马铃薯信息化技术及其发展趋势

李淑萍，李瑾，吕志辉

（云南农业大学经济管理学院，云南昆明650201）



马铃薯信息化技术及其发展趋势

李淑萍，李瑾，吕志辉

（云南农业大学经济管理学院，云南昆明650201）

摘要：随着现代科学技术的高速发展，信息技术作为现代科学技术的重要组成部分也在推动着经济的增长和社会的进步。在此背景下，我国农业开始了从传统农业向现代农业的转变。农业现代化的过程必须要依靠工业化和信息化的手段来完成，掌握农业信息技术，对于研究农业信息问题是十分必要的。目前，信息技术已经在农业的各个领域被广泛的应用，农业信息化也已成为现代农业的重要标志之一。当然，马铃薯信息化也属于农业信息化的一支，本文首先对马铃薯信息化内涵及其特征进行阐述，在此基础上进一步分析了马铃薯信息化所利用的技术，最后论述了马铃薯信息化的发展趋势，将信息技术与马铃薯生产二者有机的结合，从而找出一条马铃薯现代化发展之路。

关键词：马铃薯；信息技术；发展趋势

信息技术的实现主要依靠微电子技术、通信技术、计算机技术和网络技术等。农业方面的信息技术的应用是实现农业信息化的过程，实质上是对传统农业的改造，通过运用计算机网络技术、3S技术、智能控制技术、通信技术等多种技术，来获得农业相关数据信息，利用信息产业的发展加速我国传统农业，提高农业生产效率、生产力水平以及竞争力，加快我国农业由传统农业向现代农业转变的步伐，从而实现跨越式的发展。

一、马铃薯信息化技术概述

1、马铃薯信息化技术概念

马铃薯是世界四大粮食作物之一，属茄科草本植物，具有高产、适应性强、分布广、营养丰富以及耐储藏等特点，是粮、菜、饲以及用于做工原料的多用型粮食作物。块茎是所有禾谷类作物提供热量最高的，在人民生活中占有举足轻重的地位。马铃薯加工制品中，除薯条、薯片、全粉等食物之外，还可以加工成淀粉、葡萄糖、酒精等多种工业产品。所以，马铃薯产业的健康平稳发展，对于马铃薯主粮化背景下改善居民膳食结构、增加农民收入、提高全民素质以及带动国民经济相关产业发展具有重要的意义。

马铃薯信息化技术是指马铃薯信息的采集技术（传感、遥测、遥感、及摄像、扫描技术）、信息的处理技术（信息识别、转换、加工和存储技术）以及信息模拟技术于一体的技术体系。包括信息基础技术、信息系统技术以及信息应用技术三个层次，这三个层次相互关联，缺一不可。开发马铃薯产业信息化技术是农业现代信息技术和马铃薯信息技术相结合的产物，是将马铃薯相关信息通过计算机信息采集、信息的存储与传输处理、通信、网络、多媒体、人工智能、物联网、3S（遥感技术，简称“RS”；地理信息系统，简称“GIS”；全球定位系统，简称“GPS”）等技术在马铃薯产业领域的移植、消化、吸收、改造和集成的结果，是系统、高效地开发和利用马铃薯信息资源的有效手段。通过运用这些技术手段，能够把马铃薯信息资源中有用的数据进行自动、快速、有效地采集并存储起来，通过整理与分析，去寻找产业所存在的问题，继而找出解决问题的方法。

2、马铃薯信息化特征

马铃薯属于农业产业，与农业信息化特征有一定的共性，但也有所不同。

（1）马铃薯信息资源的充分的运用。农业的增长从主要依赖自然资源转向主要依赖信息资源，马铃薯信息技术运用使马铃薯产业相关信息的获得以及资源的利用更加方便、精细和快捷。通过传感、遥测和识别等技术发展成为一种远距离和测量的信息获取技术，地球表面的相关马铃薯电磁波信息就会被多种传感接收，然后对所接收到的信息进行扫描、摄影、传输、处理以及整理分析，将这些信息加以充分的利用。

（2）马铃薯生产基础装备信息化。微型计算机技术的发展使得马铃薯田间数据的采集与高效处理成为可能，因此，很多农业机械上运用传感器与控制技术。随着电子信息科技的进步，农业装备具有智能化的特征，更易于相互通信，直到现在，技术装备有着更多的创新技术，提高技术装备作业的性能；节约成本，进行环境友好型农作；对作业过程中的精确操作；改善劳动者的操作条件以及精细农作的智能控制等。

（3）马铃薯生产基础操作自动化。近年来，随着科学技术的不断更新与发展，农业的生产模式也随之不断的变换。使用网络的联机检索育种者可以在任何时候通过电脑输入新信息到数据库，不仅可以得到自己所需农作物的相关信息，还可以将自己所知道的信息进行分享。比如栽培阶段，自动化灌溉就很大一部分的实现了资源的节省与优化。要想实现农业现代化，发展高效农业、精准农业，灌溉管理自动化是其重要手段，可以实现水资源的有效利用。再如农作物土壤量以及生长动态，也可以运用自动化管理来优化资源的配置。收获庄稼阶段，运用遥感遥测技术，也能实现自动化控制。利用机器视觉技术来识别作物的颜色、形状和大小，将信息反映到中央计算机。通过中央计算机的数据和情报确定作物成熟与否，如果成熟，便启动收割机，实现自动化收获庄稼。

（4）马铃薯产业经营管理的网络化。所谓网络化管理，是指将原本分散的信息通过先进的技术组建成一个网络来进行管理的一种管理模式。马铃薯管理的网络化也就是建立马铃薯信息管理系统，它是在农业信息化和农业现代化的基础之上建立的基础性工程。该系统采用先进的网络技术，将收集到的马铃薯资源信息（包括马铃薯土壤、品种、气象等信息）建立多种数据资源在内的马铃薯信息数据库，使马铃薯信息智能化，通过对马铃薯信息数据库进行全方位、多方向的交流与传播，也就是具有浏览器功能的信息管理系统，从而提高马铃薯生产及其管理的科学性、系统性和实用性。

（5）马铃薯产业及相关产业的从事人员不断增加。随着农业信息化、自动化、网络化的发展，从事农业的人员不仅仅是农村农民，还包括许多的技术人员以及企业家。由于信息化的发展以及许多高新技术的运用，马铃薯的选种育种、播种、生长以及收获，越来越减少了人力的投入，增加技术的投入，且实现优质高产，因此，从事马铃薯相关产业的人员不断增加。

二、马铃薯信息化技术应用

图1全球定位系统构成示意图

图2地理信息系统构成示意图

图3专家系统结构图

马铃薯信息化的技术体系是为马铃薯信息的获取、处理、管理和应用提供方法和技术支持，主要以“3S”（遥感技术，简称“RS”；地理信息系统，简称“GIS”；全球定位系统，简称“GPS”）（见图1、2）技术为平台，以信息获取和管理为手段，对马铃薯资源动态变化和总体发展状况进行实时、准确、全面的监测、分析、评估，并提供预警和决策支持。重点发展领域包括马铃薯资源状态与利用监测，农情动态与生产力监测，生态环境监测预警，综合空间信息管理系统等。为了推动马铃薯生产的优质化、标准化、规模化和产业化的发展，将3S技术与专家决策系统（图3）相结合，运用于马铃薯的生产，使得马铃薯生产效率更高，成本更低，决策更加科学。

首先利用3S技术对马铃薯种植地区进行实时监测，为专家系统的建立作数据上的积累。利用遥感与GPS技术对马铃薯种植区进行地形地貌与气候条件进行信息获取。播种期，利用3S技术实时监测，包括对土壤肥力、不同种植区的生态、种植密度、施肥的数量与时间、病虫害的防治等。再将所得数据录入地理信息系统，得出马铃薯种植区域相关数据，使得据此开发的专家系统更具适应与针对性。

引进国家农业信息化工程技术研究中心的专家系统开发平台PAID4.0，该平台采用“浏览器/Web/数据库”3层网络结构模型，以后台数据库管理为核心，在Web服务器上挂接服务构件，通过前台浏览器管理和运行，运行速度快、稳定，便于系统管理、升级和维护。

马铃薯专家系统采用模糊加权产生式规则：

W1×P1，W2×P2，…Wj×Pj→Q，CF，T，Wj为加权系数，Pj为前提条件，Q为结论，CF为规则可信度，T为条件域值。前提条件P的真度设为m，公式为：m=∑Wj×T（Pj）；结论Q的真实度设为m'，公式为：m'=m∧CF，其中∧为交型运算。

推理机制为加权模糊推理，即当前提条件P的真度m大于T时，该规则被激活，得出结论Q及其真度m'，即结论可信度。根据开发平台PAID的结构，开发出用户界面简单、明了、容易操作。单机版界面主要有基本情况录入、智能决策、基本情况查询、决策结果查询和马铃薯栽培技术；网络版包括决策（在线决策和高级决策）、专家论坛、在线答疑、马铃薯栽培知识、系统管理和帮助。

三、马铃薯信息化的发展趋势

中国马铃薯产业的发展离不开科学信息技术，基于马铃薯信息化背景下马铃薯产业的发展是现代农业发展的一项重要产业，马铃薯信息化是马铃薯产业的一项重要内容，在中国特色农业现代化的带动下，也是实现马铃薯现代化的一条重要途径。我国马铃薯虽然总种植面积位于世界前列，但是单产水平不高，马铃薯信息化就是充分运用现代信息技术和信息资源，在马铃薯产业各个环节广泛实现信息化管理与服务，不断提高马铃薯单产水平和产业层次，加快马铃薯产业现代化进程。我国农业信息化建设的进程较慢，尤其是在薯类方面的应用，信息化水平有待大力提升。

1、智能化农业信息技术的延续发展

除数据库、管理决策系统、专家系统这些人们熟知并且广泛应用的农业信息技术之外，神经元网络、机器学习、面向对象、多媒体及计算机视觉在农业中的应用日趋普遍。研究热点包括各类媒体信息、数据表格、推理中间结果显示、预制文本、路径跟踪和策略解释等。从信息处理的环节上看，农业数据采集应用新的信息技术受到更多的关注。

2、不同类型技术在马铃薯中的交叉运用

专家系统由简单向复杂发展，行业纵、横向与其他信息技术结合是发展的必然趋势。如RS、GPS、GIS与作物管理信息系统的结合、专家系统与模型的结合。GIS+GPS+

DSS（决策支持系统）的综合作物生产管理集成系统，为马铃薯作物的播种、施肥、灌溉、病虫草防治等实现精确管理提供技术决策支持。

3、进一步加强马铃薯数据共享中心的建设

我国数据中心的建设大大推动了科学数据的共享，但是距离现代农业建设的要求还相距甚远。具体表现在数据来源少、质量差、数据资源不完整、更新较慢等。在数据的加工以及服务上还处在低级阶段。而且大多数据都是小麦、玉米之类作物，马铃薯方面数据缺乏，对于2015年提出的马铃薯主粮化来说，数据更是很少、陈旧。所以加强马铃薯数据共享中心建设是非常有必要的，应该提供相关数据的汇集功能。

4、网络技术与农业智能应用系统的结合

网络信息资源将得到充分的开发，包括智能决策系统的网络移植、区域性农业科技成果数据库开发、农业市场经济信息数据库开发、区域性农业生产动态信息服务数据库开发、农业科技政策及管理书籍库开发、农业科技资源数据库开发等等与智能产前监控、产中生成电子标签、产后物流可追溯、市场、超市识别、手机电子标签查询以及网络投诉全部集成化。

四、总结

虽然我国已将信息化技术广泛地应用于农业领域，尤其是玉米、小麦等作物，逐步向农业现代化步伐迈进，但是我们应该清醒地认识到信息的集成技术水平应用还不够高，基于今年提出的马铃薯主粮化政策，马铃薯产业领域更是有待重视和提高，马铃薯信息化技术水平不够高，信息技术应用有限，还有待进一步地创新与加强。因此，在马铃薯产业中，应该进一步地扩大技术规模，引入国外先进技术，将先进的信息技术与马铃薯产业进行有机的结合，使我国马铃薯产业早日走上全方位、高水平的信息化轨道。

参考文献

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[6]张永成、田丰：马铃薯高产优质生理特性研究[M].北京：中国农业科学技术出版社，2012.

（责任编辑：晓彤）