農業信息化在現代農業發展中的重要作用

趙 青

(河南工業貿易職業學院，鄭州 451191)

0 引言

隨著計算機技術的逐漸提高及在各個行業的廣泛應用，目前，世界農業信息化水平已經基本實現網絡應用、數據庫開發和農業生產智能化遠程監控等階段[1-2]，美國及日本在農業信息化技術方面的研究位于世界領先水平，擁有著強大的信息化技術和高度發達的經濟市場支撐，引領著世界農業發展方向。

我國農業信息化技術起步相對較晚，但是發展速度較快，目前我國已經有超過1 700家農業信息運行網站，基本覆蓋農業信息化的各個方面[3]。但是我國農業信息化技術仍然存在農業信息化基礎設施薄弱，大部分農村地區不會使用互聯網技術，導致農業物聯網、大數據、云平臺等技術還處于初級階段，農業智能化發展較為落后。未來我國應該積極引進國外先進經驗和技術措施，基于我國農業生產實際國情，不斷進行技術改革與創新，逐步發展適合我國現代農業生產的信息化管理技術和手段，逐步建立完善的農業信息管理措施與農業信息傳播體系，建立完善的田間互聯網管理設施，推動信息化技術在我國現代農業生產的高效運用[4-6]。

1 核心技術及重要性

1.1 農業信息化核心技術

農業信息化技術主要基于傳感器技術、計算機技術、多媒體技術、無線通信技術等建立農田信息采集系統、農田遠程控制技術、可視化管理技術、病蟲害預警技術等(圖1)。

圖1 農業信息化核心技術

1.2 農業信息化在現代農業發展中的重要性

隨著現代化信息技術的不斷發展，傳統農業生產方式已經無法滿足現代農業的發展需要，隨著信息化技術在農業生產中的不斷應用，極大地提高了農業生產水平，促進現代農業的發展，提高農戶經濟收入。

1.2.1 提高農業機械自動化及智能化水平

傳感器技術、計算機技術及人工智能技術在農業機械作業中的應用，農業機械通過安裝自動診斷和自動報警模塊，可以依靠自動化信息處理技術對周邊環境及干擾條件進行自行處理，降低農業機械的故障發生率，極大地降低勞動強度，提高農業工作效率。

1.2.2 提高作物管理水平

田間信息化設備可以及時、準確地反饋作物生長信息及環境信息，讓農戶遠程也可以及時地了解作物長勢。結合人工智能技術還可以進行作物產量預測，作物產量的預測結果對于發展我國糧食生產、穩定市場經濟、調整農業結構及優化田間種植及管理措施具有重要的指導意義[5-6]。

1.2.3 農業物聯網系統的構建

以農業生產為背景，將人、計算機、農業產品進行全面聯通與信息交互，其本質是通過獲取作物生產環境、農產品信息與產品流通信息進行實時更新與記錄，通過平臺電子追溯信息可快速掌握產品基本情況、鎖定問題產品流向、明確追溯責任主體，保障了消費者和生產者的合法權益，可以保障糧食安全。

2 應用現狀

2.1 農田信息采集及遠程控制系統

農業信息采集系統主要包括遠程控制端、中央處理器、信息數據處理單元、分布于農田各節點處的溫度傳感器、濕度傳感器及土壤pH值傳感器等部分，通過A/D轉換器連接信息數據處理單元，信息數據處理單元通過ZigBee模塊基于ZigBee網絡連接中央處理器，中央處理器連接數據存儲服務器，遠程控制端通過ZigBee網絡與中央處理器連接通信，進而實現田間數據的采集、存儲與遠程運輸。農田遠程控制技術可以實現農作物參數實時在線測量。基于農田信息采集系統，根據相關參數的變化，實現遠端監控，通過手機端，用戶可以遠程自動控制農田環境設備，如自動灌溉系統、風機、頂窗等,讓用戶足不出戶遠程控制溫室設備。還可以進行遠程自動設置，讓整個農田設備隨環境參數變化而自動工作，比如當土壤濕度不足時，田間灌溉系統自動開始澆水。

2.2 病蟲害預警系統

病蟲害監測預警系統主要由五部分組成，分別是蟲情信息自動采集傳輸設備、農作物病菌孢子自動捕捉培養系統、農田小氣候自動采集傳輸設備、農田環境遠程實時監測設備、農林生態遠程實時監測系統，各部分主要功能如表1所示。

表1 病蟲害監測預警系統各部分功能

2.3 農田無線通信技術

傳統農田作物的生長狀況監測，不但要耗費大量的人力，而且不能夠做到實時監控，如果采用有線測控系統，則需要鋪設光纖或者電纜，增加了農業生產成本，降低了系統的靈活性和可擴展性。隨著傳感器技術、無線通信技術及嵌入式技術的發展，無線傳感器網絡應運而生。無線傳感器網絡可以實時監測、感知和采集監控區域的信息，并將采集到的數據經處理后發送給終端用戶，目前，無線傳感器網絡已經廣泛應用到農業領域。以田間溫濕度遠程監控為例展示了農田無線通信技術主要組成及工作原理(圖2)。

圖2 農田無線通信技術主要組成及工作原理

3 發展建議

3.1 加快農業信息化基礎設施建設

目前，我國農業信息技術普及程度較低，計算機技術、傳感器技術在部分地區普及也較為落后，加之缺乏相應的農業信息技術指導，因此，限制了信息技術在農業生產中的應用，部分地區計算機等基礎設備較為落后，農業信息化技術設施較為薄弱。為了同步提升信息化技術在現代農業生產中的應用，應加強農田標準化建設，發展農業基礎設施與裝備的建設，為信息化技術設備的應用提供一個良好的應用平臺，如農業機械化裝備、田間水利裝備、田間物聯網技術、田間傳感器技術及相關電子基礎設施的應用。

3.2 健全農業信息化服務體系，提升農業信息化服務水平

建立農產品溯源體系，隨著物聯網、云計算、5G、大數據等互聯網新技術的不斷涌現，數字農業、智慧農業技術走向成熟應用階段，加強生產主體農藥、化肥實名制購銷管理，大幅提高農業農村職能部門對投入品經營的監管能力。種植業、水產業及禽蛋、水果等基地檢測準出農產品，信息由二維碼呈現，生產經營者賦碼錄入產品信息，監管者、消費者隨時隨地掃碼查詢，方便快捷，提高企業的主體責任意識，保障消費者權益及糧食安全。

3.3 加強政策扶持與科研資金投入

我國農業信息化技術相對起步較晚，其核心技術，如計算機技術、人工智能技術、傳感器技術等發展相對較為落后，因此，相關政府及高校教育部門應加大科研資金投入，積極引進相關的設備與人才。另一方面，政府應加大補貼政策與資金投入，降低農戶的投入成本，促進信息化技術在各個地區農業生產的快速應用與發展。積極投入相關技術推廣與應用，組織技術隊伍下鄉指導與培訓，在進行田間應用時，循序漸進地向農戶介紹各類信息技術的使用，當農戶在種植過程中出現問題時及時糾正，促進農業信息化新技術更快得到農戶認可和使用，提高農業作業效率和農戶經濟收益，推動現代化農業快速、高效地發展。

4 結論

隨著計算機技術、傳感器技術、通信技術等的快速發展及應用，我國農業自動化、智能化程度不斷提升。農業信息化是現代農業建設的主要內容及發展目標，是一個動態發展的過程，主要包括農業田間管理信息化技術、農業遠程監控及農產品流通信息化等關鍵內容，農業生產、管理、銷售及流通各個環節實現高效、智能及可持續發展。因此，對農業信息化技術的核心內容及應用現狀進行系統分析，提出在實際農業生產中，農業生產信息化基礎設施不完善、相關技術人才缺失等都限制了農業信息化在現代農業的發展，在我國不同地區農業信息化技術發展水平差異較大，針對以上問題，提出未來農業信息化技術的主要發展方向與研究重點。研究結果可為提升我國現代農業信息化水平提供理論參考。