計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

董美榮

(集賢縣農(nóng)村機(jī)械化服務(wù)中心，黑龍江 集賢 155900)

0 引言

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，以計(jì)算機(jī)為核心的無(wú)人駕駛技術(shù)、自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、視覺(jué)識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在引導(dǎo)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展，是保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)條件之一[1]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部明確指出，到2050年，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力，緩解我國(guó)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的制約因素與快速發(fā)展具有重要作用。

計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)檢測(cè)、識(shí)別、農(nóng)機(jī)操作及食品安全方面等多方面具有重要意義。利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)田間環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)模擬，如地下水位、降雨量信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)田間作物及相關(guān)生長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉與施肥，以科學(xué)為導(dǎo)向進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)水節(jié)肥的目的[2]。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模擬與預(yù)測(cè)中廣泛應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)體系的不斷完善與發(fā)展，開(kāi)始逐步構(gòu)建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，便于及時(shí)更新農(nóng)產(chǎn)品信息，反映相關(guān)產(chǎn)品特性，提供一個(gè)開(kāi)放性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合服務(wù)站。還可以及時(shí)對(duì)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、行業(yè)導(dǎo)向及相關(guān)技術(shù)勞動(dòng)指導(dǎo)，創(chuàng)建農(nóng)業(yè)生產(chǎn)典型工業(yè)園區(qū)，促進(jìn)高科技成果轉(zhuǎn)化與研究。因此，應(yīng)該大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)方面都占據(jù)主要地位，如無(wú)人駕駛技術(shù)、人工智能技術(shù)、農(nóng)業(yè)精密儀器、視覺(jué)識(shí)別技術(shù)及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面都以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心。

1.1 視覺(jué)識(shí)別技術(shù)

我國(guó)關(guān)于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用屬于初級(jí)階段。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的核心是圖像處理技術(shù)。其本質(zhì)主要是通過(guò)圖像傳感器對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，并基于人工智能識(shí)別技術(shù)進(jìn)行圖像分析，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。目前，對(duì)病蟲害識(shí)別、作物生長(zhǎng)中的各種農(nóng)藝性狀的判別等方面應(yīng)用廣泛。通過(guò)圖像采集后進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)判別，根據(jù)圖像采集的顏色、亮度等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，便于農(nóng)戶在不進(jìn)行田間觀察時(shí)對(duì)田間作物進(jìn)行及時(shí)判別，并做出干預(yù)。目前，在農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)在田間行駛時(shí)，通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境，如作物生長(zhǎng)、土壤性質(zhì)及判別果實(shí)是否成熟，從而完成一系列農(nóng)事操作，如田間除草、果實(shí)采摘及土壤翻耕等。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大量的數(shù)據(jù)并及時(shí)進(jìn)行處理，反饋出實(shí)時(shí)有效的信息，從而可以完成對(duì)目標(biāo)產(chǎn)量的遠(yuǎn)程監(jiān)控與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此，大力發(fā)展和完善視覺(jué)技術(shù)是未來(lái)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)乃至整個(gè)生產(chǎn)制造行業(yè)的重點(diǎn)。目前，針對(duì)圖像識(shí)別技術(shù)主要是利用分割算法進(jìn)行圖像處理，發(fā)展現(xiàn)狀如表1所示，主要是通過(guò)對(duì)田間作物的顏色特征與農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，并做出決斷。

表1 圖像分割方法研究進(jìn)展

1.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，將農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行相關(guān)整理與智能管理。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)分支，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，進(jìn)行人、計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品全面聯(lián)通與信息交互。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息層包括應(yīng)用服務(wù)層、信息傳輸層、物理感知層，被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信技術(shù)后的第四大智能技術(shù)，被列入我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向之一。其本質(zhì)是通過(guò)獲取作物生產(chǎn)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品信息與產(chǎn)品流通信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新與記錄，可以保障糧食安全、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要是利用傳感器技術(shù)進(jìn)行田間監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行信息處理，實(shí)現(xiàn)智能化服務(wù)，主要組成部分如圖1所示。

圖1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)

1.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精密儀器

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精密儀器主要包括農(nóng)業(yè)監(jiān)控儀器與農(nóng)業(yè)測(cè)量?jī)x器。農(nóng)業(yè)監(jiān)控儀器可以對(duì)田間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)狀況及田間環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉及施肥。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可以將田間采集信息通過(guò)數(shù)據(jù)處理及時(shí)傳遞給農(nóng)民，進(jìn)行相應(yīng)農(nóng)業(yè)措施調(diào)整，減少大規(guī)模灌溉、施肥及噴藥造成的資源浪費(fèi)與生態(tài)環(huán)境污染。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義

2.1 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)田間環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，比人工監(jiān)測(cè)觀察效率更高，對(duì)氣候環(huán)境進(jìn)行及時(shí)預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)分析氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，利用無(wú)人機(jī)技術(shù)及田間傳感器技術(shù)進(jìn)行作物圖像采集，對(duì)于防御病蟲害發(fā)生與精準(zhǔn)灌溉施肥、田間農(nóng)業(yè)措施的調(diào)節(jié)具有重要意義[3]。尤其是在病蟲害防治，應(yīng)用圖像處理技術(shù)，當(dāng)田間出現(xiàn)較輕的病蟲害時(shí)，可以進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，將病蟲害造成的農(nóng)業(yè)損失降到最低，對(duì)于保障糧食產(chǎn)量、提高生產(chǎn)效率與降低勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。

2.2 推動(dòng)農(nóng)業(yè)智能化進(jìn)程

計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品辨別、產(chǎn)品源頭溯源等方面具有重要意義。促進(jìn)農(nóng)業(yè)智能化進(jìn)程，還可以對(duì)農(nóng)田土壤進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)分析，及時(shí)判別土壤信息，便于農(nóng)戶種植相應(yīng)的農(nóng)作物，提高土地利用效率與作物產(chǎn)量。計(jì)算機(jī)技術(shù)還可以對(duì)農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行采集與流通，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品源頭溯源可以及時(shí)判別產(chǎn)品的流通過(guò)程，對(duì)于保障糧食安全具有重要意義。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建立可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品流通與售賣，消費(fèi)者可以進(jìn)行自由選擇，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物，為消費(fèi)者和農(nóng)戶提供便捷。農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還可以及時(shí)提供產(chǎn)品信息與市場(chǎng)導(dǎo)向，為農(nóng)戶種植作物及價(jià)格預(yù)測(cè)進(jìn)行及時(shí)分析。

3 存在的問(wèn)題

3.1 農(nóng)戶認(rèn)識(shí)水平較低

目前，農(nóng)戶生產(chǎn)對(duì)于農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型積極性較低，存在一定的排斥心理，由于技術(shù)難點(diǎn)、操作困難及相關(guān)技術(shù)手段落后，造成農(nóng)戶依然沿襲傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與種植手段，包括后續(xù)的銷售與加工。另一方面，由于農(nóng)戶文化水平較低，所以在使用計(jì)算機(jī)方面存在一定的技術(shù)難點(diǎn)與缺陷，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣與普及存在一定的難點(diǎn)。

3.2 電腦計(jì)算機(jī)技術(shù)普及不廣泛

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)電腦普及程度較低，計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)普及也較為落后，一方面是由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件不發(fā)達(dá)，農(nóng)戶對(duì)于計(jì)算機(jī)的使用與購(gòu)買率較低；另一方面，農(nóng)戶在購(gòu)買計(jì)算機(jī)之后，由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，電腦多用來(lái)進(jìn)行娛樂(lè)，不能真正應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于目前假貨橫行，購(gòu)買人員缺乏相關(guān)專業(yè)技術(shù)知識(shí)，不能及時(shí)辨別計(jì)算機(jī)性能好壞，尤其是互聯(lián)網(wǎng)信息，存在很多潛在的危險(xiǎn)。如虛假信息與欺騙信息，這也造成了很多農(nóng)戶對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的排斥，加大了計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與普及推廣的難度。

3.3 缺乏相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)

部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者即使擁有電腦并且掌握相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，也無(wú)法與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行連接，這時(shí)候就需要有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)與幫助，由于農(nóng)業(yè)服務(wù)體系不完善，相關(guān)農(nóng)機(jī)技術(shù)人員較為匱乏，因此，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)操作時(shí)，不能與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行連接。

4 發(fā)展趨勢(shì)

4.1 加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)與政府支持

加強(qiáng)政府的組織領(lǐng)導(dǎo)與政策支持，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)情況，將計(jì)算機(jī)技術(shù)及時(shí)、高效地應(yīng)用到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。成立地區(qū)農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)組織，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)推廣、總體規(guī)劃、技術(shù)指導(dǎo)培訓(xùn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)督與評(píng)價(jià)提供一個(gè)完善的技術(shù)推廣體系，使各個(gè)地區(qū)計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的高效應(yīng)用與發(fā)展提供一個(gè)良好的組織與平臺(tái)[4]。政府應(yīng)加強(qiáng)政策支持與資金投入，將農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)產(chǎn)品流通、資源循環(huán)利用及田間檢測(cè)技術(shù)更好地融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。同時(shí)加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)農(nóng)戶的技術(shù)指導(dǎo)與培訓(xùn)，并進(jìn)行相關(guān)技能的評(píng)估，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效率開(kāi)展。

4.2 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

隨著農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)同步發(fā)展農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，擁有標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田與優(yōu)良的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于提高農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)在田間的高效使用具有重要意義。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括農(nóng)業(yè)機(jī)械化、田間水利設(shè)施、田間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)及相關(guān)電子設(shè)備等，加強(qiáng)田間標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，可以加強(qiáng)各個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)同步發(fā)展，便于相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械、田間設(shè)施的通用性，對(duì)于推進(jìn)我國(guó)各個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有一定的推進(jìn)作用[5]。

5 結(jié)論

我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，但不是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，主要是由于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及智能化發(fā)展較為落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)糧食安全與人民生活質(zhì)量具有重要意義。我國(guó)關(guān)于農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)研究起步較晚，但是改革開(kāi)放以來(lái)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及相應(yīng)的技術(shù)十分重視，因此，農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速。計(jì)算機(jī)技術(shù)在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，對(duì)于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有重要的推動(dòng)意義，推動(dòng)我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化及智能化方向發(fā)展。隨著目前耕地面積逐漸降低，勞動(dòng)力減少，人口基數(shù)逐漸增大，因此，提高糧食產(chǎn)量是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵條件。計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于田間氣候預(yù)測(cè)、田間環(huán)境監(jiān)測(cè)、病蟲害防治、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及精密農(nóng)業(yè)儀器的研制具有重要意義。本研究針對(duì)目前農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，分析目前農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題與缺陷，提出未來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)與發(fā)展難點(diǎn)，研究結(jié)果對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高農(nóng)業(yè)操作精度提供技術(shù)參考與理論基礎(chǔ)。