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摘要：精準農(nóng)業(yè)是指借助快速發(fā)展的信息化技術(shù)，將電子技術(shù)、自動化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)融合[1]，實現(xiàn)精細化、規(guī)范化、定制化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還能減少農(nóng)藥、化肥使用[2]，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響，有助于實現(xiàn)良性的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[3]。將現(xiàn)代電子信息科學運用到農(nóng)業(yè)企業(yè)管理和農(nóng)業(yè)信息服務(wù)中來，開發(fā)綜合性的信息服務(wù)平臺，進行農(nóng)資信息整合，提高鐵皮石斛精細化生產(chǎn)和信息化管理的程度，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的有效傳遞和應(yīng)用，有助提升農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的水平及效率。

關(guān)鍵詞：電子信息技術(shù)；農(nóng)業(yè)精細化；信息服務(wù)；平臺開發(fā)

現(xiàn)代中醫(yī)學和中藥藥理學研究表明，鐵皮石斛富含多種有益成份，具有良好的臨床應(yīng)用和養(yǎng)生保健價值，國內(nèi)每年對鐵皮石斛鮮條的需求日益擴大。鐵皮石斛屬蘭科石斛屬多年生附生草本植物，野生鐵皮石斛產(chǎn)量低，無法滿足現(xiàn)有市場需要[4]。對鐵皮石斛進行人工種植是解決石斛供不應(yīng)求、保護野生資源的根本途徑。現(xiàn)有的鐵皮石斛人工種植一般分為播種、分化、壯苗、生根，煉苗、大棚栽培、林下種植、采收、加工等階段，生產(chǎn)方式粗放、生產(chǎn)效率不高。精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)圍繞農(nóng)作物的全要素、全過程，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)作物的各環(huán)節(jié)的操作與管理，還可實現(xiàn)生產(chǎn)的預(yù)測和規(guī)劃，可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用，為鐵皮石斛生產(chǎn)提供了新的思路和模式。

1系統(tǒng)架構(gòu)

1.1總體方案

本項目針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展要求，致力于解決農(nóng)業(yè)發(fā)展中的信息采集、管理、應(yīng)用等難題，提出以生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測和智能化控制為核心的信息化方案，具有農(nóng)事信息管理功能；通過智能傳感設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)和信息平臺整合，實時監(jiān)測鐵皮石斛生產(chǎn)環(huán)境多種參數(shù)；通過數(shù)據(jù)分析、指令控制及自動化設(shè)備響應(yīng)，實現(xiàn)對土壤、水肥、溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)的精準調(diào)節(jié)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細化生產(chǎn)管理。

1.2技術(shù)路線

本項目研發(fā)的信息服務(wù)體系以實現(xiàn)鐵皮石斛的精細田間管理為目標，規(guī)劃設(shè)計信息集成、環(huán)境監(jiān)測、可視化監(jiān)控、智能控制、農(nóng)事管理、知識庫等功能系統(tǒng)，為企業(yè)管理人員、一線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員、技術(shù)人員提供可靠的信息化技術(shù)支持，促進電子信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，助力提高鐵皮石斛的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息資源的應(yīng)用價值，推動農(nóng)業(yè)信息資源的延伸拓展，助力農(nóng)業(yè)科技信息化的示范推廣。

1.3模塊設(shè)計

1.3.1信息服務(wù)平臺

以實現(xiàn)精細種植管理功能為核心，并根據(jù)實際應(yīng)用需求，設(shè)置播種管理、田間作業(yè)管理、采摘管理、產(chǎn)品檢測管理、加工管理、批次管理等功能欄目，可采集播種、施肥、采收、加工、檢測、銷售等全流程數(shù)據(jù)，準確反映農(nóng)事種植及生產(chǎn)過程，實現(xiàn)農(nóng)作物生產(chǎn)和管理信息化。系統(tǒng)還可針對功能點靈活定義信息內(nèi)容，以豐富點自定義功能滿足用戶實際管理需求，以基于分散式架構(gòu)實現(xiàn)各子系統(tǒng)與平臺的鏈接互通，開發(fā)一個數(shù)據(jù)準確、信息全面、易用性好、實用性強管理平臺。

1.3.2智能環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)

采用多種數(shù)字型傳感器，實時在線采集光照強度、溫濕度、二氧化碳濃度、土壤水分等，集成農(nóng)作物生長有關(guān)的生長環(huán)境數(shù)據(jù)。開發(fā)數(shù)據(jù)智能分析與設(shè)置模塊，可自動獲取氣象平臺數(shù)據(jù)，直觀顯示室內(nèi)外的環(huán)境因素走勢，為農(nóng)作物種植和生產(chǎn)獲取必要的環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，能分析環(huán)境和氣象因素對室外種植和生產(chǎn)的影響，并根據(jù)警戒值識別環(huán)境異常情況從而進行報警操作；通過與溫室配套自動化設(shè)備的互連，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的實時智能調(diào)控。

1.3.3可視化監(jiān)控子系統(tǒng)

基于網(wǎng)絡(luò)攝像機的通訊協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)總線傳送至Web服務(wù)器，可實時查看農(nóng)作物的長勢、苗情、災(zāi)情等影像，具有生長周期視頻監(jiān)控功能，支持云臺控制、報警聯(lián)動、錄像存儲等功能，可為后期數(shù)據(jù)分析提供視頻材料。同時，系統(tǒng)配套多路控制器輸出，可與智能控制、管理灌溉設(shè)備、遮陽設(shè)備等溫室大棚控制設(shè)備聯(lián)動。系統(tǒng)的控制箱可根據(jù)需要安裝觸摸液晶屏，即可實時顯示各種環(huán)境因子的數(shù)據(jù)，也可手工開啟和關(guān)閉各個溫室控制設(shè)備。

1.3.4精細自動化生產(chǎn)子系統(tǒng)

根據(jù)鐵皮石斛的實際生產(chǎn)中需要的各種控制設(shè)備，定制有針對性的自動化生產(chǎn)方案，提供智能控制模塊和模板式管理模塊兩種模式，具有多種自動、手動智能控制手段以滿足用戶的實際業(yè)務(wù)需求。其中，智能控制模塊可依鐵皮石斛精細化管理的環(huán)境要求，通過判斷各類傳感器和控制器的數(shù)值和狀態(tài)，采用智能分析管理溫室內(nèi)各種控制設(shè)備的啟動和關(guān)閉，從而實現(xiàn)溫室環(huán)境的智能調(diào)控；模板式管理模塊可依照農(nóng)作物的生長周期設(shè)置環(huán)境閥值模板，從環(huán)境、作物、時間三個方面跟蹤挖掘農(nóng)作物精細化管理數(shù)據(jù)。

2平臺應(yīng)用

通過項目實施，本研究在福建本草春石斛股份有限公司鐵皮石斛種植基地建立了大棚種植精準化生產(chǎn)管理信息化示范基地和林下種植示范基地各1個，面積總計6.67hm2。示范基地通過更加科學化的智能化控制養(yǎng)護管理，使得鐵皮石斛的品質(zhì)得到了明顯提升，經(jīng)福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量與檢測技術(shù)研究所檢測（報告編號：N170748-N170750），鐵皮石斛多糖含量在36%以上，其中送檢第13棚2年生的鐵皮石斛多糖含量36.36%，送檢第22棚2年生的鐵皮石斛多糖含量40.52%。同時，減低了農(nóng)作物栽培成本10%，提高產(chǎn)效20%，產(chǎn)能夠達到240kg/666.67m2，通過鐵皮石斛精細化生產(chǎn)信息服務(wù)體系建設(shè)，實現(xiàn)對鐵皮石斛種植的智能化、信息化、現(xiàn)代化管理，取得較好的經(jīng)濟生態(tài)效益，具有很好的示范作用。

3小結(jié)

本項目針對現(xiàn)有鐵皮石斛粗放的種植生產(chǎn)方式，采用現(xiàn)代電子信息技術(shù)，提出了基于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測和智能控制的精細化生產(chǎn)方案，對鐵皮石斛投入品、田間作業(yè)、病蟲害管理、灌溉、施肥等農(nóng)作物整個生產(chǎn)周期的實施信息化操作，探索鐵皮石斛生長模型數(shù)據(jù)的采集及應(yīng)用，全方位監(jiān)控產(chǎn)、采、銷全流程，實現(xiàn)整個生命周期的信息化追溯，為鐵皮石斛生產(chǎn)提供了新的思路和模式，適合中藥材、蔬菜、瓜果、花卉等農(nóng)作物的生產(chǎn)過程精細化管理，是將云計算、移動網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)綜合運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有益嘗試。開發(fā)的系統(tǒng)性能穩(wěn)定、經(jīng)濟方便、通用性強、易于升級、構(gòu)建靈活[6]，可幫助信息化建設(shè)方面投入有限的農(nóng)業(yè)中小型企業(yè)提高信息技術(shù)應(yīng)用水平，有效實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息管理，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量，具有良好的示范推廣意義。

作者：沈細冰 單位：福建省漳州市科技情報研究所