大數據技術在農業(yè)生產上的應用

高艷麗

（衡水學院 經濟學與管理學系 河北衡水 053000）

智慧農業(yè)是指將物聯(lián)網、大數據、人工智能等信息技術有效地應用于傳統(tǒng)農業(yè)中，借助軟硬件設備，例如：傳感器、移動終端、電腦、App 等，來控制農業(yè)生產，實現農業(yè)生產的遠程操控及可視化診斷，及時發(fā)布災情預警，實現農業(yè)智能化管理。

現階段，隨著經濟與信息技術的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)農業(yè)的生產方式已經跟不上經濟發(fā)展的需要，將大數據、物聯(lián)網等現代信息技術應用于農業(yè)生產，提高農業(yè)生產的自動化、智能化水平，能有效提高農業(yè)生產效率，確保農作物高質高產，避免因管理不當或洪澇災害等帶來嚴重損失。大數據技術對推進智慧農業(yè)的發(fā)展具有較為重要的作用。通過在農業(yè)生產中采集、處理、分析與農作物種植、生長相關的海量數據，以更加直觀的方式觀測農作物生長和變化的趨勢，實現農作物各個種植環(huán)節(jié)的精細化管理，同時根據對農作物銷售數據的分析，掌握市場需求的動態(tài)變化，合理地制定農業(yè)生產計劃，做到精準種植。

1 大數據技術在農業(yè)生產中的應用

1.1 農業(yè)生產前

1.1.1 種植前選種的大數據應用

隨著互聯(lián)網和電子商務的快速發(fā)展及在農村地區(qū)的普及，很多農村種植合作社、種植農戶開始利用互聯(lián)網檢索、查詢農產品銷售的市場行情，學習農作物選種知識，并通過電商平臺購買種植種子。互聯(lián)網在一定程度上能夠幫助農民獲取所需要的信息，但由于網絡信息的信息量大、準確性低，甚至存在一些誤導信息，因此農民在借助互聯(lián)網進行信息檢索、學習時效率較低，不能做到精準選種。

借助大數據技術，通過對所在地區(qū)的氣候條件、水質、土壤環(huán)境、種植的農作物種類、受災與病蟲害的相關信息、農產品的銷售價格、市場對不同農產品的需求情況等歷史數據的采集，然后做預處理及分析，為農民精準推薦種植農作物的種類、種植量、種植時間，匹配種植土壤等信息。與此同時，還可以對市場上現階段推廣的農作物種子進行檢測、開展發(fā)芽率實驗等，通過分析實驗數據來進一步確定農作物種子是否進行了殺蟲、除霉等處理以及種子的活力，相比普通種子，高活力種子的出苗率高，對外界不良環(huán)境的抵御能力強，種植后農作物的產量、質量較高。利用大數據技術可以為農民選購適宜種植的農作物種類及良種提供有效幫助。

1.1.2 土壤改良的大數據應用

農作物的種植環(huán)境，尤其是土壤環(huán)境對其生長有很大的影響，因此改良土壤環(huán)境尤為重要。建立數字土壤數據庫，用于存儲不同地區(qū)土壤的類型、土壤的肥力、水分狀況等信息，通過整合、分析上述的土壤數據，并依據不同農作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律，幫助農民對土壤進行精準施肥，合理灌溉，科學配比土壤養(yǎng)分。

為了進一步推廣大數據技術在土壤改良中的應用，可以開發(fā)移動端的土壤改良智能化平臺。廣大農民能夠利用該平臺的App 快速查詢農田土壤的相關信息，輸入種植農作物信息，就能獲得農田平衡施肥的推薦信息，可以在推薦信息的基礎上自行設定土壤施肥的各項參數，通過無線網絡將最終確定的施肥參數傳輸到施肥機械的芯片中，由施肥機械自動完成農田土壤的智能化、精準化施肥，減少因盲目施肥造成的浪費及不良后果，增加土壤的有機質，提高土壤肥力。

1.2 農業(yè)生產中

1.2.1 精準種植的大數據應用

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，農業(yè)人口比例逐漸減少，傳統(tǒng)種植方式占用大量的人力成本，已不再適合農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，將物聯(lián)網、大數據等技術應用于農業(yè)生產中，通過建立精準種植的物聯(lián)網系統(tǒng)，提高農作物的種植效率，降低人力成本和種植風險，以適應智慧農業(yè)發(fā)展的需要。

精準種植的物聯(lián)網系統(tǒng)架構可以分為三個層面，即感知層、網絡層及應用層。其中感知層主要由各種傳感設備、攝像頭及傳感器網關等構成，例如溫度傳感器、濕度傳感器，通過傳感器技術采集農作物種植過程中的溫濕度、光照及養(yǎng)分等相關數據。然后將采集到的數據通過網絡層進行傳輸，網絡層主要由互聯(lián)網、局域網、移動4G 網絡、有線或無線WiFi 通信網絡、云計算平臺及網絡管理系統(tǒng)等構成，負責處理和傳輸感知層獲取的農作物種植數據。最外層是應用層，它是物聯(lián)網設備與農民用戶的接口，結合農作物種植的實際需求，通過對感知層獲取的數據進行挖掘與分析，得出精準化的農資調配方案、智慧化的管理決策和機械控制，以達到農民增收、農業(yè)增產的目的。

下面以蔬菜大棚的種植為例，簡單闡述精準種植物聯(lián)網系統(tǒng)的應用流程。借助該系統(tǒng)，農民用戶可采用“線上+線下”的管理模式。種植農作物前，系統(tǒng)先根據要栽種的農作物幫助農民制定整個生長期的種植管理技術方案。種植期間，利用傳感器實時監(jiān)測大棚內與農作物生長環(huán)境相關的數據，例如：利用無線溫濕度傳感器能夠監(jiān)測大棚內的溫度與濕度；將無線光照傳感器安裝在大棚頂部監(jiān)測光照強度；通過將無線土壤水分傳感器插入到土壤中，來監(jiān)測土壤中的水分含量；農作物進行光合作用離不開CO2，因此利用無線二氧化碳傳感器監(jiān)測并控制大棚中CO2的濃度是非常有必要的。然后，以無線通信方式將傳感器采集的數據進行傳輸；并在此基礎上對數據信息進行分析處理。系統(tǒng)會根據數據分析結果定時向農民推送農事提醒信息，農民用戶可借助手機、平板等終端設備查詢監(jiān)測數據及分析結果，及時了解農作物的生長狀況。手機端的App 軟件通過無線通信網絡與大棚內的灌溉設備、二氧化碳發(fā)生器等的內部芯片進行連接，農民可通過手機遠程控制機械設備完成智能化灌溉、加溫、耕種等操作，隨時完成農事執(zhí)行情況的檢查。若大棚內出現農作物生長環(huán)境異常的情況，系統(tǒng)會自動報警，并將報警信息發(fā)送至農民用戶的手機中，確保能夠及時掌控農作物的生長進程。

1.2.2 災情防治的大數據應用

農作物、果樹、蔬菜等經濟作物的生長很容易受到各種有害生物的危害和惡劣天氣的影響。對于前者，其種類繁多，時常爆發(fā)，且發(fā)生的規(guī)律也不相同。農作物一旦受到病蟲害的攻擊，傳統(tǒng)的方式主要是憑借以往的經驗進行簡單判斷，然后購買當地的農資農藥進行處理，農民對病蟲害的認識不夠全面，防治技術掌握較少，對病蟲害的發(fā)生范圍及趨勢不了解，因此，傳統(tǒng)防治病蟲害的方式針對性較差，盲目施藥不僅會造成浪費，而且防治效果不明顯。建立大數據實時監(jiān)測平臺，利用無人機、攝像機等實時拍攝農作物生長環(huán)境與情況。通過平臺可以觀察無人機的工作位置與狀態(tài)，例如采用圓圈圖形表示無人機，用不同顏色區(qū)分無人機的工作狀態(tài)，紅色代表等待狀態(tài)，綠色代表作業(yè)狀態(tài)。實現了足不出戶，就能夠將無人機采集到的信息實時傳輸至平臺的數據庫中，通過對實時數據和歷史大數據的處理與分析，有效識別農作物病蟲害，向農民提供病蟲害的相關知識信息及防治措施，并以可視化方式提供病蟲害發(fā)生發(fā)展的形勢圖。

天氣氣象是農業(yè)生產的重要影響因素之一，利用氣象大數據技術構建特定范圍內的氣象格點數據，在此基礎上為農民提供局部范圍中的精準天氣預報，幫助農民調整農事活動，提前進行人工干預，減輕惡劣天氣帶來的損失。相比傳統(tǒng)天氣預報，利用大數據技術預測未來一段時間的天氣情況，預測時間會更長、準確度也更高。

1.3 農業(yè)生產后

1.3.1 農產品品質溯源的大數據應用

為了保證農產品的生產質量，可以利用大數據技術追蹤農產品從農田到消費者的全過程。將RFID 電子標簽貼在農產品上，或為每件農產品生成對應的二維碼。通過掃描RFID 標簽，在農產品種植、質量檢測、加工、儲存、運輸、消費等各個質量安全的關鍵環(huán)節(jié)上不斷添加、更新數據，進行全程追蹤。利用傳感器或農事信息采集系統(tǒng)實時采集并上傳追蹤的信息，構建安全溯源平臺數據庫。消費者能夠通過上網、短信、掃描二維條碼等方式追溯農產品的相關信息，全面了解所購買農產品的質量。農民或商家能夠實時、準確地掌握農產品的生長、質量檢測及整個供應鏈上農產品的流向等信息，確保農產品生產、流通等多個環(huán)節(jié)安全可靠。

1.3.2 農產品精準營銷的大數據應用

為避免因為農產品的生產信息與市場信息不對稱導致農產品資源分布不平衡，減少農產品出現滯銷現象，需要在數據庫中存儲各地農產品的生產信息、滯銷信息、市場需求信息等，具體包括農產品名稱、產地、供給數量、滯銷地區(qū)、滯銷數量、需求地區(qū)、需求量等。利用大數據技術，整合、分析農產品的生產數據與市場數據，讓農業(yè)生產與市場信息真正對接，平衡各地農產品的供求數量，幫助農民或合作社合理安排供給計劃，減少農作物的庫存積壓，實現市場中農資平衡。

除此之外，利用微信、QQ、網頁、微博、各類電商平臺等渠道采集農產品消費群體的偏好、行為特征、市場需求等原始信息，對采集到的數據進行分析、挖掘；在此基礎上，構建消費者偏好模型、農產品需求模型等，借助模型精準地了解不同消費者的不同偏好，預測市場對農產品在將來特定階段的需求量。并根據分析預測結果對農產品進行精準分類、定價、包裝等，向特定消費群體推送有針對性的農產品信息，實現農產品的精準營銷。

2 小結

大數據技術、智能化設備已經融入中國的農業(yè)生產。借助這些先進技術和設施能夠幫助農民更好地了解市場需求，科學選種，避免盲目耕種，降低災情損失，將農業(yè)生產過程數字化，監(jiān)控農作物的生長周期，做到精準施肥、精準灌溉，進而實現對農產品從種植、生長、采摘、質量檢測、加工、包裝、運輸及配送的全程掌控。以大數據為支撐，實現農業(yè)生產全流程的智能化管控。