農業智能化管理系統的應用探索

顏家樂

（山東農業大學 山東，泰安 271018）

“十三五”時期，我國糧食年產量連續五年計劃達到12000 億斤，農產業是國民經濟建設和發展的支柱產業。隨著科學技術不斷發展，利用現代土壤監測技術、智能化農業灌溉系統、病蟲害監控預警系統、農業專家遠程決策系統和農業設施智能化系統，依托物聯網，大數據等現代信息技術打造的農業智能化管理系統進一步提高了農產品的品質，對提高我國糧食生產水平有著重大意義，為農業進一步發展發揮了重要作用。

1 農業智能化管理系統的簡要組成

1.1 土壤狀況監測系統

1.1.1 土壤溫度檢測器 現代大多數土壤溫度檢測器采用電阻法進行實時監測，大多采用PT1000 鉑熱電阻，隨著土壤溫度的變化不斷升高，鉑熱電阻的阻值會勻速增加，具體計算公式如下所示：

R（t）＝R0（1＋At＋Bt2）

R（t）是溫度為t 時鉑熱電阻的電阻值，Ω；（t）為溫度，℃；R0是溫度為0℃時鉑熱電阻的電阻值，Ω；A、B為分度常數。

分度常數：A＝0.0038623139728

B＝-0.00000065314932626

PT1000厚膜鉑電阻溫度傳感器的電阻值與溫度的關系偏離所給分度表的允差不超過±（0.30+0.005｜t｜）。

FDR 型土壤濕度檢測器具有穩定性高，設計小巧便攜，數據傳輸效率高等一系列優點，能夠及時監控農作物所在土壤的濕度情況，在土壤狀況監測系統的構成中發揮著至關重要的作用。

1.1.3 土壤養分檢測儀 在范圍內科學采集土壤樣品，使用一定量的浸提劑提取土壤中的養分，再將操作后的溶液與特定顯色劑混合，根據顏色不同自動獲得相應數據。氮、磷、鉀等養分在植物生長及成熟時期發揮著重要作用，土壤養分檢測儀的運用能夠讓人們快速得到土壤中的相關數據，及時減少或增加肥料的施量，避免了肥料過少影響植物生長發育的問題和肥料過量引起的燒苗問題，更加適應現代農業發展。

1.2 智能灌溉系統

1.2.1 滴灌 滴灌是利用干管、直管和毛管構建起的管網對植物根部進行局部灌溉。滴灌作為目前推廣應用最為廣泛的節水方式，自身具有明顯的優勢，采用滴灌的方式可使水資源直達植物的根部，減少了地表蒸發損失過程中不必要的浪費，滴灌所需時間較短，每小時所需水資源較少，一部分作物的水資源利用率高達95%，并且滴灌不會破壞土壤結構，減少了土壤內部養分的流失。

1.2.2 噴灌 噴灌是借助水泵、管道系統和噴頭將水噴灑到空中，形成水滴或水霧降落到植物上的一種灌溉方式。噴灌對地形要求較小，無需建造溝渠，從而提高了土地利用率，一般增加了耕種面積的6%～10%，噴灌利用噴頭進行灌溉，相比傳統的漫灌節水30%～50%，同時噴灌可以大大減少勞動力的開銷。但是噴灌系統投資較大，日常維護繁瑣，更適合于淺根系作物和經濟作物。

1.2.3 滲灌 滲灌作為滴灌的升級形式，將整個管網系統淺埋，利用土壤的毛細管作用來達到灌溉的目的。滲灌能夠將水直接送入根層土壤，減少了地面蒸發，灌溉所需的系統淺埋于地下，可以減少占地空間，更利于田間工作，滲灌能夠實現低壓條件下供水，僅需兩塊12V電池便可滿足日常供水需要，但滲灌系統會造成表面土壤濕度較小，不能滿足淺根系作物生長的需求，不利于幼苗的生長，甚至導致種子因缺水而死亡，不適于大方面推廣。

1.2.4 水肥一體化灌溉 將多組不同溫度、濕度、肥料濃度等要素下的植物生長狀態進行數據分析，對數據進行以局部加權線性回歸，而不采用存在欠擬合現象的線性回歸，允許偏差在估計時被引入，通過結果確定最佳的肥料濃度，水肥濃度一體化技術的運用不僅實現了節水節肥的目標，而且提高了各項養分的利用效率，在農作物增產方面效益顯著。

1.3 病蟲害監控預警系統

1.3.1 誘捕害蟲 黑光燈能夠放射紫外光波(330nm～400nm)，趨光性害蟲視網膜上的一種色素，能夠吸收到黑光燈所發出的特定波長的光從而引起光反應，引起害蟲視覺神經的刺激，指引害蟲個體飛向光源，利用此原理誘捕害蟲至特殊儀器。

1.3.2 信息處理及傳輸 信息處理及傳輸系統主要是利用遠紅外處理法殺死害蟲，可以避免農藥等化學物質對人體的損害，烘干倉中害蟲進行二次處理后進入分散平鋪機構，使用高清相機對害蟲個體進行拍照，后利用AI 數據分析技術將害蟲進行分類，同時將數據傳輸至電腦云端進行統計分析。

1.3.3 實時監控系統 在田間大棚中安裝相應攝像頭，實時監測植物生長狀況，采集植物的圖像并上傳到遠程監控服務平臺系統，工作人員可以隨時隨地通過手機APP、電腦端分析監控數據，根據有關昆蟲檔案或數據庫，了解田間害蟲的情況和數目，更加準確地對害蟲的爆發進行防治和預警，無需再進入大棚進行實地查看，實現農業大棚智慧管理。

1.4 農業專家遠程決策系統

通過互聯網+和計算機平臺建立線上相關的檔案或數據庫，專家通過遠程會議討論，利用數學模型的構造和數據分析對當前及未來農田農作物生長狀況、土壤情況和蟲害發生概率作出相應判斷，通過音頻、視頻等方式反饋有關信息，指導當地工作人員采取相應措施，保證植物正常生長。

1.5 農業設施智能化系統

農業機械裝備是農業發展中的重要一環，傳統的人力播種、收割的形式已經不能滿足日常需要，通過無人飛行器平臺、無人拖拉機、無人收割機和智能播種機器人等現代設備構建起的無人播種系統、高效收割系統和智能噴藥系統實現了生產過程中勞動力的解放，推進農機設備自動化、智能化、無人化發展，支撐了農業機械化和農機裝備產業的進一步轉型升級。

2 農業智能化管理系統在推廣和實踐中的問題

2.1 系統前期耗資大

在推廣過程中，該系統由于功能齊全，結構復雜，導致整體費用較高，需要投入一定數額的資金，不利于在小型個體農業戶中推廣和使用。政府應積極推進有關政策的實施，降低材料價格。

2.2 農村人才短缺

改革開放以來，農村老齡化日益嚴重，大量青年進城務工，導致農村剩余人口知識水平較低，而需要專業人員對系統所給出的土壤墑情和溫度數據進行分析，對害蟲的種類進行辨別，系統維修工作更需要技術水平和專業素養較高的操作人員來完成，相關專業人士的缺少問題是農業智能化管理系統在推廣過程中的又一問題。政府應大力發展鄉村振興戰略，鼓勵和吸引更多知識分子和有志青年回歸故鄉，建設鄉村。

2.3 系統后期保養和維修繁瑣

土壤檢測器，智能化噴灌系統其技術含量較高，均需要定期嚴格按照標準進行保養和維修，如果不能及時保養和維修，會影響裝置的壽命，更會影響后續整體系統的運行，定時的保養和維修是智能化系統高效率完成任務的前提。

3 結語

智慧農業是當今社會的發展趨勢，由土壤監測系統、智能灌溉系統、智能農機具系統和病蟲害監控系統構建的農業智能化管理系統對我國現代農業發展有著極其重要的意義。但農業智能化系統在實際推廣過程中仍存在政策尚不完善，相關農業機具設備價格過高，相關專業人才缺乏等問題亟待解決，相信隨著政府的支持力度增加和現代互聯網技術不斷發展，農業智能化管理系統定會推動中國農業蓬勃發展。