明光市“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥的研究與應(yīng)用

蔣浩永 周福紅

摘 ? 要：“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥的發(fā)展是土肥工作信息化的必要和高級階段。從運(yùn)用前景分析、實(shí)踐成效、存在問題等幾方面對“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥進(jìn)行了研究與闡述，并探討了“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)的未來發(fā)展與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：明光市;互聯(lián)網(wǎng)+;智慧土肥;研究;應(yīng)用

近年來，伴隨著國家對農(nóng)業(yè)扶持力度的不斷加大和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的深入發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用，因此在我國受到了前所未有的關(guān)注[1]。

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧施肥一方面順應(yīng)了“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的信息化發(fā)展趨勢，一方面也解決了傳統(tǒng)施肥效率低、盲目施肥的問題。“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與測土配方技術(shù)有機(jī)結(jié)合的成果，是充分利用已有數(shù)據(jù)指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的突破，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一次有益嘗試。

1 ? ?“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)前景

伴隨著農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展，智慧土肥應(yīng)運(yùn)而生，也是土肥工作信息化發(fā)展的高級階段。“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥是集互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等為一體，依托各種傳感器（土壤養(yǎng)分、環(huán)境溫度、濕度、土壤水分、圖像等）和無線通信網(wǎng)絡(luò)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的部署，實(shí)現(xiàn)對土壤的土、肥、水環(huán)境等的智能感知，并通過對上述信息的收集、分析，對耕地質(zhì)量和作物水肥管理實(shí)現(xiàn)智能分析、智能預(yù)警、智能決策、專家在線指導(dǎo)等功能，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供土肥管理的精準(zhǔn)化服務(wù)、可視化管理和智能化決策的生產(chǎn)管理形態(tài)。

1.1 ? 推動(dòng)實(shí)現(xiàn)土肥水精準(zhǔn)管理

運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合智能手機(jī)、電腦等電子設(shè)備對土肥水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，再利用大數(shù)據(jù)、GIS等對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、挖掘、分析、預(yù)測，實(shí)現(xiàn)土肥工作的智能分析與管理，并可以根據(jù)作物生長的氣候、環(huán)境、周期等變化，結(jié)合土壤養(yǎng)分、墑情等監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過精準(zhǔn)分析提供科學(xué)精確的水肥管理建議，使水肥利用效率和投入產(chǎn)出比得到顯著提高。

1.2 ? 有效改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)的運(yùn)用，將大大提高施肥、灌溉、施藥等田間操作的科學(xué)性與精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投入，避免過量與浪費(fèi)，減少農(nóng)業(yè)面源污染，提高土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量，在改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)還能提高農(nóng)民收入。

1.3 ? 農(nóng)技推廣和服務(wù)模式的根本性變革

通過“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥，可以形成科學(xué)、精準(zhǔn)、完善的農(nóng)業(yè)技術(shù)和土肥信息服務(wù)體系，土肥技術(shù)人員可以借助該技術(shù)對施肥量、灌溉量等作出更科學(xué)合理的判斷，通過系統(tǒng)將地塊水肥、作物生長等情況實(shí)時(shí)發(fā)布給農(nóng)戶;農(nóng)戶則可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥系統(tǒng)，通過手機(jī)、電腦等實(shí)時(shí)了解科學(xué)合理的作物施肥指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè);對于肥料生產(chǎn)企業(yè)，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)將大大提高其工作效率，企業(yè)可以根據(jù)智慧土肥提供的數(shù)據(jù)，分析農(nóng)戶施肥趨勢，提前做好生產(chǎn)準(zhǔn)備，并減少中間經(jīng)銷環(huán)節(jié)，直接從工廠到田間地頭，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的個(gè)性化服務(wù)。

2 ? 明光市“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥實(shí)踐成效

2.1 ? 構(gòu)建明光市“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥平臺

明光市和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)合作構(gòu)建了明光市“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥系統(tǒng)，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”精準(zhǔn)施肥技術(shù)，結(jié)合“3S”技術(shù)，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)來處理土壤養(yǎng)分、農(nóng)作物生長情況等相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)并形成輔助圖像，運(yùn)用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速定位、快速查詢等功能，通過WebGIS、微信、智能手機(jī)等終端平臺對土壤養(yǎng)分、科學(xué)施肥方案進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)了解耕地的土壤養(yǎng)分狀況、理化性狀、地力等級，完成推薦施肥配方及用量、提出施肥建議、一鍵下單生產(chǎn)配方肥等信息化成果服務(wù)，為農(nóng)業(yè)部門指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)戶科學(xué)精準(zhǔn)施肥提供便利。同時(shí)，該研究成果也對化肥減量化、零增長，指導(dǎo)施肥，減少農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等都具有重要的意義。

2.1.1 ? 配方與精準(zhǔn)施肥移動(dòng)GIS查詢系統(tǒng)

移動(dòng)GIS查詢系統(tǒng)采用JAVA語言開發(fā)，以明光市測土配方施肥、耕地地力評價(jià)等技術(shù)成果和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在.NET 平臺下進(jìn)行嵌入式GIS開發(fā)，基于SuperMap進(jìn)行二次開發(fā)而成。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)智能終端、無線互聯(lián)技術(shù)與空間地理信息技術(shù)的迅速結(jié)合，由無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、嵌入式軟硬件環(huán)境以及定位系統(tǒng)組成，通過智能手機(jī)、平板等終端來實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分的查詢、配方施肥、施肥技術(shù)的指導(dǎo)與推薦。

2.1.2 ? 基于微信公眾平臺的土壤養(yǎng)分與作物施肥配方查詢系統(tǒng)

基于微信公眾平臺的土壤養(yǎng)分與作物施肥配方查詢系統(tǒng)采用ght app應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)考慮到終端用戶的實(shí)際操作和維護(hù)的簡便性，綜合系統(tǒng)的整體采購、推廣等成本問題，選擇了Windows Server2008操作系統(tǒng)作為該公眾平臺后臺程序的軟件基礎(chǔ)，但是由于該平臺接口的限定，只能在開放的接口之上進(jìn)行二次開發(fā)。

2.1.3 ? 基于WEBGIS配方與精準(zhǔn)施肥查詢系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用JAVA技術(shù)，基于WEBGIS技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，針對不同層級用戶的使用需求，將測土配方成果以數(shù)字化的方式直觀地展示給各級用戶。運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥技術(shù)結(jié)合配方施肥算法，給各級用戶提供科學(xué)、精準(zhǔn)的施肥推薦，用戶可以通過電腦、平板等終端在電子地圖、遙感地圖中直觀、方便地查找到地塊，并瀏覽該地塊的墑情、地力等級、土壤養(yǎng)分、土壤屬性等情況，選擇不同作物獲取相應(yīng)的施肥推薦配方卡。該系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)配方成果只能以紙質(zhì)圖形和數(shù)據(jù)表格等方式呈現(xiàn)的局限性，將最新的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與測土配方技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，既是測土配方成果推廣的一項(xiàng)重要手段，又是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一次有益嘗試。

2.1.4 ? “互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥系統(tǒng)

該系統(tǒng)是基于測土配方施肥項(xiàng)目形成的一系列成果數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥機(jī)形成一套完整的生產(chǎn)工作流程，前期對不同廠家的配肥機(jī)硬件參數(shù)及通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)研、歸類和總結(jié)，在生產(chǎn)工作流程中增加一個(gè)中轉(zhuǎn)服務(wù)器，通過它來匹配不同廠家的配肥機(jī)，使線上的所有流程及服務(wù)能夠適應(yīng)所有的生產(chǎn)環(huán)境。

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)與智能配肥機(jī)終端的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了將肥料網(wǎng)點(diǎn)建在千家萬戶的田間地頭，不僅解決了科學(xué)精準(zhǔn)配方和測土配方施肥技術(shù)推廣應(yīng)用的“最后一公里”問題，而且從根本上改變了農(nóng)民傳統(tǒng)的施肥觀念，解決了精準(zhǔn)施肥配方生產(chǎn)的問題，真正做到“一塊田一配方、一袋肥一加工”。

2.2 ? 實(shí)現(xiàn)明光市土肥智能管理與減量化

農(nóng)業(yè)管理部門通過“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥平臺，一方面可以實(shí)現(xiàn)肥料施用的管理與監(jiān)督，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)指導(dǎo)施肥，實(shí)現(xiàn)肥料減量化。

當(dāng)前，明光市通過“互聯(lián)網(wǎng)+”智能配肥系統(tǒng)推廣測土配方施肥面積14.98萬hm2，技術(shù)覆蓋率達(dá)97.8%，預(yù)計(jì)2019年全市化肥使用總量在4.0萬t以下，較上年減少2%左右，肥料利用率達(dá)到39.3%，實(shí)現(xiàn)化肥使用總量和施用強(qiáng)度“雙降”、測土配方施肥覆蓋率和化肥利用率“雙升”、施肥結(jié)構(gòu)和施肥方式“雙優(yōu)”、耕地質(zhì)量和基礎(chǔ)地力“雙提”。

3 ? ?“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥應(yīng)用存在的主要問題

3.1 ? 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失

目前我國農(nóng)業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)尚未建立相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)、智慧土肥及其相關(guān)智能設(shè)備方面仍缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。智慧土肥中常用到的各類傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口、安全標(biāo)識、傳感網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)融合等方面缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，相關(guān)軟硬件數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、信息采集和處理等信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后。

3.2 ? 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力弱，成果轉(zhuǎn)化率較低

我國在農(nóng)業(yè)信息化中，對于一些核心技術(shù)產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和研發(fā)能力較弱，在芯片、高精度傳感器等核心技術(shù)方面和國際水平還存在著一定的差距，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)需要的多功能、低成本、見效快、易推廣的信息技術(shù)相關(guān)設(shè)備嚴(yán)重不足。

3.3 ? 市場化程度較低，以政府投入為主

目前我國的土肥信息化建設(shè)以政府為主導(dǎo)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主體自身投入能力較弱，信息技術(shù)在土肥領(lǐng)域的應(yīng)用大多數(shù)停留在以項(xiàng)目建設(shè)帶動(dòng)的試點(diǎn)示范階段。此外，相關(guān)土肥信息技術(shù)產(chǎn)品在各類經(jīng)營主體中應(yīng)用也較少，使得企業(yè)主體的地位未能很好地發(fā)揮，推廣應(yīng)用也未能形成規(guī)模。

3.4 ? 信息拓展工作不足

信息的采集與發(fā)布局限于土肥水方面，對于栽培技術(shù)、作物品種、植保、環(huán)保等方面的互動(dòng)交流和整合工作缺乏，更多部門的參與和相關(guān)數(shù)據(jù)的加入，會(huì)使數(shù)據(jù)挖掘、分析、運(yùn)用更具有指導(dǎo)性，特別是隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起，迫切需要多個(gè)農(nóng)業(yè)相關(guān)部門的數(shù)據(jù)整合與挖掘分析。

4 ? 展望與結(jié)論

隨著農(nóng)業(yè)信息化的不斷發(fā)展，土壤肥料、栽培技術(shù)、植保等各個(gè)方面數(shù)據(jù)量也在不斷地積累，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧土肥技術(shù)，就是在龐大的數(shù)據(jù)挖掘與分析功能基礎(chǔ)上，集成作物生長過程中的氣候、土壤、墑情、栽培措施等數(shù)據(jù)情況，綜合分析作物自身生長發(fā)育的不同階段，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策者提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效、可靠的輔助決策。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 王維瑞.智慧土肥的發(fā)展目標(biāo)與建設(shè)內(nèi)容探討[J].中國農(nóng)?技推廣，2014，30（10）：41-43.