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创造彩虹 让人类拥有健康水资源

小麦种植数字化监控系统设计及问题分析


发布时间:

2023-04-26

加快中国农业发展的步伐,必须加快实施数字化农业。在中国农业与乡村的现代化进程中,各类风险与结构冲突的累积与集聚对农业的资源与生态的制约越来越严格,必须改变传统的发展模式;随着农村劳动人口的不断减少,农村面临着“什么样的人去种地”“怎么能够种好地”等问题。要想有效地克服上述问题,除了依靠农艺、良种外,还必须运用好新的数字技术。从国际国内的实际情况来看,现代信息化技术如物联网、大数据、人工智能等,能够实现精准管理、精准生产,大幅度地减少生产费用,提升农业整体的生产效率,实现农业的整体经济效益,是实现高品质发展的新途径。

1小麦种植数字化监控系统产生背景  

十八大以来,党中央、国务院高度重视数字农业的发展,大力推进“数字乡村”和“互联网+农业”。《中华人民共和国乡村振兴促进法》中明确指出,要大力发展数字乡村,加强农业在科技层面的创新,鼓励农业信息化建设,提升农村公共管理信息化。二十大明确指出,要加速数字乡村发展、实现中国数字化农业、发展智慧高效农田。在数字经济时代,中国要尽快弥补“数字农业”这个薄弱环节,充分释放和发展农业农村的数字化生产力,用数字化赋能农业农村的现代化,从而使乡村得到真正的振兴[1]。

2小麦种植数字化监控系统设计

由于温室环境数据、生长数据等数据产生速度快、种类繁多,传统的手工数据采集方法难以适应当今社会对数据的要求。小麦种植数字化监控系统设计主要包含土壤墒情监测、智能虫情监测、智能孢子监测、灾情苗情监测、气象环境检测5个方面[2]。

2.1   土壤墒情监测

精确监控土壤墒情,对非正常状况进行及时预报。小麦种植数字化监控系统能够对农田24小时连续监控。通过GPRS无线网络,远程监控系统可以自动获取土壤墒情的实时数据;通过无线局域网进行远程数据传送;各监测站实现监测资料自动接收和存储到资料库。

2.2   智能虫情监测

利用现代光技术、电技术、数控技术以及无线传输技术和互联网技术,构建了一种小麦种植数字化害虫生态监控与预警体系。该系统集对害虫的拍照分析,实时诱捕、环境信息分析、害虫数据传输、害虫距离数据分析等功能于一身,可使害虫诱捕、分类统计、实时报传、远程检测、虫害预警、控制指导等实现自动化、智能化。小麦种植数字化监控系统性能稳定,操作简单,安装灵活,在烟草、茶叶、药材、果园、园林绿化、检疫等农林牧渔方面有着广阔的发展前景。

2.3   智能孢子监测

应用现代先进的生物技术实现对病菌孢子的持续、动态监测。智能化的麦芽孢监测技术是利用计算机技术、人工智能技术、全球GMS技术等,实现对芽孢的自动捕获、识别、计数和存储,从而达到对病原菌的持续、实时监控,对提高小麦疾病的防治和控制能力有很大的帮助。

2.4   灾情苗情监测

720°高清摄像,可以在紧急状况下,快速切换为应急录像。在小麦田间应用的物联网传感器,实现了在播种、施肥、采摘、包装等全过程中的实时监测,建立了标准化的操作规范[3]。同时,远程监测还可以实现对农业生产的实时监测,并可以实现质检总局和上级有关机构的实时监测和介入,对信息技术实现采集、备份和分析,为今后进一步使用这些信息技术的应用奠定了基础。

2.5   气象环境检测

对农业天气的即时监控,极端天气的即时预测。监控小麦种植田地监测大气温度、大气含水率、UV浓度、全日辐射量、风速、风向、风、雨量、害虫状况。小麦种植数字化监控系统通过使用野外气象设备,对田间的状况进行监测。加强应对环境问题的能力,将原本薄弱的传统农业转变为高效率的现代农业。

3小麦种植数字化监控系统问题分析

当前,小麦种植数字化监控系统面临难得的机遇,同时也面临诸多困难和挑战。

3.1   网络基础设施相对薄弱,认识不够充分

目前,中国农村地区5G基站、光纤宽带、物联网等新基础设施建设还有待进一步加强。很多农民没有意识到利用数字化技术来改变农业的种植和过程,可以实现病虫害等的治理目标。小麦种植数字化监控系统的核心是有效地使用数据资源,解决了各个部门的“信息孤岛”问题,促进了政府和其他机构的有效交互,从而提升了农业的管理效率。把“自上而下”的管理思想与“自下而上”的管理要求有机地融合在一起,利用数字化技术搭建一个多元的互动交流平台,让更多的人可以说话,突破“信息壁垒”,使有关数据可以聚合、处理、分析,从而提升政府的政策制定和执行[4]。

3.2   建设成本高,标准不统一

因为物联网涉及到因特网、RFID无线射频、无线传感网路、Socket通讯等高科技行业所需的设备,其中还涉及到了自主开发的软硬件,以及物联网设备的后期维修。并且由于各个厂商所研发或引入的各种传感、传输设备等技术指标不一致,无法在市面上进行替换,无法实现大规模的生产,从而影响到小麦种植数字化监控系统的实施与普及。如果各国能够统一小麦种植数字化监控系统的标准和模式,并制订相关的基准定价,这样进行大规模的产品、产品的市场销售必然会导致农用产品的成本降低,从而加速农用物联网的应用与普及。

3.3   融合应用不适应农业生产的现状

农业生产数字化滞后,农业产业的融合应用还很少,农业数字产业所占比重较小。农村的数字化管理还处于初级阶段,与城镇的发展差距还很大。当前,很多农艺装备都跟不上农业的发展,虽然从原理上来说,很多装备和产品都可以节省人力、节省能源、提高产量,但是在实际的农业生产中却出现了一些问题。例如,将大流量灌溉改用小微型小麦喷灌,这样做可以节省大量的用水,省工省用,但在农田里安装微型喷嘴和安装电磁阀门缺点也很多。首先,农田里安装了电磁阀门,对机械作业不利,一不小心,就会损坏;其次,在大田设置微型喷灌带,在下一次播种时要用手将其回收,然后在出芽后进行覆盖;再次,由于植物生长到了某个程度,受到了微喷射的影响。因此,在植物生长到一定程度后,微喷灌溉的作用会变得很弱,很多农民都不愿采用微喷灌溉,从而影响了农业的发展。所以,迫切需要开发适合于农产品的智能化产品,加快农产品的信息化[5]。

3.4   数字化人才缺乏

农村地区的数字化复合型技术人员数量较少,多数人的数字文化水平较低,在实施数字化技术方面存在困难。小麦种植数字化监控系统是一个跨学科的新技术,它涉及到了计算机、网络、嵌入式系统、传感器等多种技术,同时也涉及到了作物、栽培、育种、植保等多种专业,因此必须复合型人才支撑其正常发展。但是,中国高校中设置的农科网络技术的数量很小,在技术人员的供应和储备方面都远远落后于发展的需求。当前从事农业信息化工作的大多是计算机类或农科类,因此,应加强对物联网技术人员的培训,使其具备一定的计算机与农业的相关技能,从而实现“互联网+农业”的双赢[6]。

4结论

小麦种植数字化监控系统能够精确地了解作物生长过程和农情,相关种植人员可以实时地了解小麦的苗情、墒情、病虫情、灾情以及气象情况,并通过动态监测反馈的数据进行了趋势分析,这对于小麦的精细生产和田间智能管理能力提高是大有裨益的,尽管小麦种植数字化监控系统在提前预测或及时监测以及设备建设中存在问题,但是总体来说其对于小麦田间管理技术的实施,更好地开展技术指导,促进农业增产增收都是非常有效的。