云南省甘蔗生產監測與技術服務信息化發展對策研究

史小英

(西安航空職業技術學院，陜西西安710089)

0 引言

甘蔗是云南省制糖業的主要原材料，提高甘蔗作物產量是推動該地區制糖業健康發展的一項主要手段，對于區域經濟的增長也有著重要的促進作用。新形勢下的云南省甘蔗產業應當進一步發揮信息化技術在增產增收方面所起到的獨特作用，提高甘蔗產業的信息化水平[1-3]。

1 云南省甘蔗產業發展現狀

1.1 甘蔗產業發展狀況

云南省是我國主要食糖生產基地之一，食糖產量占全國40%以上。2017/18年榨季，云南蔗糖產業綜合產值突破 200億元，惠及產業涉及貧困人口 4萬戶、19萬人。涉農人口近2000萬人(數據來源：云南省統計局)。2018/19年榨季，云南省甘蔗種植面積達29萬hm2，全省甘蔗農業總產1843.27萬t，生產蔗糖208.01萬t(數據來源：云南省統計局)。得天獨厚的資源優勢、地理條件和產業基礎使云南省制糖業在全國占據重要地位，全省制糖業產值達到千億元，現已成為推動云南省經濟快速增長的一項重要產業[1]。

1.2 農業信息化基礎建設水平

過去5年來，云南省農村地區在信息化建設方面取得了較為快速的進展。“村村通”計劃得到了全面落實，實現了網絡寬帶設備、媒體終端設備的“三下鄉”，廣播電視、電話、電腦等終端設備開始進入農戶家庭，并且能夠接受來自移動網絡和電信寬帶的資訊服務，使得云南省農村地區初步形成了信息化建設的基礎[2-3]。除此之外，現已有 20多家云南制糖企業建立了自己的網站，如云南英茂糖業有限公司(http://www.yinmoresugar.com)、云南紅慶糖業(http://www.ynhongqing.com)等，大中型的制糖企業普遍擁有自己的企業資源計劃系統和信息技術服務體系，小型的制糖企業則可以網絡上發布供求信息[4-5]。

2 推動云南省甘蔗產業信息化發展的必要性

現階段，云南省甘蔗產業正向機械化生產邁進。以封閉殺草為例，甘蔗在種下7日后即開始發芽，需要在未來的30～40日內持續實施殺草處理才能避免雜草搶占甘蔗肥料。若通過人工手動進行殺草，所需要花費的成本約為450元/hm2，若利用無人機實施殺草，成本約為220元/hm2[6-7]。云南省甘蔗作物每年需要實施2次殺草，對于一個經營60 hm2的甘蔗農戶來說，則每年可節約3萬元左右的種植成本。而無人機設備的應用離不開信息技術的支持，無線通信基站的信息覆蓋水平直接影響無人機設備的使用范圍。實際上，除了無人機設備以外，溫度、濕度、酸堿度等小型傳感器設備都需要在無線網絡通信環境下才能夠運行。在農業機械化、農業數字化不斷發展的今天，云南作為我國主要的甘蔗作物生產基地，一定要大力布局農業信息化基礎設施，為包含甘蔗作物在內的各種基礎性農業作物的增產增收創造有利條件[8-9]。

3 云南省甘蔗產業信息化建設存在的問題

3.1 甘蔗作物生產技術服務信息化有待加強

現階段，云南省甘蔗產業仍然以農戶為生產主力，而絕大多數農戶缺乏甘蔗種植的專業知識，需要專家給予適當的指導。在形成完善的信息化專家平臺之前，農戶只有通過現場指導甚至“一對一”式的教學來獲取甘蔗種植知識，信息傳輸效率十分低下，不利于專業種植技術的推廣[10]。

3.2 甘蔗作物生產監測技術信息化有待加強

甘蔗的生產受許多因素的影響，比如氣溫、降水、日照時數、肥料成分等，尤其是在計算機技術不斷發展的過程中，管理者通過專門的軟件就可以對適宜甘蔗生長的各項環境參數進行計算，這就需要通過各種不同類型的傳感器來采集甘蔗生長環境數據。而云南省整體在信息化領域缺乏這方面的技術儲備，并且在數據處理技術方面缺乏經驗，對甘蔗產業的信息化造成了一定的影響[11-12]。

4 推動云南甘蔗產業信息化發展的有關對策

4.1 甘蔗作物生產技術服務信息化建設

云南省農戶是云南省甘蔗作物生產最主要的參與者，提升甘蔗作物生產能力也是助力脫貧攻堅工作的一項主要手段。然而，當前云南省各地區的甘蔗農戶仍然需要堅實有力的技術支持，建立農信專家咨詢服務平臺就是為農戶提供技術支持的一種有效手段。

農信專家咨詢服務平臺的建設需要考慮到農戶對于通信硬件成本和資訊獲取成本的承受能力。

2018 年，云南省農村地區電話用戶約45.85萬戶，農村寬帶接入用戶305.87萬戶，雖然在通信接入能力方面取得了較大的進步，但在計算機和移動電話設備的保有率上仍然十分緊張[13]。因此，新形勢下云南省甘蔗產業的信息化建設應當立足于“云平臺”為農戶提供技術資源服務，農信專家咨詢服務平臺的功能框架如圖1所示。

4.2 甘蔗作物生產監測技術信息化建設

圖1 農信專家咨詢服務平臺業務功能圖

4.2.1 引入先進的數據采集技術

云南省甘蔗作物生產規模較大，為了實時獲取甘蔗作物生產狀況數據，首先需要綜合運用各種數據采集技術來建立甘蔗生長數據庫。可供選擇的數據資源獲取技術主要包括感知技術(遙感技術、傳感器技術等)、識別技術(檢測技術、光譜掃描、射頻識別技術)、移動采集技術(APP、智能終端)等。

感知技術的應用可以幫助農戶從不同角度了解甘蔗作物生長的環境信息，借助農業飛行器、便攜式GPS面積測繪儀以及遙感設備，管理者能夠實現對地觀測的資源宏觀布局；基于 WebGIS的動植物生長信息的動態檢測平臺則可以幫助管理者了解甘蔗作物生長信息的時空變異性；采集測試傳感器能夠幫助管理者分析甘蔗生長環境的實時狀況，獲取周圍環境污染信息與動植物病害信息。

在甘蔗作物加工產業方面，識別技術也是信息化建設的一個重要組成部分，通常用于甘蔗作物及加工品的質量安全開展監測，RFID是一種應用比較廣泛的識別技術，該技術應用的主要目的在于確保甘蔗作物原料、加工過程及銷售環節的追蹤可溯。

4.2.2 引入先進的數據處理技術

將先進的數據處理技術應用于農業領域是未來一段時間內提高作物產量的一種有效手段，現階段的農業數據處理正在從傳統的統計分析、機器學習、數據挖掘向著智能分析預警和數字化模擬的方向演進，農業大數據分析流程如圖2所示。

圖2 農業大數據分析流程圖

大數據分析技術在生物學領域得到了廣泛的應用，大數據算法已經開始應用于數字育種和基因測序等方面。應用比較廣泛的作物模型主要有聯合國糧食及農業組織的AQUACROP、澳大利亞甘蔗種植領域常用的 APSIM 系列、美國 DSSAT系列以及荷蘭WOSOFT系列等。在植物數字化模擬方面，應用比較廣泛的有 VTP、GroIMP、OpenAlea等服務于植物分析與建模的開源項目。在農產品市場監測預警模型系統方面，應用比較廣泛的有中國農業科學院農業信息研究所的CAMES模型、美國農業政策研究所(FAPRI)的FAPRI模型、美國農業部(USDA)的國家-商品聯系模型、聯合國糧農組織(OECD-FAO)的AGLINK-COSIMO模型等。

4.2.3 建立基于GIS的甘蔗作物生產管理系統

截至2019年，云南省共建立了125個氣象監測站，并提供自2015年來逐日的日照、降水、積溫、溫度等數據信息(數據來源：云南省氣象局)。通過基于 GIS的甘蔗作物生產管理系統對相關數據進行篩選后可獲得用于指導甘蔗生產的決策數據。

基于 GIS的甘蔗作物生產管理系統的核心是將HTTP標準的網絡體系融入地理信息系統中，通過網絡信息技術對地理信息資源加以分析。該系統可采用分布式的部署方案，主要通過多主機、多數據庫的方式進行建設。通過瀏覽器/服務器(B/S)模式實現大范圍互聯，用戶通過瀏覽器提取應用于甘蔗生產的空間地理信息，借由服務器為終端用戶提供服務和信息資源，該系統的基本結構如圖3示。

圖3 甘蔗作物生產管理系統工作流響應模式

5 結論

農信專家咨詢服務平臺的應用能夠充分利用云南省農村地區現有的終端設備資源和寬帶通信資源源，幫助農戶通過互聯網獲取專業的甘蔗種植知識；數據采集技術的應用能夠為甘蔗產業的信息化提供數據基礎。截止到目前，云南省農業在數據采集技術的支持下，已經建立了涉及甘蔗生產、經營管理的的數據庫集群，收集了云南省近幾年來與與甘蔗生長有關的自然資源數據資料，比如云南甘蔗作物種植區的總面積、水資源情況、氣候情況、土壤情況等。總體看來，云南省甘蔗產業生產主體復雜、生產過程發散，對于信息資源的需求也十分復雜。因此，在做好農業信息化建設工作的基礎上，還需要針對甘蔗產業的分布、少量、異構、異質式大數據處理技術進行更加深入的研究，相關的數據處理與分析也應當緊密結合甘蔗作物生長周期、營養需求以及環境需求等方面的數據。