关于智慧农业生态大数据监管平台的建设

刘海涛 张森

摘要：如今是一个科学技术快速发展的时代，新一代信息技术在农业上的应用，加快推进了我国农业发展由传统农业向现代化农业的转变。以互联网为基础的信息技术是实现高产、高效、优质农业的关键。自“十一五”以来，党中央、国务院对加快推进我国农业农村信息化高度重视，2005年中央一号文件提出要加强农业信息化建设。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》提出要加快发展现代化农业，推进农业科技创新，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。

关键词：农业科技;平台建设

农业信息化时代已经到来，智慧农业是我国农业经营模式的革命性飞跃。智慧农业应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通讯技术可实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。

1  建设目标

综合利用卫星遥感、物联网、云计算、二三维大数据等现代信息技术，提高农业现代化水平，改变目前农业生产主要依靠传统经验、农业生产达不到标准化要求、信息共享缺失的局面。通过平台建设，提供农业信息资源三维管理服务，实现农业海量数据存储、管理和高效展示。实现农业生产大规模智能化管理，以农业物联网、大数据为主的现代信息技术与特色种植业、农机作业日益融合，农业生产智能化、精准化水平显著提高。实现农业智能管理、分析、决策，改进传统农业生产产量低、投入产出比低的模式。

2  主要建设内容

2.1  智慧农业三维可视化管理系统

建立智慧农业三维可视化管理系统，以实现二维三维一体化、数据管理和应用一体化管理，系统具有GIS功能，提供全套的数据管理技术和逼真的三维效果。满足智慧农业中倾斜模型、传统手工模型、矢量数据、影像数据、地形数据、点云数据等几大类数据的融合展示。

系統支持影像数据、地形数据、矢量数据、人工模型、倾斜模型、点云数据的处理、加载、浏览，主要包括数据入库、数据管理、标绘与量测、数据查询、多种点云展示模式、开挖分析、通视分析、地形剖面分析、水淹分析、缓冲区分析、拓扑分析、日照分析、天气分析、空间特效分析等功能。

2.2  农机作业信息化监测系统

农机作业信息化监测系统由物联网技术、传感器技术、图像识别技术、遥感技术、卫星定位技术以及无线通讯技术，采取软硬件结合的产品设计概念，通过安装在农机上的作业监测设备，进行作业数据的采集和传送，实现农机作业状态和作业数据准确监测，为农机作业监管提供了量化依据，提升了农机作业管理信息化水平。

建立农机作业信息化监测系统能够实现农机实时定位，准确判断作业状态，实时统计作业面积，农机作业管理部门实时掌握生产进度，农机作业从业人员实时查询统计信息。监控平台面向农机管理部门、合作社和农机大户使用，支持数据接收、数据处理、数据存储和报表输出/打印，主要功能包括农机作业地图、农机作业管理、作业数据统计和历史数据查询等模块。

其中农机作业地图实现农机实时监控、行驶轨迹回放和农机地图操作。农机作业管理实现作业统计分析和作业质量分析。作业数据统计实现报表输出和打印，包括按各级管理部门导出当季农机作业数据，按农机单位导出单日作业数据。

2.3  农业物联网大数据管控系统

2.3.1  农作物种植环境监测

土壤温湿度、空气温湿度、光照强度等生长环境参数对农作物的生长有重要影响。传统的种植方式，无法对这些生长环境参数进行实时监测与定量、定性分析。利用传感器实时采集数据信息，通过网络的将采集的数据进行传输，实现对土壤温湿度、环境温湿度、光照等生长环境参数的实时监测，并有效存储数据到历史数据库为生长环境参数对蔬菜种植影响的定量、定性分析提供依据。

（1）温度数据采集

温度数据采集分为：空气温度、土壤温度，农作物的生长需要适宜的温度，温度过高或过低都可能导致死亡。农业上常用日平均温度、月平均温度和年平均温度来评估作物生长所需的温度环境是否良好。温度数据采集功能就是为温度环境评估提供可靠的数据参数。

（2）湿度数据采集

湿度数据的采集分为：空气湿度、土壤湿度，蔬菜的种植必须在适宜的湿度环境中才能生长出来，所以适宜的湿度对于蔬菜来说也是不可或缺的。

（3）光照强度监测

光照是蔬菜进行光合作用合成糖分进行生长的必要因素，一天中光照强度的分布情况直接影响农作物的生长，通过光照传感器进行光照强度的监测，了解光照对蔬菜在不同时间段的影响具有重要作用。

2.3.2  智能设备控制管理

智能物联网远程设备控制对设备的控制实施模糊运算和多时段目标值控制理论：系统具有每天多个时间段的独立目标温度、目标湿度、目标风速、目标风向设定，相邻目标值间软性过渡，防止环境参数的突变对作物的伤害。

2.3.3  农作物病虫害监测

利用数据库和作物病虫害预测模型库提取预警信息，以反距离插值方式绘制结果预警图，预警结果以不同 的着色警示，并以短信、电子邮件、电子显示屏等方式向农户、种植大户、农产品企业等发布预警信息，同时可实现某一时段内病虫害向其他区域飞行扩散情况的模拟。

2.3.4  农作物长势监测与估产

运用平台强大的监测与分析工具，建立洪涝监测、干旱监测以及高温热害监测等灾害监测模型，对获取到的监测区域的遥感影像和地面观测资料进行分析处理，提取温度、降水量、日照等气象要素，计算出灾害类型、受灾面积、受灾等级、灾情分布等灾害相关信息，并生成各种灾害监测专题图，使相关人员更直观掌握灾情状况，为灾害的应急防御提供依据。

2.3.5  农业资源“一张图”

农业资源“一张图”是遥感影像、农田地块数据、土壤现状数据、农产品数据、环境监测数据、畜牧养殖、渔业水产、基础地理，以及遥感监测等多源信息的集合。“一张图”管理农业资源，采取多源、多级、多专题数据管理模式，以农业基础数据库、土壤现状数据库、农业产业布局数据库为核心，逐步建立健全农业产量、土壤监测、农产品安全、环境监测、畜牧养殖、养殖水产、农情监测、病虫害监测等数据库，构建多专题的农业“一张图”数据库，实现“一张图”管理农业资源。

2.4  农产品质量安全溯源系统

农产品质量安全溯源体系紧跟“互联网+”步伐，运用包装产品”一品一码”实现智慧化管理，打通多系统无缝衔接，帮助企业实现产品营销。

2.4.1  企业信息管理

对企业的基本信息进行添加和管理，具体包括企业概况、生产区信息、生产区块信息进行采集登记。

（1）企业管理：包括企业名称、企业地址、所属区域、注册商标、负责人照片、组织结构代码证、营业执照、企业介绍等。

（2）基地管理：包括基地名称、负责人、联系电话、面积（亩）、平面图等信息。

3.4.2  投入品管理

主要功能是对企业的投入品进行管理，包括投入品采购环节、存储环节以及使用环节等信息进行记录和管理。具体包括投入品采购管理、库存管理、使用记录三个模块内容。

（1）投入品采购管理：记录企业实时采集种苗、化肥、农药等投入品的采购信息：包括投入品名称、类型、单位、规格、采购订单编号、采购数量、责任人、采购日期、采购商、采购时间、供应商、生产厂家、可上传采购单等凭证等。

（2）投入品库存管理：通过该功能可以查询和统计仓库里剩余投入品的库存数量。

（3）投入品使用记录：记录员在投入品使用管理功能中详细记录投入品的日常使用信息，并及时更新投入品的生产档案数据。使用记录具体包括投入品使用的产品批次号、产品名称、生产区、投入品编号、投入品类型、投入品名称、单位、表单名称、数量、使用时间、使用人等信息。

2.4.3  生产管理

种植过程的信息记录管理，包括种植计划、投入品施用信息、农事操作信息、采收信息等。

2.4.4  加工包装管理

主要用于对加工信息、包装信息、贮藏信息进行管理。

（1）加工信息：包括工厂名称、人员姓名、加工工艺、产品批次号、关联批次、并可上传相关操作图片。

（2）包装信息：添加包装记录，记录产品包装的所有信息，具体包括包装场所、包装材料、包装形式、箱件要求、包装日期、包装数量、包装规格、身份起止码、并可上传相关操作图片。

（3）贮藏信息：包括仓库库存信息管理、入库管理、出库管理等，并可上传相关操作图片。

2.4.5  检测管理

检验管理员通过该功能记录产品质量检测相关的自检及抽检信息，支持相关检测报告的上传。主要包括产品名称、产品批次号、检测日期、检测方式（自检、外检进行选择）、检测依据/项目、检测结果（符合、不符合进行选择）。

2.4.6  销售管理模块

记录销售时的销售记录，包括农产品的销售流向等信息。在发生质量安全问题时，能通过生产批次信息及时进行产品召回或其他处置;还可对企业产品的产量、销量等信息，可根据田块、品种、时间、产量、销量等指标进行统计，自动生成统计报表。

2.4.7  农产品追溯查询

（1）Web 查询：建立追溯查询网站，通过输入追溯号码，点击查询按钮，可以查询到追溯产品的企业信息、产品信息、批次信息与生产档案信息等全部内容。

（2）二维码扫描查询：消费者可以通过手机等扫描工具对产品的二维码进行扫描，可以查询到追溯產品的企业信息、产品信息、批次信息、生产档案和检测信息等全部内容。

（3）触摸屏及其它终端查询：在超市或者批发市场等场所，消费者可以通过触摸屏及其他终端方式进行产品查询，可以查询到追溯产品的企业信息、产品信息、批次信息与生产档案信息等全部内容。

3  建设成效

3.1  整合共享农业信息资源数据

农业信息资源体系分支多、数据量庞大，信息资源共享是智慧农业建设的基础，可以有效地避免重复建设及信息孤岛的出现。结合二三维大数据技术手段，实现智慧农业信息资源可视化管理，农业各领域信息化服务全覆盖，助推农业现代化快速发展。

3.2  增强农业精细化管控能力

综合利用卫星遥感、无人机、物联网、云计算等现代信息技术和设施设备，对农业资源要素、生产过程、时空方位及生产环境进行感知、诊断、决策，开展农业地块精细提取、耕地质量监测、作物长势及生长环境持续监测、重大动植物疫情防控、灾害预警、农情信息动态等服务，精准指导全省智慧农业生产发展。

3.3  农产品质量安全全程追溯管理

逐步形成农业大数据产业链，农业监管、决策更加精准、及时、高效，农产品质量安全更加有保障。实现农业行业管理信息资源集成共享应用，全面实现优质品牌农产品和农业投入品溯源。

参考文献

[1] 大众日报.建设大数据平台推动农业智慧化[J].农业工程技术，2018，38（3）：43.

[2] 刘亚林.基于物联网智慧农业平台建设大数据的研究[J].计算机产品与流通，2019（11）：58.

[3] 周刚，骆虎.智慧农业大数据应用平台的研究和设计[J].科学与信息化，2019（23）：147.