我国现代农业信息技术及其集成应用

 　　摘 要：随着科学技术的越来越发达和普及化，在信息技术极大地改善了人类的生产与生活的同时对于各行各业的发展都起到了积极的推动作用。我国是一个农业超级大国，但从整体来看，我国的农业生产方式相比发达国家还比较落后，如果不加以整治这将会制约了我国农业的现代化发展。伴随着我国的新农村新经济建设，推动农业生产的发展成为了如今的首要任务。在这一背景下，通过运用计算机信息技术领域等相关知识，将会更有利于我国的农业现代化的转变，从而提升我国农业的整体生产水平，促进农业的可持续发展。本文意在学习了解科学的农业信息技术在我国农业上的应用现状，通过对具体应用实例的分析，总结其中的宝贵经验，利于日后对于我国信息化农业的更好发展。

　　关键词：农业生产;现代化;计算机信息技术

　　中图分类号：S-3文献标识码：A

　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730004

　　《农业展望》是经国家新闻出版总署批准，由中华人民共和国农业部主管、农业部市场与经济信息司指导、中国农业科学院农业信息研究所主办的综合性刊物。

　　绪论

　　近年来，以计算机科学为中心的信息技术在中国农业领域取得了显著的进步，农业生产和农业现代化也在蓬勃发展。随着信息技术的扩展和发展，计算机信息技术的迅速进步，信息科学的猛烈势头，也为我国的农业现代化发展带来了机遇和挑战[1]。如今世界上的发达国家都已经正在全面启动现代化农业的发展，所以作为发展中国家的我们也不能落后，农业信息化早己成为当今农业的关键和标杆[2]，

　　它也将成为我国21世纪农业发展的重要方向，将成为现代农业国家的主要力量结构，并且占据着我国现代农业的主导地位和未来。

　　1 我国现代化农业发展现状

　　现代农业是将现代技术装备起来的，结合我国国情及发展情况，我国的农业科学家和专家提出了“可持续农业”的观点[3]。农业是国家经济的基础，农业的发展将直接关系到社会经济的发展[4]。

　　自20世纪以来，在国家政策的鼓励，农业产业快速发展[5]，农业技术和基础设施建也稳步提升，为我国现代农业的发展和建设奠定了坚实的基础[6]。与此同时，我国的现代化农业发展还存在一些问题。

　　1.1 农民商业化意识不强

　　目前，在我国大多数农业生产者中，尤其是普通农民这类人群，多为知识薄弱者。对交易形式、商业知识缺乏了解和认识，而且通常只会盲目地跟随当前的市场形式，这往往会导致供应过剩[7]。而我国是一个农业生产大国，对于农产品销售问题乃是重中之重，然而当前的形式很可能会导致一个国家的生产和销售链出现问题。不能即时反馈市场的动态信息，不适应当前市场的发展。另外，有时候农业厂家很难找到较好的销售渠道，导致销售停滞不前[8]。

　　1.2 保障机制投入不够

　　在中国，农业加工的持续性模式尚未完全形成，流通市场的主要是基本产品和初级产品，附加值并没有得到完全发挥。所以提高农产品的质量，增加产品多样性和市场竞争的附加值是我们当前需要进行的必要任务。在此基础上，产品市场的唯一性可以通过建立良好的产品形象和客户满意度来实现[9]。

　　各级政府要把重点真正的放在建设基础设施和发展农村社会企业、国家教育事业、农村文化和固定投资等各方面，提高农村政府的收入。牢记“三农”机制，并施行，让投资稳定增长，积极调整财政支出，调整固定资产的投资结构和基础结构以及贷款投放的结构，每年对于农业中心的投资应适应市场的需求，尽快创造出稳定的农村建设的资金来源[10]。

　　2 农业信息技术

　　我国目前农业信息技术应用的主要内容为：我国农业信息的骨架结构主要是数据库系统和农业信息管理系统为主体地位，与3S技术 (GPS、GIS、RS)、专家系统(ES)相结合，决策支持系统技术(DSS)作为平台将它们全部连接，实现其整体的操作功能[11]。

　　对于农业信息技术而言，获取信息成为整个农业现代化的关键一步，整合并利用农业资源，环境监测和环境保护，防灾防控，在这些方面我国也取得了不少有价值的宝贵研究经验，为中国农业信息也做出了重要贡献[12]。

　　2.1 农业数据信息平台技术

　　农业动态数据库系统是农业系统技术、信息、交易平台和发展基础的一个综合体。详细的农业知识储存资料为消费者提供了持续不断的视频监控互动，显示出农业生产过程、加工、物流和运输的所有重要环节，通过其信息技术平台进行生产和运输，并将生产过程从土地转移到餐桌上的记录全部一览无余;还能帮助连锁机构、农历企业及其他渠道客户群实现各个环节的可持续优良发展，为中国农业实现网络信息一体化、方便快捷化的现代服务。

　　2.2 作物模拟技术

　　目前农业信息技术的应用中，作物模拟技术是其主要组成部分。该项技术主要是与植物、科学技术、电脑紧密结合工作，并且基本利用分析总结作物生长数据而抽象处理数据，形成相应的活动模型[13]。作物模拟技术不仅可以帮助操作人员快速便捷的观察农作物的生长动态及进一步的优化决策， 同时，该技术还具有一定的教育作用，可以用于对于后续的学生试验模拟中进行讲解，从教育理念上思想上培养“精准农业”的发展。

　　小麦栽培的最终决定是采用植物模拟技术的一個重要例子。由于传统的小麦植物需要3～5a研究数据来测量出一种能够用于指导的实验的有效数据，这样做会使小麦的滞后性受到阻碍，而小麦的生长数据也不能及时用于实验[14]。但是作物模拟技术的出现可以直接利用小麦栽培当地的气象环境资料等进行分析，减少了时间耗损的成本，获得的所需数据不仅是为了确保小麦作物的准确性，而且优化了他们在农作物的年调节行为，相关人员还可以使用当年的小麦决策来训练其它活动化较强的作物运动调节模式[2]。

　　2.3 农业专家系统技术

　　农业专家系统是一种新型的计算机技术，它使用的是集成到信息农业领域的专业知识库[15]。它的出现不是偶然的，而是必然产生的结果。专家系统是一个知识平台，其中包括数据库(反映系统内部和外部的状态)和程序(作为核心)，经常会出现在农业专家系统中的有数据库、数据库知识、思维机器、解释部分、知识银行，这些被称为专家系统的5个大脑[16]。如图1所示。

　　简单地说，農业专家模拟系统是模仿人的思维模式给出的评估决策力的人工智能知识库，运用表示、推理、知识获取等技术模拟人类的思维[17]，使用它那就相当于一个领域的农业专家的专业知识、储备和汇总各种丰富的知识和农业领域的长期技术，以及积累了许多宝贵经验，并通过各种数据参数和数学数据模型等培训，最终建立起各种计算机专家的软件系统[18]。

　　对于诊断病虫害的防治，如果由操作员直接开出病虫的处方的话，这就要求该操作人员必须具备丰富的专业植物基础知识和宝贵的实战经验，还需要阅读浏览大量资料，这样做需要耗费大量的人力资源和时间，而且无法及时满足农户的需要。然而专家系统只需要把这些资料存储进数据库，编译成简单的操作系统，就可以迅速达到想要的目的，从而让病虫害在最佳防治时期得到救治并且得出最佳的方案供用户参考[19]。

　　2.4 多媒体技术与3s技术

　　用计算机技术把文字、声音、图像、图形等多种媒体结合起来，进行加工处理形成多媒体技术。这种技术可以动态地传播农业信息，掌握农业技术，为农业生产社会奠定基础，也有利于农业技术的迅速普及，提高农民文化素质[20]。

　　智慧农业的发展，一个最显著的特征就是利用信息技术手段控制农业生产精确性。GPS、GIS、RS的融合发展，形成一个强大而完整的系统来收集和处理空间，是快速收集农业数据的重要手段，也为农业生产提供了有力的技术支持[21]。

　　在精细的农业中土壤信息主要包括水质、氮、磷、钾、有机物质，GPS主要用于确定农田地区土壤信息的位置，然后将不同的有机物质和病虫害的位置分布结合起来，这些信息有助于灌溉、化肥和喷洒农作物。此外，在飞机、播种机、田地里可以安装一个GPS的原型装置进行农药位置的精确喷洒。另外，用GPS还可以进行收割，将其安装在农场工具，并设置导航装置，因为该设备的位置坐标可以精确地确定，提供三维的位置和精确的时间[22]。为了达到上述的功能，GPS需要与农场机器结合在一起使用，确定确切的地点、自动导航任务的位置和测量地形情况。在精确定位位置的功能中，农业机器可以将需要的肥料送到植物需要的地方，并可以将杀虫剂喷到正确的地方。它不仅有助于增加生产，还有助于减少肥料和杀虫剂的消耗。

　　3 集成应用案例分析

　　3.1 农业数字图书馆

　　目前，中国最著名的农业数字图书馆是由中国农业科学研究院、农业信息研究所建立的农业数字图书馆[23]。

　　通过使用多种移动互联网和新通信技术，使用户更方便的通过计算机或手机终端查询图书信息。与此同时，大数据技术也在图书馆中广泛使用，通过对用户查询相关数据的分析，为各种数字化农业图书馆的发展提供更多的支持[24]。

　　3.2 农业生态观光园

　　凭借坐落在浙江地区，气候宜人舒适，照明充足，充沛的降雨、空气湿度、雨季同步变化，十分适宜作物的生长，这一得天独厚的地理条件，温岭星星曙光生态农业观光园是一个集合生产、游憩休闲、普及教育、旅游生态、休闲生活的现代农业综合园区。

　　生态农业观光园中的大棚柑橘智能化种植是目前比较完备的科技生态园区，其园区技术内容主要涉及有农业监控系统、水肥一体化智能监控系统、视频监控系统、农事管理、物联网控制中心、作物模拟技术等。

　　3.2.1 传感器技术

　　园区中的农业监测系统通过温度和湿度传感器，可以实时收集温室环境数据，并将数据上传到云平台。当环境参数异常时，会自动发送报警信息，系统可以智能开始与风扇连接，与加湿器、遮光棚等设备一起工作。另外，用户也可以通过网站或手机应用对其进行远程调节。

　　3.2.2 水肥一体化灌溉系统

　　园区中的水肥一体化灌溉技术，是根据用户的需求而开发出来的综合灌溉系统，其系统可以自动控制灌溉数量、化肥消耗、化肥浓度、碱性酸度等，该系统的出现不仅使用了大量的感官技术，而且在精确灌溉和化肥中使用中与3S技术具有十分密切协调配合，通过传感器的精准定位达到让每一株作物都能得到养分进行生长[25]。

　　3.2.3 视频监控子系统

　　园区里建立的视频监控子系统，可以让用户通过多媒体技术进行网访问站或移动应用程序的访问，从而监控到整个温室的环境。用户了解生态柑橘园的情况也可以通过在线终端设备(如智能手机)访问视频系统。正是因为这种视频监控技术的出现，才让消费者和园区管理人员在处理农产品和实时监控食品安全方面取得了良好的进展。

　　3.2.4 模拟作物生长技术

　　为了便于参观者交流学习，园区内还设有作物生长模型，通过作物模拟技术模拟农作物生长的全过程，让参观者通过电子屏幕，或者手机APP随时随地可以不分时间不分季节参观到作物生长的过程，用于更好的农业学习和知识拓展[26]。

　　3.2.5 物联网技术

　　园区中的物联网技术除了对于整体园区的把控，人们还可以通过柑橘上的条形码或者二维码，通过手机APP进行识别，查找到柑橘从播种到收获再到运输的全过程，让百姓们买到放心的柑橘。其中柑橘的生长状况和环境，可以通过园区的监控系统向消费者们展示。当然，伴随着物联网的监控和追溯下，不仅是为了保护好消费者的知情权，更是对农作物生长，运输方面的一种自发的监督机制。生产厂家或者企业也可以通过这种全透明的操作过程给自己起到一定的警示作用，督促自己在任何一个环节都不能松懈[27]。

　　4 总结

　　随着社会的进步和发展，信息科技在这个世界有着不可替代的影响力。信息技术也不仅会以单一的形式出现，它们会集成在一起共同完成人类的需求。对于人们来说要学会不断创新，为这个社会营造出一个良好的创新氛围。这个世界一切事物都是科技化信息化的，农业科学信息技术也将会充分发挥其应有的意义和作用，更快更好地帮助人们的农业生产生活，提高生产效率，为农业贡献出重要的一份力量。

《我国现代农业信息技术及其集成应用》

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文章名称： 我国现代农业信息技术及其集成应用

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