曹縣農(nóng)業(yè)信息處理技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

DOI：10.16627/j.cnki.cn22-1215/s.2024.03.150

摘 要：隨著人類社會步入全新的信息化時代，物聯(lián)網(wǎng)被急速催生，快速滲透于各行各業(yè)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)指將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于農(nóng)業(yè)領域中，通過傳感器、無線通信、云計算的新技術手段，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的全面監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析工作，促進農(nóng)業(yè)智能化、高效化發(fā)展。農(nóng)業(yè)信息處理技術是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的重要手段之一，基礎為農(nóng)業(yè)信息知識，通過應用智能技術實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的預測、預警、控制與決策，目標為收集設備采集的數(shù)據(jù)信息，通過信息挖掘技術觀察采集數(shù)據(jù)的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)新的農(nóng)業(yè)信息，從而為農(nóng)業(yè)研究者、生產(chǎn)者、經(jīng)營者、管理者等的下一步操作提供多項技術、數(shù)據(jù)支持，為農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展提供理論依據(jù)。曹縣為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大縣，其農(nóng)業(yè)發(fā)展是對菏澤市農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況的反映。為了促使曹縣農(nóng)業(yè)獲得更好發(fā)展，就需促進當?shù)剞r(nóng)業(yè)實現(xiàn)信息化，對其現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢展開研究。

關鍵詞：曹縣農(nóng)業(yè)發(fā)展；信息處理技術；農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

曹縣在山東省的西南部，位于豫、魯兩省八縣的交界位置，其面積為1976km2，其耕地面積在13.54km2，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)為主，為我國的糧食生產(chǎn)先進縣。山東曹縣以前為典型“農(nóng)業(yè)大縣、工業(yè)小縣、財政窮縣”[1]。近些年，曹縣依托其當?shù)氐奶厣Y源促進加工業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)了工農(nóng)相長，已經(jīng)初步形成了“林筍牧”的經(jīng)濟板塊，約存在70%的農(nóng)產(chǎn)品完成了加工增值，使其具備的資源優(yōu)勢逐漸轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)信息處理技術為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術之一，是指借助智能處理、復雜計算、模式識別等技術，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營管理、戰(zhàn)略決策、服務過程中信息作出收集、存儲、傳遞、處理、分析的技術總稱。農(nóng)業(yè)信息處理技術主要包括農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)挖掘技術、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)處理技術、預測預警技術以及人工智能技術等[2]，幫助農(nóng)業(yè)管理者等幫助各種用戶更好地了解農(nóng)作物的生長情況、土壤狀況、氣象變化等信息，達到提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的目的。

1 農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)挖掘技術

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)挖掘技術主要指通過分析農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中隱藏的模式、關聯(lián)和趨勢等，促使農(nóng)業(yè)信息有效傳遞。數(shù)據(jù)挖掘技術在農(nóng)業(yè)種植中具有廣泛應用，包括作物生長預測、病蟲害預警、施肥優(yōu)化、水資源管理以及作物品質(zhì)評估、種植風險評估。通過分析歷史土壤數(shù)據(jù)、作物生長數(shù)據(jù)等，建立預測模式，預測作物生長趨勢、生長周期以及產(chǎn)量，并通過分析土壤中的養(yǎng)分、作物需求、施肥效果等，建立施肥優(yōu)化模型，以及通過分析土壤濕度、氣象數(shù)據(jù)以及灌溉數(shù)據(jù)等，建立水資源管理模型，同時通過全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術進行氣象預測，幫助農(nóng)業(yè)管理者安排合理的灌溉和施肥時機，比如針對干旱地區(qū)，管理人員應用數(shù)據(jù)挖掘技術分析氣候，在合理實際進行灌溉或者人工降雨[3]。

伴隨新型物聯(lián)網(wǎng)設備廣泛應用，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)迅速爆發(fā)，大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出結構復雜、模態(tài)多變、實時性強等特征，從而使得既往農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式和農(nóng)業(yè)智能信息處理需要不相符合，需要借助抽象數(shù)據(jù)描述，所以大數(shù)據(jù)挖掘技術變成了有效且必然選擇。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘技術則是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工等完整產(chǎn)業(yè)鏈信息進行挖掘并展開抽象描述的一種高效工具，其可運用統(tǒng)計學方法，對農(nóng)業(yè)對象、關系和行為進行量化，對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中包含的價值進行挖掘。此外，數(shù)據(jù)挖掘技術在病蟲害防治中具有重要價值，通過分析農(nóng)田環(huán)境、病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)、作物生長數(shù)據(jù)等，建立預警模型，以及時預警病蟲害的發(fā)生和傳播，幫助農(nóng)業(yè)管理者獲取相應的防治措施，避免病蟲害影響農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量[4]。數(shù)據(jù)挖掘技術還可通過分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的作物品質(zhì)數(shù)據(jù)建立品質(zhì)評估模型，幫助農(nóng)業(yè)管理者選擇合適的收貨時機，并分析農(nóng)作物銷售市場的需求、農(nóng)作物市場價格走勢、客戶消費趨勢等，幫助農(nóng)業(yè)管理者選擇合適的銷售渠道，發(fā)展新型銷售模式，比如Online To Offline（O2O）銷售模式，促使農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)處理技術

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型復雜、眾多，各個節(jié)點異構性和數(shù)據(jù)類型復雜，處理難度較大。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理可擴展性、容錯性方面存在限制，為了提高計算能力，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)處理中主要運用云計算技術，將農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)集中存儲于云端服務器上，通過分布式存儲和計算等實現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的高效存儲和處理，且支持異構網(wǎng)絡資源應用，利用資源池共享資源。以往云計算中主要使用的模型為Map～Reduce，是一種分布型編程模型，可以將農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分割成小塊（Map），然后再分配給不同的計算節(jié)點進行計算和處理，將結果合并（Reduce）得到最終輸出。隨著大數(shù)據(jù)處理技術不斷進步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植中主要使用Hadoop架構，該架構是一種分布式計算框架，具有高容錯性、高可靠性和高擴展性，在Map～Reduce基礎上提供分布式文件系統(tǒng)，將農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分布式存儲于多個節(jié)點上，以及集成云存儲計算，更好地便于進行云計算，解決數(shù)據(jù)處理問題[5]。

3 預測預警技術

農(nóng)業(yè)預測預警技術是利用先進的計算機技術、遙感技術、傳感器技術等手段，監(jiān)測、分析農(nóng)作物生長、氣象變化、病蟲害發(fā)生等，以收集到的數(shù)據(jù)作為原始依據(jù)建立預測、預警模型，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中未來可能出現(xiàn)的情況進行評估，提前預測、預警不利于農(nóng)作物生長的各種情景，便于農(nóng)業(yè)管理者提前防治，將損傷降至最小化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者研發(fā)了多種農(nóng)業(yè)預測模型和預警模型，比如病蟲害預警監(jiān)測、氣象災害預警監(jiān)測、干旱預警監(jiān)測等，可以幫助農(nóng)業(yè)管理者合理安排農(nóng)作物的種植與管理工作，防止氣象災害和病蟲害影響，減少各種農(nóng)業(yè)資源浪費，提高農(nóng)業(yè)種植的效率和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、可持續(xù)發(fā)展[6]。

4 人工智能技術

隨著科學技術不斷進步，人工智能技術逐漸被應用于農(nóng)業(yè)領域中，貫穿于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程。人工智能技術在農(nóng)業(yè)領域應用廣泛，比如通過傳感器、無線通信、數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對土壤水分和養(yǎng)分含量的實時監(jiān)測和預測，結合計算機算法，智能控制灌溉和施肥系統(tǒng)，精準提供養(yǎng)分、水分，還可利用圖像識別、深度學習、大數(shù)據(jù)分析等，對比、判斷細節(jié)，監(jiān)測農(nóng)作物的生長狀況，以此預測農(nóng)作物生長的進程。在病蟲害防治方面，還可通過計算機視覺、物聯(lián)網(wǎng)技術智能監(jiān)測、識別農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的病蟲害，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者及時采取控制措施[7]。除此之外，利用自主導航和自主控制技術，還可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的自動操作，比如自動駕駛拖拉機、自動采摘機器人等。生產(chǎn)后，人工智能技術還可以用于檢驗農(nóng)作物的質(zhì)量，通過光學鏡頭仔細觀察農(nóng)作物的細節(jié)，并進行圖像處理，根據(jù)農(nóng)作物的檢驗結果進行包裝、分類等[8]。人工智能技術應用于以上領域，可以明顯達到節(jié)能降耗、減輕污染、提高產(chǎn)量、提高品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率以及降低勞動成本的目的。在農(nóng)業(yè)領域逐漸應用人工智能技術的背景下，要求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者掌握人工智能技術，科學應用，并不斷研究學習算法，提升農(nóng)業(yè)人工智能系統(tǒng)在不同區(qū)域的兼容性，推動農(nóng)業(yè)人工智能技術不斷發(fā)展。

5 結語

綜上所述，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息處理技術無法滿足逐漸發(fā)展的曹縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，其農(nóng)業(yè)信息處理技術的不斷研究與應用，可推動曹縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、自動化，促進曹縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，在農(nóng)業(yè)領域中具有深遠意義。

參考文獻

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收稿日期：2024.06.25

作者簡介：呂憲軍，男，山東曹縣人，1981年8月，漢族，本科，農(nóng)藝師，工作內(nèi)容：植物檢疫相關工作，承擔農(nóng)藥生產(chǎn)、經(jīng)營統(tǒng)計工作。