智慧物聯網在枸杞標準化生產中的應用效果評價

郭星星 高 潔 李惠玲

（瓜州縣林果技術服務中心，甘肅 瓜州 736100）

我國是一個農業大國，農業在我國經濟發展中起基礎性作用。目前，我國農業正處于從傳統農業向現代農業迅速推進期，農業物聯網作為新一代信息技術手段在農業現代化進程中具有舉足輕重的作用［1］。農業物聯網是指物聯網技術在農業領域的應用，將傳感器技術、計算機網絡技術與感知技術融合并應用于農業生產的各個環節，其實現過程主要包括傳感器信息采集、無線信號傳輸、標準化存儲、綜合統計分析和遠程實時監控等［2］。通過農業物聯網可以實現對農業對象和過程的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。通過智能化控制終端實現對農業環境的閉環控制，從而實現農業生產的高度信息化、自動化及智能化［3］。

枸杞產業是甘肅省瓜州縣富民增收的重要支柱產業之一，在瓜州縣農民脫貧攻堅中發揮著重要作用。長期以來，瓜州縣枸杞生產以個體農戶自主經營為主，由于分戶經營模式小且散，抵御市場風險能力較弱，加之農戶自身生產管理能力不足，枸杞標準化、精細化、智能化生產仍然處于初級探索階段。2017年，瓜州縣布隆吉鄉引進廣州大氣候農業科技有限公司物聯網智能硬件（“農眼”智能監測基站、蟲感知系統、“氣候云TMAOS”農場管理平臺）建成智慧云端農業大數據平臺，通過平臺實時監測與采集枸杞地圖像、土壤、氣象、病蟲害等信息，同時聘請省內外枸杞專家和瓜州縣林果科技服務中心專業技術人員組成專家庫，運用數據分析系統“氣候云TMAOS”，為農戶提供技術指導、科技咨詢等服務，推進枸杞標準化、精細化、智能化生產。

1 平臺基本構架

智慧物聯網云端大數據監測平臺主要由“農眼”智能監測基站和“氣候云TMAOS”農業操作系統兩大核心部分構成。其中，“農眼”智能監測基站主要集成了3 個功能模塊：田間實時圖像采集、氣象監測和土壤監測。通過安裝在田間地頭的智能硬件，源源不斷地采集種植端的原始數據。而“氣候云TMAOS”農業操作系統，將物聯網監測和種植管理數據儲存到云端，經專家分析之后把配方施肥、澆水、病蟲害防控、采收和制干等枸杞生產環節建議、方案直接推送給農戶，實現了科學種植和流程化管理，并形成生產端的數據閉環。

1.1 數據采集分析

智慧物聯網云端大數據平臺利用“農眼”智能監測基站，全程檢測環境中的溫度、相對濕度、pH值、光照強度、土壤養分、二氧化碳濃度等物理量參數。通過數據傳輸系統將參數傳入智慧云端農業大數據平臺，經專業技術人員綜合分析，并實時在“農眼”APP發布土壤墑情、氣象預報、災害預警、病蟲害防控等農事操作信息。

1.2 預警預報

智慧云端農業大數據平臺通過“氣候云TMAOS”農業操作系統設置和保存各個地塊的最適空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度等環境參數閾值，并對設置過的閾值進行是否啟用功能。顯示所有超出環境閾值的種植參數，并以短信形式推送給相關業務人員，使其能第一時間獲取預警信息并做出響應。

1.3 可視化監管

智慧云端農業大數據平臺集合了全方位的農業大數據采集、存儲、分析及可視化功能模塊，實現了區域范圍內數據全景展示。在智能監測系統的首頁，顯示的是“農眼”安裝分布圖，左邊是區域內空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度和土壤濕度實時數據區域色塊顯示，每15 min更新一次數據，管理者可從單品作物、行政區劃等不同維度查看區域內氣象數據、土壤環境、種植分布等信息，也可實時查看枸杞地氣候、土壤、光照和水分等微觀種植數據［4］。

表1 應用物聯網枸杞生產與常規枸杞生產灌水施肥情況對比

表2 不同管理模式下枸杞生產成本

1.4 產品質量安全可追溯

枸杞生產加工完成后，會在外包裝物上形成一個溯源二維碼，掃描二維碼，可得到枸杞產品名稱、產地地理環境、枸杞生長全過程（包括打藥和施肥的耕作信息、產地環境信息、田間實時圖像）、生產企業和檢測報告等信息，消費者可根據二維碼信息開展偽劣假冒產品追根溯源，實現產品質量安全可溯源。

1.5 移動端工作軟件“農眼”APP

“農眼”APP 是一款提供農業生產環境監控、數據分析及農產品在線銷售等服務的手機應用軟件。枸杞種植戶通過手機下載“農眼”APP，鏈接智慧物聯網云端大數據監測平臺，可實現環境氣象因子實時監測和控制設備的遠程操作，便于及時了解地塊環境狀態，通過掃描溯源二維碼，即可獲得枸杞種植的全過程信息。

2 智慧物聯網在枸杞標準化生產中的應用效果

將智慧云端農業大數據平臺應用在枸杞標準化生產中，實現了對枸杞生長過程的全面監測和精準調控，全面提升了枸杞生產管理水平，降低了枸杞生產成本，提高了枸杞產量和品質，進而提高了杞農經濟效益。

2.1 應用物聯網枸杞標準化生產與常規枸杞生產水肥管理情況

如表1所示，枸杞常規種植區灌水6～8次，通常春季和冬季各灌水1次，667 m2灌水量為180～220 m3；夏秋季根據枸杞生長、開花、結實情況灌水三四次，667 m2灌水量為60～80 m3。枸杞常規種植區施肥三四次，通常春、秋季施基肥一兩次，施肥量為6.00～12.00 kg/株；枸杞生長季根據枸杞生長發育情況施肥一兩次，施肥量為0.48～0.52 kg/株。采取智慧物聯網精準灌溉、施肥技術，實時采集枸杞生長發育情況，根據枸杞在不同生育期的需水量和土壤質地，建立枸杞水肥管理模型，確定灌水、施肥時間和次數。據調查，全年灌水五六次，通常春、冬季667 m2灌水量為150～160 m3，春、秋季667 m2灌水量為50～60 m3；施肥五六次（包括春秋季施基肥、生育期追肥及葉面噴肥），基肥施肥量為9.00～15.00 kg/株，追肥施肥量為0.50～0.52 kg/株。相比常規種植，開展物聯網枸杞智能種植節水20.0%～37.5%，肥料有效利用率提升10%～20%。

2.2 應用物聯網枸杞標準化生產與常規枸杞生產成本概算

通過應用智慧云端農業大數據平臺，可實現枸杞精準生產管理，提升農業生產管理水平，降低農業生產成本，不斷提高經濟效益。以667 m2地塊為例（見表2），常規枸杞生產成本（包括肥料、灌水、農藥、人工等）為1 170 元，應用智慧云端農業大數據平臺的枸杞生產成本（包括肥料、灌水、農藥、人工等）為819 元，相比常規枸杞生產成本減少351 元，成本降低30%；相比常規枸杞生產，應用智慧云端農業大數據平臺667 m2枸杞產量增加70 kg，而且農民勞動強度降低30%，病蟲害測報準確率提高至100%。

3 結語

利用物聯網技術，在瓜州縣布隆吉鄉初步建立枸杞綠色標準化種植體系、枸杞區域可視化監管體系和枸杞產品質量安全可追溯體系，采集枸杞從種植、采摘、加工、檢測到物流全程關鍵信息，實現了枸杞品質可視化把控和監管，為杞農、政府涉農部門進行數據分析、圖像監控、農業生產投入品用量計算、區域產業結構統計、產品營銷分析、產品溯源智能化監管提供了依據，為瓜州縣枸杞產業現代化、智能化、精細化發展起到了積極的促進作用［5］。