(yè)的涵義
精準農(nóng)業(yè)是一種基于空間信息管理和變異分析的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理策略和農(nóng)業(yè)操作技術體系。根據(jù)作物生長的土壤性狀,調節(jié)對作物的投入,即一方面查清田塊內部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異,另一方面確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標,進行定位的“系統(tǒng)診斷、優(yōu)化配方、技術組裝、科學管理”,調動土壤生產(chǎn)力,以最少的或最節(jié)省的投入達到同等收入或更高的收入,并改善環(huán)境,高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源。精準農(nóng)業(yè)能真正讓農(nóng)民群眾受益,農(nóng)產(chǎn)品持續(xù)提質增產(chǎn),農(nóng)業(yè)持續(xù)增效,農(nóng)民持續(xù)增收,農(nóng)業(yè)抗御自然災害的能力顯著增強。
二、我國基于農(nóng)業(yè)信息化的精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.農(nóng)業(yè)信息技術的應用正從單項應用向綜合集成應用過渡。
基于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質、高效、生態(tài)和安全的要求,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式正向集約化生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營、社會化服務、市場化運作以及信息化管理轉變。從生產(chǎn)、經(jīng)營、管理到服務涉及到諸多環(huán)節(jié),依靠單一的信息技術很難實現(xiàn),農(nóng)業(yè)信息技術的應用正從現(xiàn)代信息技術的單項應用向現(xiàn)代信息技術的綜合集成應用過渡。自動灌溉系統(tǒng)、精準的農(nóng)業(yè)技術的推送、病蟲害診斷系統(tǒng),種植養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等,都會產(chǎn)生大量非結構化數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術的出現(xiàn),提供了良好的解決方案。
2. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術在一些地方已經(jīng)開始試點性應用。
農(nóng)業(yè)本身所具有的特點使得農(nóng)業(yè)在信息化智能化過程中,產(chǎn)生了大量的復雜的非結構化數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的處理和挖掘,需要大數(shù)據(jù)技術。目前,基于無線傳感網(wǎng)絡的滴灌自動控制系統(tǒng)在北京、上海、黑龍江、河南、山東、新疆等地開始試點性應用。
3. 解決農(nóng)業(yè)信息化海量數(shù)據(jù)處理和精準服務的問題亟須創(chuàng)建精準農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)。
農(nóng)村是我國信息化建設最薄弱的區(qū)域。海量數(shù)據(jù)處理和精準服務一直是農(nóng)業(yè)信息中的一大難題。如何整合相關部門的農(nóng)業(yè)信息資源構建大數(shù)據(jù)精準農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)工程,是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化亟待解決的大問題。精準農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)把有線與無線網(wǎng)絡、通信服務與信息服務,終端產(chǎn)品的高中低檔科學、合理、有效地組織整合在一起,真正解決了農(nóng)業(yè)信息化海量數(shù)據(jù)處理和精準服務的問題。
三、農(nóng)業(yè)信息化下,精準農(nóng)業(yè)發(fā)展實施策略
1. 突破精準農(nóng)業(yè)關鍵技術瓶頸。
目前精準農(nóng)業(yè)信息獲取、決策和實施三個環(huán)節(jié)均有技術瓶頸的制約,如:在農(nóng)業(yè)信息快速獲取方面,要加強生物物理學、生物數(shù)學、生物力學和光學的應用基礎研究,重點突破農(nóng)作物形態(tài)、營養(yǎng)、水分和土壤氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素無損快速測試傳感技術,病蟲草害信息的定性定量識別技術;在精準農(nóng)業(yè)決策方面,要研究農(nóng)作物不同生長發(fā)育階段與土壤、氣象、管理措施的定量關系,為不同尺度的變量處方生成提供理論依據(jù);在精準作業(yè)環(huán)節(jié),重點解決適合小規(guī)模田塊和復雜地形的光機電一體化精準農(nóng)業(yè)智能機械。
2.降低精準農(nóng)業(yè)技術應用的門檻。
國外精準農(nóng)業(yè)經(jīng)過近20多年的研究,形成了很多商品化的技術產(chǎn)品,但主要是面向大規(guī)模農(nóng)場作業(yè)需要,且產(chǎn)品價格昂貴,不適合中國目前的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平和生產(chǎn)作業(yè)規(guī)模,要實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)技術廣泛應用,必須降低精準農(nóng)業(yè)技術應用的門檻。
3. 與當?shù)剞r(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)緊密結合。
當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)是發(fā)展的重點和熱點,是當?shù)禺a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的支柱,也是當?shù)卣块T、企業(yè)、農(nóng)民關心的焦點,能夠解決當?shù)刂鲗Мa(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中問題的技術,必將成為其優(yōu)先考慮的技術選擇。因此,精準農(nóng)業(yè)技術必須與當?shù)剞r(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密結合,突出解決主導產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題,只有這樣才能使精準農(nóng)業(yè)技術得到社會的關注和大規(guī)模應用,彰顯其在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的地位和作用。
4.采取高效靈活的技術推廣模式。
根據(jù)用戶需求,可采取不同的技術推廣模式,提供專業(yè)化、社會化的技術服務,通過駐地工程設計實施,實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運轉,形成“交鑰匙工程的技術推廣模式”。
5.制定統(tǒng)一的行業(yè)或國家標準。
目前國內外市場上精準農(nóng)業(yè)的相關技術產(chǎn)品很多,但不同企業(yè)軟硬件產(chǎn)品自成體系。在開展精準農(nóng)業(yè)研究應用過程中,難于構建可運行的精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在這樣情況下,我國必須建立精準農(nóng)業(yè)技術標準,與國際主流產(chǎn)品標準接軌的同時,也是爭奪精準農(nóng)業(yè)技術制高點的重要切入點。
參考文獻
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按照“統(tǒng)籌兼顧,分級負責,服務到村,精準到戶”的原則,組織動員長葛市農(nóng)業(yè)科研、教學、推廣單位專家教授和技術服務人員,聚焦貧困人口科學素質和生產(chǎn)技能提升,對長葛市1917戶貧困戶中有產(chǎn)業(yè)扶貧技術需求的農(nóng)戶,分類施策,廣泛開展多層次、多渠道、多形式的技術服務,持續(xù)增強智力脫貧能力。
二、農(nóng)業(yè)技術產(chǎn)業(yè)扶貧主要舉措
(一)完善產(chǎn)業(yè)扶貧技術服務工作責任機制
一是組建農(nóng)業(yè)技術扶貧專家隊伍。以“萬名科技人員包萬村”為主要形式,按照“市級分縣包鄉(xiāng)、縣鄉(xiāng)包村聯(lián)戶”的原則,組建市縣鄉(xiāng)三級農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧技術服務專家隊伍,逐級落實責任。指定一名聯(lián)絡員,負責匯總長葛市農(nóng)業(yè)技術扶貧人員名單。二是由長葛市農(nóng)業(yè)部門牽頭負責,積極與扶貧部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府密切合作,精準掌握轄區(qū)內有產(chǎn)業(yè)扶貧技術需求的貧困人口底數(shù),制訂切實可行的方案,組織基層農(nóng)技推廣人員和動員鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務中心等涉農(nóng)服務力量,精準對接有貧困人口分布的所有行政村。包村人員作為該村建檔立卡貧困戶的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧技術服務責任人和聯(lián)絡員,負責向村內每一個貧困戶發(fā)放技術服務明白卡,按照“一戶一策、因地制宜”的要求開展“面對面、手把手”的指導服務。每年入戶指導不低于6次,建立貧困戶技術服務工作臺賬,做好簽字記錄和跟蹤服務。貧困戶基本情況統(tǒng)計及農(nóng)業(yè)技術需求意愿上報的真實性,由分包指導員負責。
(二)開展農(nóng)業(yè)先進適用技術推廣服務
聚焦發(fā)展“四優(yōu)四化”和兩個轉型升級行動,圍繞優(yōu)質糧食、特色農(nóng)產(chǎn)品、設施農(nóng)業(yè)、一二三產(chǎn)業(yè)融合,點面結合做好“四新”示范(新品種、新技術、新模式、新機制)和“五良”(良種、良法、良壤、良灌、良機)推廣配套。一是開展貧困人口全覆蓋式農(nóng)業(yè)技術服務。各農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧技術服務責任人要在關鍵農(nóng)時和生產(chǎn)重點環(huán)節(jié)及時到崗到位,采取集中辦班、電視廣播、技術上墻、村室大喇叭等方式做好新技術新成果示范推廣,積極開展產(chǎn)后收儲、加工等延伸服務,做好氣象災害及病蟲害監(jiān)測預警。二是開展產(chǎn)業(yè)扶貧技術服務專家團宣講活動。聯(lián)系長葛市服務現(xiàn)代農(nóng)業(yè)專家組,結合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實際,就農(nóng)業(yè)科研、農(nóng)技推廣、種子管理、植物保護、農(nóng)產(chǎn)品檢測、農(nóng)村能源、農(nóng)業(yè)信息、淡水養(yǎng)殖等專業(yè)領域,對當?shù)剞r(nóng)民、各類新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體帶頭人、農(nóng)業(yè)企業(yè)骨干及基層農(nóng)技人員進行培訓和服務。動員和鼓勵他們主動與本地貧困人口對接,在技術上給予幫扶帶動。
(三)加大對貧困地方項目資金傾斜支持
將農(nóng)業(yè)發(fā)展等各類項目資金向貧困地方重點傾斜,引導優(yōu)質技術服務資源向基層集聚,與當?shù)胤鲐毿枨缶珳蕦印⑴c扶貧規(guī)劃有效銜接。鼓勵農(nóng)業(yè)科研試驗基地和農(nóng)技推廣示范基地優(yōu)先在貧困地方布局,把符合條件且愿意接受培訓的貧困人口全部納入新型職業(yè)農(nóng)民培育工程,集中力量培育一批致富帶動能力較強的技能型人才,引領當?shù)刎毨丝谥橇γ撠殹?/p>
三、保障農(nóng)業(yè)技術扶貧的長效機制
(一)強化督導考核。