鶴壁市數字技術在農田建設中的應用與示范

高標準農田數字化建設是通過物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、pH傳感器、光傳感器、CO2傳感器等設備，監測環境中的溫度、相對濕度、pH、太陽輻射強度、土壤養分、CO2濃度等物理量參數，各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與自動控制中，保證農作物有一個良好、適宜的生長環境，將數據及時傳送到智能專家平臺，使設施農業管理人員、農業專家通過手機或手持終端就可以及時掌握農作物的生長環境，及時發現農作物生長癥結，及時采取控制措施，及時調度指揮，及時操作，達到最大程度地改善農作物生長環境，獲得作物生長的最佳條件。數字技術可以為作物精準調控提供科學依據，降低運營成本，達到增產、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的。

一、發展現狀

近年，國家高度重視現代農業和數字農業建設應用工作，國務院、相關部委及地方出臺了一系列政策文件，引導農業數字化建設，以數字化推動農業高質量發展。鶴壁市委、市政府高度重視數字農業、智慧農業建設，積極探索數字農業建設與提升的發展模式，利用基于5 G的農田物聯網、云計算、衛星遙感等技術，完成農田生態智能監測系統、智能水肥一體化控制系統、天空地一體化數字農田綜合服務系統、自然災害預警等平臺的打造，建立了高標準農田、高油酸花生等數字化應用場景，實現農業生產環境的精密感知、智能預警、科學分析和智能管控，為現代化農業生產提供精準化種植、可視化管理、智慧化決策服務，促進新一代信息技術與種植業、農業裝備、農產品加工、新型經營主體、農產品質量安全等全面深度融合發展，有力助推了農業農村高質量發展。

二、思路與做法

糧食增產要靠高標準農田，農田生產方式轉變要靠數字化的高標準農田。鶴壁市將遙感技術、地理信息系統、全球定位系統、通信和網絡技術、自動化技術等高新技術與農作物的生產管理結合起來，融入農田生產的犁地、播種、管理、采收等關鍵環節，實現生產智能化、管理數據化、種管科學化、作業精準化，從而達到降低農業生產成本、改善農田生態環境、提高農作物的產量和質量、提高農業經濟效益和農民收入的目的。

鶴壁市高度重視數字化在農業生產、農業管理和農業經營中的應用，按照“綠色、優質、高效、高產”的要求，將5 G、云計算、大數據、人工智能等先進信息技術應用到農業生產中，推動農業生產數字化轉型升級，探索解決高標準農田數字建設應用的痛點、難點問題。

（一）堅持政府推動

鶴壁市成立了以市政府領導為組長的數字農業建設領導小組及專項工作組，高規格推動數字化在農業中的應用工作，同時，制定了《鶴壁市數字化轉型三年行動計劃》《鶴壁市數字鄉村重點工作推進方案》等文件，均以市政府名義下發，為數字農業建設提供了遵循和指南。

（二）堅持部門聯動

鶴壁市政府與氣象局、大數據局、國土資源局等單位建立溝通協調、信息數據共享機制，定期組織召開聯席會議，交流分享經驗，解決建設中存在的問題。

（三）堅持示范帶動

鶴壁市圍繞生產基地、農業企業、種植大戶的現狀、應用需求和發展方向，制訂符合實際、接地氣的建設方案和建設內容，在耕種管收全環節，打造各具特色的建設應用模式。

三、應用效果

鶴壁市利用基于5 G的農田物聯網、云計算、衛星遙感等技術，完成農田生態智能監測系統、農田VR（虛擬現實技術）全景巡檢服務平臺、智能水肥一體化控制系統、天空地一體化數字農田綜合服務平臺的打造，形成了全市的農業生產綜合管理服務平臺，實現農業生產環境的精密感知、智能預警、科學分析和智能管控，為現代化農業生產提供精準化種植、可視化管理、智慧化決策服務，制定河南省地方標準兩項，鶴壁市地方標準及規范35項，建成氣象服務綜合省級農業標準化示范區。鶴壁農墾農業發展有限公司探索建立集約化、規模化、數字化經營管理新模式，建成涵蓋生態環境、病蟲害、土壤墑情、智能灌溉、全過程監測等為一體的“5 G數字農業”場景應用平臺，實現了大田作物生產過程、質量控制、數據感知和產品銷售等關鍵環節的信息技術集成應用。勞動生產率提高50%以上，單位面積產量提高10%以上，水、肥、藥等農業投入品使用降低10%以上，小麥、玉米連續兩年獲得豐產豐收，增加經營收入約400萬元。

（一）犁地環節

地理信息系統確定地面地形、衛星導航系統確定地面位置，無人駕駛拖拉機上的車載計算機存儲田間的數字化地圖，設定拖拉機的土壤耕深、運行軌跡，然后通過全球定位系統自動導航犁地。

（二）播種環節

播深調控裝置準確調節、控制和指示播種深度，種肥箱的自動控制系統自動向各行的種肥箱吹送種子和肥料，智能化監視裝置實時監測，顯示單位面積播種量、粒距、作業速度和作業面積等指標，實現精準播種。

（三）管理環節

管理環節包括灌溉、施肥、殺蟲等環節，通過監測系統、分析系統、控制和傳輸系統來實現。監測系統的傳感器從農場每個區域收集土壤、水、植物、天氣等精確數據，傳感器站根據啟用GPS（全球定位系統）的智能應用程序，傳輸和更新土壤、水、植物、天氣等數據。分析系統基于數據分析結果，顯示灌溉與施肥操作建議，并在特定時間向農民通報每個地塊需要的水、肥料和農藥量。控制和傳輸系統將灌溉與施肥操作建議實時轉換為精確的灌溉施肥周期，相應地控制灌溉施肥系統，自動啟動灌溉施肥功能。控制和傳輸系統根據作物需求，利用塑料管道密封輸水，適時適量緩慢均勻地把含有肥、藥的水送到植物根系或噴灑在莖葉上，為作物及時提供水、養分等，同時測量每株植物的壓力水平，以確定停止灌溉時間。這種方式相對于農民根據感官經驗來澆水、施肥、噴藥的形式，對水、肥料、農藥的節約在50%以上，極大降低了農業成本和農藥對環境的損害。

（四）采收環節

收割機裝備有傳感器和衛星導航定位系統，依據農作物品種、高度、苗株的縱向和橫向間隔等情況，通過變速裝置自動控制作業速度，同時通過導航定位系統自動采收；建立農機資源數據庫，結合作物種植面積、生長期、采收時間、氣象遙感、物聯網等基礎數據，提前進行農機需求量估算，并第一時間完成農機信息的發布和農機需求信息收集，通過大數據、云計算等技術實現供求最佳匹配，為生產者提供及時、準確、低成本的農機服務。

（五）應用環節

通過建立數字農田大數據平臺，綜合各種觀測要素數據進行圖形、圖表展示，結合歷史數據、遙感數據，在重點農事環節對農作物種植面積、發育期動態監測與長勢評價等提供相關服務，形成地面抽調、衛星遙感、氣象估產相結合的數據監測業務系統，數字化技術為作物估產提供準確、科學的基礎信息。三維 GIS （地理信息系統）平臺和大數據分析引擎，以餅形圖、柱形圖、線形圖、折射圖等形式，直觀形象地展示高標準農田生產相關的各種基礎數據、實時監測數據、歷史數據、農業氣象相關數據以及農田實景監測視頻等，全面監控轄區高標準農田作物生長態勢，為輔助決策提供數據支撐，實現對智能設施的遠程查看和管理。同時，平臺可設定環境數據預警值，系統自動預警，生成預警時間，通過小程序發布預警提示信息。

數字化技術在耕、種、管、收等方面的全面應用，加快土地流轉，有利于規模經營，使糧食種植和管理更加科學，施肥、打藥、灌溉更加精準，顯著降低了病蟲害的發生率，大幅提升了糧食品質，在實現農業綠色發展的同時，促進了糧食增產、農業增效和農民增收，實現數字農田生產的更大效益，探索形成建、管、用、運、推的數字農業鶴壁模式。

作者簡介：王磊（1982— ），男，河南武陟人，本科，農藝師，主要從事農業技術推廣工作。

（責任編輯 " 劉沛儒）