山东农大让果园有了“云大脑”

文/本刊特邀记者 王静

一年之计在于春。眼下正值三月中旬，正是苹果树水肥管理的关键时节。在山东省宁阳县宁庄岭村的苹果示范园里，山东省科技特派员、山东农业大学机械与电子工程学院副教授王冉冉和刘双喜正在忙着调试太阳能智能小型气象站和云摄像头。

他们脚下的果园，呈现出与众不同的场景：果园里空无一人，智能化设施掌管了这里的一切。自动浇水设备随处可见，何时浇水，浇多少水，哪里浇水，整套动作有的放矢，一气呵成；看得见的“无人”作业背后，是80公里之外的专家智囊团正通过远程在线指导、可视化管理。云端平台，让农事生产实现远程无人化操作。

春忙时居然“清闲”下来了

按照以往，春天是刘万林最繁忙的时候，仅施肥一项就要耗费大量人力和物力。

作为眼前这1500多亩苹果园的主人，春忙的关键时刻，刘万林居然“清闲”了下来。原因何在？他告诉记者，这片智能化果园有1500多亩，除了采摘季节，平时要上百人管理。在安装了山东农业大学教授团队研发的智慧果园云平台系统后，足不出户就可以监控果园的环境信息、气象信息、果树的生长情况，还具有病虫害和灾害辅助预警功能。

“智能化管理系统帮了大忙，省工省时效率高，节水节肥成本低。”刘万林说。

记者了解到，这套水肥精准管理的云平台系统，是山东农业大学机电学院王金星教授团队自主研发设计的智慧果园管理系统技术成果之一。作为国家苹果产业技术体系智能化生产岗位科学家项目和国家重点研发计划课题，这套云端系统集成了该团队多年的研究成果，以基于大数据、物联网和人工智能的“智慧果业系统”建设为统领，实现标准、数据和管理的统一，突破苹果智能化生产关键共性技术，全方位实现种植生产作业远程实时监管，提升生产管理作业效率，确保果园的智慧生产管控能力。

“3月上中旬，在苹果树根系第一次生长高峰到来之前，要进行追肥灌水，这个时期追肥应以氮肥为主，以磷、钾肥为辅，并配合施用一些微肥。”王金星说，“根据系统采集的土地肥力、树体营养、气候参数、土壤墒情等基本情况，结合预期产量制定果树管理最佳水肥方案，通过精准的配肥系统、水肥一体化灌溉管路系统，可以将水肥精准施到每一棵果树上。”

农业生产从“靠经验”变为“靠数据”

“现在管理果园，找一个可靠的技术员可难了。”刘万林告诉记者，“现在山东境内的很多果树种植企业都从烟台等苹果主要产区聘用技术员，但是年轻的技术员没经验，年老的又跟不上现代化果园的管理思路，我们也不知道怎么选人。再一个，靠人的经验管理这么大的果园，万一哪一点没考虑到，造成的损失是难以承受的。”刘万林的想法也代表了很多果农的心声。

当王金星教授和刘万林聊过之后，一切都有了答案：“山东农业大学机电学院注重农机农艺相融合，我们构建的‘感知—决策—控制’应用闭环系统，配合园艺学院教授的农业知识模型和阈值模型，将会最大程度发挥国家苹果产业技术体系的科技优势，为果农服务。”

据了解，王金星教授团队研发的“云大脑”系统采用了最优算法，利用最少的传感器获取最全面的果园数据信息，利用可视化界面进行了直观展示，并在后台通过专家系统处理，达到按需处理的水肥作业方案，并自动下达指令给控制环节。所有环节无需人工干预，真正实现了由“靠经验”管理到“靠数据”管理的转变。

“这数据虽然多，但是用一个屏就能展示，看得明白。手机电脑都能看，也方便。”刘万林告诉记者，“后台数据看不明白也没关系，反正系统自己会处理数据，帮我们决策。这相当于把山东农大的专家请到了我们果园啊！”

目前，系统还处于试验示范阶段，没有大面积推广。将来需要建立完备的果园水肥云管理技术标准体系，真正实现大规模的广泛集成应用，实现互联共享，让数据真正接管农业管理。

三张“名片”让脱贫攻坚一线有了新利器

指着“云摄像头”，科技特派员王冉冉告诉记者，这些就是智慧果园的“眼睛”，重点拍果树的叶子，通过叶面情况反映果树本身的营养含量，并通知远在云端的“大脑”，对灌溉和施肥策略及时作出调整，再下达指令让泵站自动精准化运行。

从“眼睛”到“大脑”，再到“手腿”，支撑起“智慧果园”的是复杂的软件和易操作的硬件。

记者了解到，该团队建立的基于云平台的果园水肥精准管理模型，依据养分平衡法，以果树目标产量、土壤养分含量、肥料利用率和肥料养分含量等四个参数作为输入参数，计算果园年周期内氮、磷、钾肥的施肥总量，分析不同树龄的果树在年周期内生长特点和需肥规律，划分施肥时期。根据果树不同生长时期需肥量将施肥总量分配到各个施肥时期，制定合理的施肥制度，建立基础施肥模型。另外，还使用叶片营养诊断技术检测果树叶片中氮、磷、钾三种元素的含量，诊断果树在每个生长阶段对氮磷钾肥料的需求状态，对基础施肥模型进行动态调整。

“过去除草、施肥、浇水、打农药等果园管理工作几乎全部依赖人工，1500亩的苹果园需要请大量的劳动力，耗时费力且用药损耗大。”作为现场管理人员，张军刚告诉记者，现在果园实现了机械化、智能化作业全程覆盖，只要设定好参数，水肥设备就能自动运转，工作人员相互接触的频率大大降低，在疫情期间也可以保证安全生产。

有了省时省力、规范高效、安全可靠这三张“名片”，这样的系统当然会受到农民追捧。由此，王冉冉对这套系统的推广应用充满了信心，“这几天电话微信就没断过，好多都是要引进我们这套系统的，能为复工复产和脱贫攻坚做点实实在在的事，大家都发自内心地高兴！”