“互联网+气象理论”支撑下智慧农业气象服务新模式——以安徽为例

高 超

广德市气象局，安徽广德 242200

智慧农业气象服务基于互联网技术和气象理论，依靠互联网平台，如APP、网站等，为广大的农业生产者提供精准的天气预报，从而实现施肥、灌溉、晾晒等活动的实际效果，帮助农民降低成本、增加收益。作为农业大省，安徽省在智慧农业气象服务方面走在前列，通过技术创新，形成了一系列优异的成果，具有极高的借鉴价值。

1 智慧农业气象服务在农业生产中的应用价值

1.1 为农业灾害防治提供精准的气象信息

气象条件对农业生产活动的影响主要体现在温度、降雨等方面，不良的温度和降雨条件将会直接危害农作物的生长、收割、晾晒等活动，严重时可引发农业灾害。智慧农业气象服务具备精准预测气象条件的能力，在这一基础上提前向农业生产者发出预警信息，进而防治农业灾害，其灾害防治价值主要体现在以下几个方面。

1.1.1 精准预测高温干旱天气长时间的高温条件会造成土壤严重干旱，对农作物生长极为不利。现代化的气象卫星和气象理论能够精准预测高温天气的持续时间、每天的最高气温和最低气温，甚至可以精确到以小时为预测的维度。农业生产者和农业水利灌溉部门借助精准的高温天气预报，提前做好水利灌溉方面的部署工作，以确保农业生产获得充足的水资源保障，避免因高温干旱而造成大面积减产[1]。

1.1.2 预测暴雨农业生产中的农作物收割、采摘、晾晒等都会受到暴雨的干扰，如果不能在暴雨前做好准备工作，有可能导致水果落果、粮食作物倒伏、谷物发霉变质，形成大面积减产或者破坏。另外，安徽省内地表水系极为发达，包括长江、淮河等35条河流和十几个较大的湖泊，每年的雨季可持续近1个月。暴雨在安徽容易引发洪涝灾害，危及农业生产和人民群众的安全。智慧农业气象服务帮助各部门掌握暴雨动向，提前预防洪涝灾害，并且在暴雨前完成瓜果采摘、粮食作物收割、谷物回收等活动。

1.1.3 预测低温冻害、冰雹低温冻害和冰雹等极端天气通常会造成大面积的农业灾害，并且这种危害是普遍性的，粮食作物、蔬菜、水果等均会受到严重的影响。过去，此类灾害的防治存在很大的难度，原因在于无法准确掌握其发生的时机，这一问题目前逐渐被精确的智慧农业气象服务所解决，提前掌握并非难事[2]。

1.2 提高农业管理的科学性，降低农业生产成本

1.2.1 节水智慧农业企业服务依靠气象大数据，精准预测降雨的时机、时长、降雨量等数据，雨水可作为农作物灌溉的重要水资源，将雨水与地表水系结合起来，可降低整体的水资源消耗，尤其是减少河流、水库等地表水资源的用量。

1.2.2 提高肥料利用率农作物施肥前要掌握土壤墒情，干旱的土壤会造成肥料难以消融，不易被农作物吸收。通常借着降雨的机会，提前将肥料撒入农田，然后利用雨水消融肥料。因此，智慧农业提供的精准预报有助于提高肥料的使用率。

1.2.3 提高病虫害防治效果目前，大面积农业种植主要依靠施打农药来防治各种病虫害，雨水的冲刷会削弱农药的作用，尤其在农药喷洒完成的数小时之内。农业生产者在施打农药前要掌握气象数据，避免在存在降水风险的天气条件下作业。精准的智慧天气预报突破了这一限制，只要能提前数小时完成作业，药效将不会受到很大的影响。可见，智慧农业气象服务有助于增强农业生产的病虫害防治效果。

2 安徽“互联网+气象理论”智慧农业气象服务新模式

2.1 “互联网+气象理论”智慧农业气象服务体系构成

2.1.1 “互联网+气象理论”智慧农业气象服务体系工作原理智慧农业气象服务体系建立在传统气象理论和互联网技术的基础上，其在实际工作中的流程如图1所示。目前，气象数据采集方式主要分为2种：一种是利用气象卫星，从宏观层面观察气象变化；另一种是利用部署在地面的农业气象站，获取和农作物生长相关的局部气象数据。数据探测终端将获取的数据传输至管理后台，借助大数据、云存储、算法等实现气象数据分析和存储[3]。农业生产人员通过气象APP、微信小程序等方式查询本地的气象数据，在相关的APP中可设置报警阈值，当系统检测到不利的气象数据时直接向用户发出报警信息。农业生产人员则根据精准的气象数据做出科学的预判、制定有效的对策。

图1 智慧农业企业服务体系工作流程

2.1.2 体系构成在智慧农业气象服务中，互联网与气象大数据实现了深度融合，采用各类网络终端将气象数据推送给用户。因此，基于“互联网+气象理论”的智慧气象服务系统在结构上可分为4个层次（图2）。

图2 智慧农业气象服务系统结构示意图

（1）气象数据采集层。传统的气象数据主要依靠卫星来观测，这种数据基于宏观层面，监测到的气象数据主要包括降雨、气温、降雪、冰雹、强对流天气等。智慧农业不仅包括这些宏观层面的数据，还利用地面上的智慧农业气象监测站采集土壤湿度、空气湿度、空气温度、光照强度、二氧化碳释放量、总辐射量、风速、雨量等参数，显然，这些监控内容瞄准微观层面，其对农作物生长具有重要的作用和影响[4]。

（2）网络传输层。网络传输层的主要作用是实现气象大数据从采集终端流入存储层，再从存储层传递到用户层，4G和5G通信技术在这一过程中发挥着极为重要的作用。

（3）数据存储层。终端用户主要通过PC端网站系统、APP等录入、管理和查询气象大数据，因此整个服务系统中必须设计数据存储层。气象数据用户规模庞大，每天的访问量都维持在高位，对数据存储系统的并发能力提出了较高的要求。当前，主流的存储系统主要应用云存储技术，典型的如阿里云、腾讯云、华为云等，由专业的技术人才运维管理相关系统，可靠性很高。

（4）数据管理平台。在互联网技术背景下，智慧农业气象服务采用软件化的平台管理和展示数据，无论是各类管理后台还是面向用户的前端操作界面，都采用软件化界面。这些平台具备展示气象大数据、存储和编辑气象数据等功能。例如，安徽省农业气象中心搭建了专业的大数据平台——“农气徽云”，该平台可汇集全省的农业和气象大数据。

用户终端层。这一部分特指面向各类用户的终端技术形式，尤其是农业生产类用户。安徽省在用户终端方面采取了多元化战略，例如，“惠农气象”是安徽省内开发的一款专门服务农业用户的APP，用户可通过智能手机登录该APP，从中获取有价值的天气信息。

2.2 智慧气象服务新模式

2.2.1 宏观、微观气象数据相结合，提高农业气象服务的精细度智慧气象服务新模式的应用价值体现在气象数据的精细度和准确性上，传统的气象服务模式在实际应用过程中总是会存在预报不准确的情况，农业生产者在这种情况下难以做出正确的判断，甚至会造成大量的人力和物力的浪费。例如，喷洒农药是常用的病虫害防治方法，但如果喷洒农药后较短时间内出现降雨，农药的作用将大幅度减弱，不仅浪费人力资源，还会导致成本增加。再如，收割小麦、玉米等谷物后要经过一定时间的晾晒，去除水分，防止霉变，晾晒的时间通常可达到3～5 d。在此期间要预防降雨，下雨前必须收回晾晒的谷物，这就对天气预报的精准性提出了更高的要求。其他农业生产活动，如栽种、施肥、收割、采摘等都提出了更高的精度要求。

安徽省多年来不断提升天气预报的准确性，目前城镇地区晴雨预报的准确性已经可达到近90%，对暴雨的预警准确率可超过72%,并且能在20 min以内提前预报天气变化的准确时间点。这些技术上的进步得益于云计算、大数据等当前人们普遍应用的互联网技术。可借助各种软件平台及时将精准的实时天气信息推送给用户，精细度的提升在当前的农业生产中具有极高的价值，只有提高精细度，才能最大限度地降低农业生产活动的风险，避免农业生产者开展无效劳动[5]。

2.2.2 促进气象服务与农业生产高度融合，形成多元化指导能力安徽省地理环境优越，适宜发展农业，其农业产业形态也非常多元化，均有种植水稻、小麦、果蔬、茶叶等农产品。不同类型的农业生产项目对气象条件的要求存在一定的差异，因此智慧农业气象服务要具备良好的适应性，能够与不同的农业生产项目高度融合，形成多元化的指导能力。安徽智慧农业气象服务针对不同的农业生产类型，打造出多元化的气象服务平台，形成了矩阵效应。

例如，安徽省六安市的地理条件适宜发展果蔬种植业，当地大面积推广数字化果园，总面积达到了4 800 km2，植保、除草、水肥等均实现了积雪化管理，但喷洒农药、灌溉、施肥、采摘等活动依然受到天气条件的制约。针对果树的生长和成熟特点，当地开发了“云山果林”的智慧气象服务平台，果农、地方水果销售企业、农村合作社都因此而获得收益，尤其是种植水果的果农和合作社[6]。

2.2.3 便捷的数据获取方式和人性化的报警提示安徽省近年来加大了智慧农业气象基础设施建设力度，尤其是提高了区域气象监测网的密度，乡镇地区实现了全覆盖。地面气象监测站可在几十秒内获取远程终端监测到的局部气象数据，并显示在预报员的电脑桌面上，其中超过98%的数据可被直接使用，数据自动化处理程度大幅度提升，气象信息的自动化程度上升至接近90%的程度，随着人工智能技术、大数据技术的大范围应用，这些指标还将得到进一步提升[7]。因此，气象大数据收集和处理的速度相比过去得到极大的改善。通过APP等软件平台，可自动向农业生产人员发布预警信息，准确率和时效性达到了很高的水平。就农业生产者而言，现阶段的智慧农业气象服务具有良好的便捷性，服务模式趋于人性化。例如，2022年5月是安徽蒙城县小麦集中晾晒的关键时期，村民在5月29日17:00，通过“惠农气象”APP查到邻近的降雨信息，由于气象信息准确地预估了可能的降雨时间，于是村民孙某赶在暴雨来临前及时收回自家的2 hm2小麦，避免了小麦被雨淋湿。村民感慨天气预报的准确性和便捷性。互联网技术的加持增强了农业生产者获取气象信息的便捷性，人们只需下载手机APP，即可不受限制地查阅不利的气象因素，提前采取规避措施，相较于传统的气象服务模式，这种新型模式真正体现出人性化的特点。

2.2.4 各类农业生产与管理主体相结合，实现高效协调机制在传统管理模式下，农业气象服务低效的重要原因之一是气象部门、农业管理部门与辖区内的农村缺乏高效的信息沟通机制。农业生产的主体是以家庭为单位的村民和少量的农村经济合作社。农业生产的管理主体包括气象部门、农业农村局等。在基于互联网的智慧农业气象服务平台上，各类管理主体均可成为平台的角色，发挥着不同的作用。软件平台拥有多种客户端，广大的农业生产者使用统一的客户端，主要应用数据查询的相关服务[8]。气象部门负责录入、更新和管理气象大数据，因而在气象服务平台扮演管理角色，其他部门也可在平台上发布信息，宣传推广本部门的工作内容和要求。可见，在智慧农业气象服务中，各种管理部门和农业生产主体均是相关软件平台的使用者，通过互联网技术实现了各类角色之间的互动与沟通，降低了时间成本，提高了沟通效率。气象部门与农业生产者之间的快速沟通是其最突出的特点。

3 结束语

安徽省在智慧农业气象服务方面开展了一系列的技术创新活动，由气象部门牵头，以移动互联网、物联网、大数据技术等为基础，开发出一系列惠农的气象服务产品，主要是APP、微信小程序等。在农业气象服务方面开创了新模式，体现在宏观气象数据与微观气象数据相结合，提高数据获取的便捷性，提升天气预报的数据精度，借助数字化平台提高农业气象服务的针对性。