云南省甘蔗生产监测与技术服务信息化发展对策研究

史小英

(西安航空职业技术学院，陕西西安710089)

0 引言

甘蔗是云南省制糖业的主要原材料，提高甘蔗作物产量是推动该地区制糖业健康发展的一项主要手段，对于区域经济的增长也有着重要的促进作用。新形势下的云南省甘蔗产业应当进一步发挥信息化技术在增产增收方面所起到的独特作用，提高甘蔗产业的信息化水平[1-3]。

1 云南省甘蔗产业发展现状

1.1 甘蔗产业发展状况

云南省是我国主要食糖生产基地之一，食糖产量占全国40%以上。2017/18年榨季，云南蔗糖产业综合产值突破 200亿元，惠及产业涉及贫困人口 4万户、19万人。涉农人口近2000万人(数据来源：云南省统计局)。2018/19年榨季，云南省甘蔗种植面积达29万hm2，全省甘蔗农业总产1843.27万t，生产蔗糖208.01万t(数据来源：云南省统计局)。得天独厚的资源优势、地理条件和产业基础使云南省制糖业在全国占据重要地位，全省制糖业产值达到千亿元，现已成为推动云南省经济快速增长的一项重要产业[1]。

1.2 农业信息化基础建设水平

过去5年来，云南省农村地区在信息化建设方面取得了较为快速的进展。“村村通”计划得到了全面落实，实现了网络宽带设备、媒体终端设备的“三下乡”，广播电视、电话、电脑等终端设备开始进入农户家庭，并且能够接受来自移动网络和电信宽带的资讯服务，使得云南省农村地区初步形成了信息化建设的基础[2-3]。除此之外，现已有 20多家云南制糖企业建立了自己的网站，如云南英茂糖业有限公司(http://www.yinmoresugar.com)、云南红庆糖业(http://www.ynhongqing.com)等，大中型的制糖企业普遍拥有自己的企业资源计划系统和信息技术服务体系，小型的制糖企业则可以网络上发布供求信息[4-5]。

2 推动云南省甘蔗产业信息化发展的必要性

现阶段，云南省甘蔗产业正向机械化生产迈进。以封闭杀草为例，甘蔗在种下7日后即开始发芽，需要在未来的30～40日内持续实施杀草处理才能避免杂草抢占甘蔗肥料。若通过人工手动进行杀草，所需要花费的成本约为450元/hm2，若利用无人机实施杀草，成本约为220元/hm2[6-7]。云南省甘蔗作物每年需要实施2次杀草，对于一个经营60 hm2的甘蔗农户来说，则每年可节约3万元左右的种植成本。而无人机设备的应用离不开信息技术的支持，无线通信基站的信息覆盖水平直接影响无人机设备的使用范围。实际上，除了无人机设备以外，温度、湿度、酸碱度等小型传感器设备都需要在无线网络通信环境下才能够运行。在农业机械化、农业数字化不断发展的今天，云南作为我国主要的甘蔗作物生产基地，一定要大力布局农业信息化基础设施，为包含甘蔗作物在内的各种基础性农业作物的增产增收创造有利条件[8-9]。

3 云南省甘蔗产业信息化建设存在的问题

3.1 甘蔗作物生产技术服务信息化有待加强

现阶段，云南省甘蔗产业仍然以农户为生产主力，而绝大多数农户缺乏甘蔗种植的专业知识，需要专家给予适当的指导。在形成完善的信息化专家平台之前，农户只有通过现场指导甚至“一对一”式的教学来获取甘蔗种植知识，信息传输效率十分低下，不利于专业种植技术的推广[10]。

3.2 甘蔗作物生产监测技术信息化有待加强

甘蔗的生产受许多因素的影响，比如气温、降水、日照时数、肥料成分等，尤其是在计算机技术不断发展的过程中，管理者通过专门的软件就可以对适宜甘蔗生长的各项环境参数进行计算，这就需要通过各种不同类型的传感器来采集甘蔗生长环境数据。而云南省整体在信息化领域缺乏这方面的技术储备，并且在数据处理技术方面缺乏经验，对甘蔗产业的信息化造成了一定的影响[11-12]。

4 推动云南甘蔗产业信息化发展的有关对策

4.1 甘蔗作物生产技术服务信息化建设

云南省农户是云南省甘蔗作物生产最主要的参与者，提升甘蔗作物生产能力也是助力脱贫攻坚工作的一项主要手段。然而，当前云南省各地区的甘蔗农户仍然需要坚实有力的技术支持，建立农信专家咨询服务平台就是为农户提供技术支持的一种有效手段。

农信专家咨询服务平台的建设需要考虑到农户对于通信硬件成本和资讯获取成本的承受能力。

2018 年，云南省农村地区电话用户约45.85万户，农村宽带接入用户305.87万户，虽然在通信接入能力方面取得了较大的进步，但在计算机和移动电话设备的保有率上仍然十分紧张[13]。因此，新形势下云南省甘蔗产业的信息化建设应当立足于“云平台”为农户提供技术资源服务，农信专家咨询服务平台的功能框架如图1所示。

4.2 甘蔗作物生产监测技术信息化建设

图1 农信专家咨询服务平台业务功能图

4.2.1 引入先进的数据采集技术

云南省甘蔗作物生产规模较大，为了实时获取甘蔗作物生产状况数据，首先需要综合运用各种数据采集技术来建立甘蔗生长数据库。可供选择的数据资源获取技术主要包括感知技术(遥感技术、传感器技术等)、识别技术(检测技术、光谱扫描、射频识别技术)、移动采集技术(APP、智能终端)等。

感知技术的应用可以帮助农户从不同角度了解甘蔗作物生长的环境信息，借助农业飞行器、便携式GPS面积测绘仪以及遥感设备，管理者能够实现对地观测的资源宏观布局；基于 WebGIS的动植物生长信息的动态检测平台则可以帮助管理者了解甘蔗作物生长信息的时空变异性；采集测试传感器能够帮助管理者分析甘蔗生长环境的实时状况，获取周围环境污染信息与动植物病害信息。

在甘蔗作物加工产业方面，识别技术也是信息化建设的一个重要组成部分，通常用于甘蔗作物及加工品的质量安全开展监测，RFID是一种应用比较广泛的识别技术，该技术应用的主要目的在于确保甘蔗作物原料、加工过程及销售环节的追踪可溯。

4.2.2 引入先进的数据处理技术

将先进的数据处理技术应用于农业领域是未来一段时间内提高作物产量的一种有效手段，现阶段的农业数据处理正在从传统的统计分析、机器学习、数据挖掘向着智能分析预警和数字化模拟的方向演进，农业大数据分析流程如图2所示。

图2 农业大数据分析流程图

大数据分析技术在生物学领域得到了广泛的应用，大数据算法已经开始应用于数字育种和基因测序等方面。应用比较广泛的作物模型主要有联合国粮食及农业组织的AQUACROP、澳大利亚甘蔗种植领域常用的 APSIM 系列、美国 DSSAT系列以及荷兰WOSOFT系列等。在植物数字化模拟方面，应用比较广泛的有 VTP、GroIMP、OpenAlea等服务于植物分析与建模的开源项目。在农产品市场监测预警模型系统方面，应用比较广泛的有中国农业科学院农业信息研究所的CAMES模型、美国农业政策研究所(FAPRI)的FAPRI模型、美国农业部(USDA)的国家-商品联系模型、联合国粮农组织(OECD-FAO)的AGLINK-COSIMO模型等。

4.2.3 建立基于GIS的甘蔗作物生产管理系统

截至2019年，云南省共建立了125个气象监测站，并提供自2015年来逐日的日照、降水、积温、温度等数据信息(数据来源：云南省气象局)。通过基于 GIS的甘蔗作物生产管理系统对相关数据进行筛选后可获得用于指导甘蔗生产的决策数据。

基于 GIS的甘蔗作物生产管理系统的核心是将HTTP标准的网络体系融入地理信息系统中，通过网络信息技术对地理信息资源加以分析。该系统可采用分布式的部署方案，主要通过多主机、多数据库的方式进行建设。通过浏览器/服务器(B/S)模式实现大范围互联，用户通过浏览器提取应用于甘蔗生产的空间地理信息，借由服务器为终端用户提供服务和信息资源，该系统的基本结构如图3示。

图3 甘蔗作物生产管理系统工作流响应模式

5 结论

农信专家咨询服务平台的应用能够充分利用云南省农村地区现有的终端设备资源和宽带通信资源源，帮助农户通过互联网获取专业的甘蔗种植知识；数据采集技术的应用能够为甘蔗产业的信息化提供数据基础。截止到目前，云南省农业在数据采集技术的支持下，已经建立了涉及甘蔗生产、经营管理的的数据库集群，收集了云南省近几年来与与甘蔗生长有关的自然资源数据资料，比如云南甘蔗作物种植区的总面积、水资源情况、气候情况、土壤情况等。总体看来，云南省甘蔗产业生产主体复杂、生产过程发散，对于信息资源的需求也十分复杂。因此，在做好农业信息化建设工作的基础上，还需要针对甘蔗产业的分布、少量、异构、异质式大数据处理技术进行更加深入的研究，相关的数据处理与分析也应当紧密结合甘蔗作物生长周期、营养需求以及环境需求等方面的数据。