智慧農業綜合服務平臺的構建與效益分析

汪家順

摘 要：隨著現代信息技術與傳統農業的深度結合，以智慧農業為形式的農業4.0時代已經到來。智慧農業綜合服務平臺可以對農業生產進行監控并提供多元化服務，集多種服務于一體。在收集、分析農業生產數據的基礎上，向系統用戶提供信息發布、防災防疫、專家咨詢、視頻監控等功能，為農業智能化和自動化提供解決方案。高士鎮重點產業為綠色稻米產業，同時發展有機石斛和設施蔬菜種植等特色產業。該文介紹了望江縣高士鎮智慧農業綜合服務平臺建設項目的實施情況，為其他項目的實施提供參考借鑒。

關鍵詞：智慧農業綜合服務平臺;構建;效益

中圖分類號 F323 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）21-0127-04

為貫徹落實《數字農業鄉村發展規劃（2019—2025）》（農規發[2019]33號）、《“數字江淮”建設總體規劃（2020—2025）》（皖數江[2020]2號）和《農業農村部辦公廳財政部辦公廳關于做好2020年農業產業強鎮建設工作的通知》（農辦計財〔2020〕5號）[1-3]文件精神，望江縣高土鎮開展了數字農業建設，提升當地農業物聯網示范點建設水平，推進大數據、人工智能、VR全景、數字孿生、區塊鏈等新一代信息技術與農業農村融合發展，提升科技農業的發展水平。本項目立足高士鎮重點產業綠色稻米產業，圍繞有機石斛和設施蔬菜等特色產業的優勢，集成農業傳感器、大數據、人工智能、區塊鏈、品質快檢等智慧農業核心技術，以加快高士鎮農業產業與大數據、物聯網等信息技術融合應用為重點，建設集智慧農業綜合服務平臺、基于區塊鏈溯源AI品質控制系統、大數據指揮中心、智能設施與基地管理于一體的“智慧農業”平臺。通過各類鄉鎮農業數字化資源的有效整合，建立了鄉鎮農業品質生產經營管理數字化新模式，有序地提升了農產品種植區數字化管理水平，逐步實現了各類農業資源的數字化、生產智能化、管理精準化、質量安全監管網絡化，是一次有益的探索和實踐。

1 項目區概況

高士鎮是安徽省安慶市望江縣下轄的農業大鎮，是省級中心建制鎮、安徽省擴權中心鎮、省創建文明鄉鎮工作先進鄉鎮、市級文明鄉鎮、省新農村建設“百鎮千村”示范鎮。高士鎮作為傳統農業大鎮，是全國綠色水稻標準化生產基地的核心區，綠色稻米產業作為主導產業，主要有以下幾大優勢：稻作文化深厚;境內資源環境優越，生態良好，雨量充沛，日照充足，水資源豐富，是種植水稻的優勢區域;產業基礎良好。但目前鄉鎮農業生產方式仍較為粗放，大部分地區農業生產僅依靠農民經驗與農民勞動力，存在費時費力、服務效率低、受眾面窄等問題，嚴重制約了高士農業向現代農業的升級轉型。

2 高士鎮智慧農業綜合服務平臺的構建

建設智慧農業服務項目1+4+3架構平臺，其中“1”為智慧農業大數據指揮中心，“4”為建設的4個智慧農業應用系統，圍繞大數據中心提供的基礎數據分別建設智慧農業綜合服務平臺、基于區塊鏈溯源AI品質控制系統、基于AI技術的農業病蟲害田間識別診斷與專家庫系統、全產業鏈產業園管理系統。“3”則代表全產業示范基地建設，包含1個重點綠色稻米產業鏈示范基地建設和2個特色產業示范基地建設，通過在示范基地部署感知設備，為大數據中心提供基礎數據保障（見圖1）。

智慧農業項目的整體設計是依據建設內容分層建設，包括底層的物聯網相關軟硬件負責數據的采集與執行控制，中間層的數據中心負責數據的匯總，處理和應用，上層為依托數據中心運行的4套軟件系統負責針對不同類型用戶提供業務功能。項目面向的用戶群體包括，示范基地農場主、政府監管人員、消費者3類（見圖2）。

利用信息化技術和云存儲技術實現對基礎地理信息數據資源、植保數據資源和農業物聯網數據資源等信息的綜合管理和收集，實現“三個方向的五張圖建設”。3個方向包含鄉鎮產業布局現狀，生產作業，質量安全和流通，圍繞這3個方向，構建“鄉鎮產業現狀一張圖，土壤肥力分布一張圖，植保動態監測一張圖”，基地生產管理一張圖，質量安全與流通一張圖”，不僅能從空間上全面、準確及時地掌握規模化農業資源的基本情況和地理環境，直觀了解農業資源分布現狀、生產規劃和變化趨勢，實現對農業資源進行動態管理和深入分析，準確反映各類農業資源詳細數據以及監管數據，實現農業資源數據、生產數據與生態環境信息的可視化分析和智能化動態管理，還能為農業高效、安全、可持續發展規劃與管理提供一個較為可靠、完整、直觀、動態的決策管理系統。

2.1 云存儲構建 云平臺數據中心旨在為高士鎮科技強鎮智慧農業板塊內容全過程建立一套完整的信息化系統，通過該信息化系統使鄉鎮智慧農業標準版建設過程更加科學化、智能化、精細化，使管理人員通過PC端或移動端訪問云平臺數據中心，很輕松獲取實時數據對智慧農業全流程指揮調度過程進行智能化管理決策。

2.2 鄉鎮產業現狀圖 通過遙感數據采集信息，建立農業信息庫。整理土地利用、地形地貌、遙感影像等農業地圖庫，人口、農作物播種面積和產量、農業產值、農村基本情況等農業基本數據庫，農作物長勢、水旱災害、病蟲災害等動態監測數據等（見圖3）。

2.3 土壤肥力分布圖 依托GIS系統構建鎮域土壤肥力熱力圖分布，是實時獲得各種作物最佳施肥量、施肥比例、施肥時期、施肥方法的根本途徑，也是篩選、驗證土壤養分測試方法、建立施肥指標體系的基本環節（見圖4）。

2.4 植保動態監測圖 通過人工智能圖像識別技術應用于農業種植環節的植保領域，為農業生產者提供基于AI技術的農業病蟲害田間識別、即時診斷和專家咨詢服務，并基于此構建移動終端APP及線上線下聯動平臺，打造作物全生長周期的病蟲害管理體系;平臺將逐步整合農業專家、農資、農技服務等行業資源，構建產業前后端聯動的資源平臺和技術服務聯盟（見圖5）。同時，將田間采集信息匯總成大數據分析系統，以可視化方式呈現給各級政府及農業主管部門，實現全域病蟲害發生情況實時監控、風險預警及數據分析功能，指導農戶提前預防，精準施藥，并以大數據為基礎，攜手國家級植保專家團隊定制植保全域、全程解決方案。

2.5 基地生產管理圖 利用再生產基地部署數據采集裝備、監控設備、水肥一體化設施，區塊鏈溯源客戶端，智能蟲情測報裝置等，通過數據中心構建基地生產管理一張圖，一張圖可基于GIS顯示各基地點位信息，通過點擊可查看各企業相關情況介紹，包含但不限于：企業名稱，簡介，生產方式，產業規模，營銷模式等信息，再各企業一張圖上也可顯示各企業安裝設備的實施狀態信息，以及設備運行數據信息，為建立起“事前預警、事中監控、事后評估”的事件工作管理體系，為領導科學決策和指揮調度提供科學的依據（見圖6）。

2.6 質量安全與流通圖 在省級農產品質量安全溯源體系的基礎上，高士鎮質量安全與流通體系的建設目標主要是構建高士鎮核心農產品質量安全區塊鏈追溯管理信息平臺[4]（包括農業生產經營主體農產品供應鏈信息化管理、農產品溯源系統、農產品分銷系統、農產品防偽預警系統、大數據分析系統），第一期選擇示范基地業進駐平臺，并實現和省級溯源平臺，以及和國家追溯平臺的數據有效對接，從而實現對生產企業在生產過程，流通過程的全程監管（見圖7、圖8）。

2.7 大數據展示中心建設 大數據中心建設主要包含機房建設和展示系統建設組成，其中機房擬部署于中心大樓正對大門右側房間，建設內容包含：三聯控制臺，機房靜電地板，專線網絡，55寸監視屏幕，臺式電腦，機柜等構成。展示系統包含室內小間距LED展示大屏和文化墻以及農產品展示柜，大屏尺寸5m×2.5m，配套音響設備，安裝與中心大樓正對大門白墻處。農產品展示柜和文化墻分別安裝與中心大樓進門左右兩側，文化墻上通過部署展板展示高士鎮科技強鎮科技成果，展示柜分別展示高士鎮特色農產品以及相關科技強鎮成果（見圖9）。

3 智慧農業服務平臺應用系統

智慧農業云平臺應用系統是基于鄉鎮農業分布數據和基地管理數據的智慧農業基礎設施和基地生產運營場景建立的信息化平臺，是實現高效運營和遠程指揮生產過程的核心支撐應用，通過自動化監控、管理和輔助基地生產環境和控制生產設備，為實現高效農業和現代農業生產過程提供綜合服務。

智慧農業服務平臺應用系統包括以下4大應用系統：1個智慧農業綜合服務平臺，1個基于區塊鏈溯源AI品質控制系統，1個基于AI技術的農業病蟲害田建識別診斷和專家庫系統，1個全產業鏈產業園管理系統（見圖10）。智慧農業服務平臺應用系統也包括基本的系統配置、權限管理功能，綜合管理基地生產各個環節的監控、數據采集和業務，對生產運營活動進行科學、高效的控制。

應用系統是所有應用功能的入口，由指揮云平臺軟件和其他基礎系統后臺應用軟件關鍵構成。基礎系統包括單點登錄系統、物聯網數據網關、數據庫、消息中間件、緩存服務器等。

4 效益分析

4.1 經濟效益 項目實施后，能夠極大程度上減少人工及管理成本、肥料成本、除草成本、生產資料成本，并且能夠一定程度上農產品產量和質量，進而提升產值。

4.2 社會效益

4.2.1 推動農業結構調整、實現綠色轉型升級 把加快轉變都市農業發展方式、推進現代農業轉型升級作為稻鴨、稻蝦生產基地建設的主抓手，著力培育新動能、打造新業態、扶持新主體、拓寬新渠道、創新新機制，推進要素集聚、產業融合和綠色發展，大力發展產業化經營和高端精品農業，實現稻蝦生產基地產業提檔升級，促進高士鎮乃至望江縣現代農業綠色轉型升級。

4.2.2 創新利益聯結機制，帶動農民持續增收 圍繞主導高士鎮稻鴨、稻蝦，從產業深度融合出發，“延長產業鏈、完善產品鏈、補齊信息鏈、建立創新鏈、提升價值鏈、共享利益鏈”，通過支持政策與帶動農民分享利益掛鉤，完善企農利益聯結機制，形成利益共同體、命運共同體和責任共同體，多渠道促進農民增收，對于維護農村社會安定、帶動農民穩定持續增收具有重要意義。

4.2.3 促進農業科技創新，提升規模經營能力 稻鴨、稻蝦數字化生產基地創建推動了水稻農產品種種植、促進農業科技的應用與推廣，培養新型農民，提升農民素質。加強農業科技自主創新、集成創新與推廣用，提高農業科技應用水平，大力發展優質、高效、生態、營養健康農業，達到農業增效的目標。通過發揮龍頭、農民專業合作組織、農業合作聯合社等新型經營主體的作用，發展多種形式的適度規模經營，增強農業社會化服務，提高規模經營水平。

4.3 生態效益

4.3.1 緩解農業資源約束 將顯著提高土地產出率、資源利用率和勞動生產率，能夠在確保農產品安全的同時，節約出耕地、水和勞動力等農業資源，緩解農業發展與耕地緊張、水資源短缺、勞動力不足的矛盾，大大提高農業可持續發展能力。

4.3.2 修復農田生態環境 將顯著減少農業生產中化肥農藥用量、農膜地膜殘留的影響，有效減輕農業面源污染。同時，通過提升完善農田基礎設施，建設農田防護林網，可以改善小氣候，防治土地沙化，減少農田水土流失，保護耕地質量。

4.3.3 美化農村田園景觀 能夠實現土地平整連片、水稻和農作物整齊美觀、田間基礎設施配套齊備、勞動生產環境改善，能夠推動產業協調發展、生產生態融合互動、農業發展高效高端，讓農業成為城市發展的生態根基、城市居民休閑的陽光田園，大大提高農業的生態功能。

5 結語

望江縣高士鎮農業綜合服務平臺是結合當地農業管理信息化發展實際，以物聯網、GIS等技術為支撐，利用現代信息技術手段推動現代農業發展，為各企業、農戶、業務部門、農業專家、政府領導開展農業生產提供支撐，提供多種農業管理服務業務智能應用，實現農業管理服務智能化的農業服務平臺，是促進農業高效有序發展的一次有益的探索和實踐。

參考文獻

[1]農業農村部 中央網絡安全和信息化委員會辦公室關于印發《數字農業農村發展規劃（2019-2025年）》的通知[EB/OL].[2020-01-20].http：//www.moa.gov.cn/gk/ghjh_1/202001/t20200120_6336316.htm.

[2]關于印發“數字江淮”建設總體規劃（2020—2025年）的通知[EB/OL].[2020-06-29].http：//sjzyj.ah.gov.cn/szjh/zcfg/39985721.html.

[3]農業農村部辦公廳財政部辦公廳關于公布2020年農業產業強鎮建設名單的通知[EB/OL].[2020-05-26].http：//www.moa.gov.cn/gk/tzgg_1/tfw/202005/t20200526_6345283.htm.

[4]Baronti P， Pillai P， Chook V W C， et al. Wireless sensor networks： A survey on the state of the art and the 802.15. 4 and Zig Bee standards[J].Computer communications，2007，30（7）：1655-1695.

（責編：張宏民）