基于大數據的智慧農業發展探討
——以銅仁市茶產業為例

張 軍

（銅仁市農業科教信息站，貴州銅仁 554300）

0 引言

農業領域是大數據產生、發展和應用的重要領域。黨中央在自2004—2022年連續19年發布了以“三農”為主題的中央一號文件，彰顯了“三農”在現代化建設中的重中之重地位，以及黨中央解決“三農”問題的決心，推動“三農”發展進入新的歷史階段[1]，其中“智慧農業、數字農業、互聯網+農業”等相關概念多次被提出。黨的十八大指出，在進行新農村建設過程中，要積極推動農業向智慧化的方向發展[2]。近年來，銅仁市堅定不移實施大數據戰略行動，搶抓大數據發展機遇[2]，在實施數字經濟戰略上搶新機，著力構建“農業+大數據+物聯網”智慧農業發展體系，大力發展智慧農業，加快推動大數據與農業深度融合。培育了農業類大數據“百企引領”示范引領企業2家，大數據與農業融合標桿項目9個，示范項目50余個，有效推動了農業產業向生產管理智慧化、質量追溯信息化、市場銷售網絡化融合升級。

1 銅仁市茶產業發展現狀

銅仁市位于貴州省東北部，地處武陵山區腹地，是世界茶樹的原產地之一，種茶歷史悠久，茶文化源遠流長[3]，具有低緯度、高海拔、寡日照、多云霧的茶葉生長環境優勢。近年來，銅仁市牢記“既要綠水青山又要金山銀山”的發展理念，把發展生態茶產業作為改善生態環境和助農增收的雙贏舉措，茶園面積、茶葉產量、茶葉產值大幅增加，茶葉品牌知名度和影響力不斷提高，經濟、社會和生態效益日益凸顯，茶產業逐漸發展成為全市農業主導產業和農民脫貧增收致富的綠色產業[3]，全市累計種植茶葉10.2萬hm2，投產茶園達8.88萬hm2。由于銅仁市地處武陵山腹地，地形地貌以丘陵、山區為主，茶園集中連片程度差、農業機械化程度低，加之農村大量青壯年勞動力外出務工，農村空心化嚴重造成用工困難，所以在茶園面積快速發展的同時，也面臨著茶園管理跟不上、管理成本高、管理難度大等問題，以大數據技術為基礎的茶園智慧化建設市場潛力巨大。目前茶園的管理基本上處于人工管理，管理以人工經驗為主，缺乏數據指導、效率低、強度大、資源利用率低，普遍存在過程無記錄，事后難追溯的問題，農場主對于智慧茶園的建設持積極態度。

2 銅仁市茶產業發展存在的問題

隨著物聯網、大數據、5G等新一代信息技術的飛速發展，推進茶產業與新一代信息技術的融合成為茶產業轉型發展的一項重要工作。作為全國產茶重點市，如何充分利用物聯網、大數據等技術，為政府管理部門、涉茶企業、合作社和消費者提供各種便利的茶產品服務，實現茶業產前、產中、產后全產業鏈的信息化發展，成為當前推進智慧茶業發展急需解決的難點。一是管理方式粗放，缺乏信息化管理平臺和體系，缺乏種管收、加工銷售等信息化支撐。二是生產方式粗放，主要存在粗放經營延續傳統茶業、盲目使用化肥農藥、災害抵御能力不強、茶資利用率低成本高等問題。三是信息化程度不高，茶葉生產、銷售、病蟲害等實用信息缺乏，茶葉權威信息獲取難。四是產銷對接不暢，市場缺乏分析、宣傳推廣不到位、銷售渠道單一、商品價格低收入少。

3 發展智慧農業的內涵與意義

3.1 發展智慧農業的內涵

將大數據技術運用于農業生產中，證實了智慧農業在推進農業現代化高質量發展中，開啟了全新的農業發展模式[4]。構建“農業+大數據+物聯網”智慧農業發展體系，推進茶業標準化和茶業信息化，推動茶業全產業鏈改造升級，健全從茶園到消費者的茶產品質量安全全過程監管體系，實現茶產業產前、產中、產后全產業鏈的信息化管理，鞏固脫貧攻堅取得的成效，助力鄉村振興，推進茶產業高質量發展，助推脫貧攻堅工作和鄉村振興工作有效銜接。

3.2 發展智慧農業的意義

隨著大數據技術不斷滲透到農業生產的領域中，可顯著提升傳統農業的生產效率，打破傳統農業生產模式的束縛，助力于農業發展的升級[4]。一是具有良好的社會效益。對培育行業技術創新的貢獻，可以促進企業關鍵技術突破，提升企業新產品開發能力、縮短產品生產周期、提高生產效率、提高新產品開發成功率、帶動企業技術進步，必然在行業內產生良好影響。二是具有良好的生態效益。采用太陽能及5G無線傳輸技術，不會產生公害及污染源，對環境沒有污染，還可以進一步帶動茶產業發展，有利于茶葉產業擴大種植面積，實現土地資源的整合，創造良好的生態效益，加快農業生態環境向良性發展，為實現農業可持續發展奠定良好基礎[5]。三是具有良好的經濟效益。實行數據采集分析后，使生產過程中銜接更為緊密，減少部分設備的生產等待時間，減少資源浪費，將茶葉園區的實時視頻監控畫面通過5G網絡傳輸至外地茶葉營銷中心監控大屏或全國茶葉展銷會現場。將貴州低緯度、高海拔、寡日照、多云霧的茶葉生長環境優勢全方位呈現給顧客，實現銅仁市茶葉品質的有效宣傳，提升品牌推廣力度，實現茶葉銷售單價的提升。通過病蟲害監測預警等技術實施，能夠及時掌握茶樹生長動態以及病蟲害動態，科學組織防治，節約病蟲防治成本，挽回病蟲損失，茶葉種植規模、生產加工、品牌建設和經濟效益全面提升。技術創新取得經濟效益的同時降低茶園管護投入成本，提高產出效益，給農業經營主體帶來更多收益，帶動更多農戶發家致富；同時，可以總結出更合理的茶園管護流程，在全市乃至全省加以推廣，大幅提升全市的茶園管護水平，惠及更多農戶，更好地助力鄉村振興。

4 基于大數據的智慧農業發展對策

通過3S技術、IoT技術、互聯網技術、LoRa技術、大數據技術及AI技術等現代信息技術與傳統農業深度融合，助力農業產業快速發展。一是利用大數據技術對天氣、土壤、茶樹、茶葉、病蟲情特征數據等加以分析，實現對茶園生長情況進行精準預測。二是使用以IoT技術為基礎的影像傳感器、動作探測傳感器、光感傳感器、溫感傳感器、濕度傳感器和攝像頭等物聯網設備，實現對茶葉種植基地的遠程監控、科學決策和智慧化管理。三是以計算機視覺、圖像識別以及深度學習等人工智能技術實現作物產量預測、土地規劃和茶園病蟲害防治。四是加強3S技術的應用，運用衛星遙感技術勘測作物生長情況，并開展病蟲害防治；運用GPS技術和IoT技術對茶園的實時情況進行精準定位、實時監控，實現茶園內動物移位可跟蹤。

4.1 茶產業物聯網平臺

通過在茶園里建設物聯網傳感設備，搭建物聯網無線傳感器傳輸網絡，采集茶園內環境參數（包含但不限于空氣溫濕度、土壤pH值、土壤溫濕度、光照強度、CO2含量、氣溫、風速、風向、雨量和視頻等信息），實現茶葉生長環境數據的實時監控，并將獲取的各項數據進行融合、處理，通過運營商網絡上傳到云平臺，實現種植過程的數字化監控[6]。

4.2 可視化管理系統

可視化管理平臺是利用太陽能光電轉化原理、無線組網技術和變頻鋰電池充電技術，確保在陰雨天也能進行足夠的太陽能轉化，利用大容量蓄電池的循環充放電確保設備供電，設備在不接任何外部電源的情況下，能夠保持2年以上自給力。設置移動偵測報警后，手機可以收到現場移動偵測報警的信息同時，攝像機也會立刻響起高分貝報警聲，自動警戒立刻嚇退可疑人物，避免事后造成損失。內置全向麥克風和揚聲器，通過手機遠程觀看畫面的同時一鍵即可開啟語音對講功能。

4.3 專家在線服務系統

茶業專家在線系統依托部署在茶園生產現場的無線通信網絡實現農業生產環境的智能感知、智能分析、專家在線指導，為茶園生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。致力于構建一個能夠準確診斷農作物病蟲害及提供全方位防治方法的專業化系統平臺，使用種植用戶能夠及時地通過專家系統實時在線進行診斷茶樹的病情蟲害，并做相應的指導意見處理。用戶通過PC及手機檢索問題，系統會分級逐步檢索問題，如檢索成功則解決問題，如檢索未成功，還可以采用語音方式在線提問。

4.4 茶產品溯源系統

茶產品溯源系統結合消費者關注的茶產品品質關鍵信息，用銅仁獨特的生態資源優勢建立完整的供應鏈綠色履歷檔案，讓每一款產品都有獨特的產品數字身份證。消費者通過掃描包裝上的二維碼就可以知曉茶葉的種植過程、制茶及加工、產品存儲及運輸、產品商標信息、產品質量檢測報告、茶園及企業介紹、資質證書與品牌故事、產品防偽驗證等產品信息，實現質量信用企業接入質量鏈，達到消費者關注的產品各個環節數據的全程可視化和可追溯，為不同消費模式下的消費者提供產區基地的質量安全追溯與透明供應數據支撐[7]，保障茶產業從產前到產后全程質量追溯。

4.5 茶業大數據分析系統

大數據分析系統包含環境動態、市場動態、服務動態、溯源動態、務工動態五大模塊。以生態環境數據為中心的開放式數據中心，通過茶葉基地的各種傳感器廣泛收集來自茶葉基地海量環境數據，對茶葉基地數據進行采集、整合、儲存、分析與應用。利用多年茶葉市場數據和大量市場銷售數據，制作茶葉產品走向趨勢圖譜[8]，促進生態茶產業提質增效，實現數字賦能產業振興的目標。

4.6 人工智能蟲情監測系統

病蟲害數字化監測預警系統把傳統利用性誘劑的害蟲誘捕技術與現代電子技術相結合，利用無線傳感網絡技術實現害蟲自動統計，隨時掌握作物生產過程中主要害蟲發生數量的變化，分析其變化規律，及時判斷處理，有效地解決當前害蟲監測不準確且自動化程度低的難題。

4.7 土壤墑情監測系統

土壤墑情監測系統可以對茶園土壤墑情的長時間不間斷監測，并實時將各監測點的墑情信息自動采集后通過無線傳輸網絡上傳到監測云平臺。通過采用高精度傳感器且系統運作無需人工參與，可以保證測報工作的高精確性，使用太陽能供電，可連接無線傳輸模塊，適于長期放于野外，防雷、防水、防塵不受環境因素影響，農場主可以按需靈活布置土壤水分傳感器，將傳感器布置在不同的位置和深度，測量各個采集點剖面土壤水分情況。

5 結語

綜上所述，智慧農業是目前農業產業發展的風口，是新時代推動農業現代化高質量發展的必然選擇，現在各地都在探索智慧農業建設和發展問題。農業物聯網是農業大數據的重要載體，農業大數據是實現智慧農業的有效手段，通過銅仁市茶產業發展現狀，分析了茶產業發展存在的問題，引出“農業+大數據+物聯網”智慧農業發展體系，因地制宜提出了銅仁市建設智慧農業的對策建議。發展農業大數據不僅需要科技研究發力，更需要擁有清晰的方法，尋找適合本地適用的發展路徑，還需要全社會共同努力，協力推進。政府作為頂層設計的擔當者，政策的制定者和執行者，既要有強有力的科技團隊，也要有善作善成的政策設計思維，更要有一流的執行力，應該投入大量科技資源給予農業支持[2]。相信有黨委政府的堅強領導，有廣大農業科技工作者的不懈努力，有廣大基層工作者和“三農”戰線的新農人不斷探索，智慧農業建設思路會越來越清晰，發展成果也會遍地開花，加速實現農業現代化進程。