云南省甘蔗生產(chǎn)監(jiān)測與技術服務信息化發(fā)展對策研究

史小英

(西安航空職業(yè)技術學院，陜西西安710089)

0 引言

甘蔗是云南省制糖業(yè)的主要原材料，提高甘蔗作物產(chǎn)量是推動該地區(qū)制糖業(yè)健康發(fā)展的一項主要手段，對于區(qū)域經(jīng)濟的增長也有著重要的促進作用。新形勢下的云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)應當進一步發(fā)揮信息化技術在增產(chǎn)增收方面所起到的獨特作用，提高甘蔗產(chǎn)業(yè)的信息化水平[1-3]。

1 云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況

云南省是我國主要食糖生產(chǎn)基地之一，食糖產(chǎn)量占全國40%以上。2017/18年榨季，云南蔗糖產(chǎn)業(yè)綜合產(chǎn)值突破 200億元，惠及產(chǎn)業(yè)涉及貧困人口 4萬戶、19萬人。涉農(nóng)人口近2000萬人(數(shù)據(jù)來源：云南省統(tǒng)計局)。2018/19年榨季，云南省甘蔗種植面積達29萬hm2，全省甘蔗農(nóng)業(yè)總產(chǎn)1843.27萬t，生產(chǎn)蔗糖208.01萬t(數(shù)據(jù)來源：云南省統(tǒng)計局)。得天獨厚的資源優(yōu)勢、地理條件和產(chǎn)業(yè)基礎使云南省制糖業(yè)在全國占據(jù)重要地位，全省制糖業(yè)產(chǎn)值達到千億元，現(xiàn)已成為推動云南省經(jīng)濟快速增長的一項重要產(chǎn)業(yè)[1]。

1.2 農(nóng)業(yè)信息化基礎建設水平

過去5年來，云南省農(nóng)村地區(qū)在信息化建設方面取得了較為快速的進展?！按宕逋ā庇媱澋玫搅巳媛鋵崳瑢崿F(xiàn)了網(wǎng)絡寬帶設備、媒體終端設備的“三下鄉(xiāng)”，廣播電視、電話、電腦等終端設備開始進入農(nóng)戶家庭，并且能夠接受來自移動網(wǎng)絡和電信寬帶的資訊服務，使得云南省農(nóng)村地區(qū)初步形成了信息化建設的基礎[2-3]。除此之外，現(xiàn)已有 20多家云南制糖企業(yè)建立了自己的網(wǎng)站，如云南英茂糖業(yè)有限公司(http://www.yinmoresugar.com)、云南紅慶糖業(yè)(http://www.ynhongqing.com)等，大中型的制糖企業(yè)普遍擁有自己的企業(yè)資源計劃系統(tǒng)和信息技術服務體系，小型的制糖企業(yè)則可以網(wǎng)絡上發(fā)布供求信息[4-5]。

2 推動云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展的必要性

現(xiàn)階段，云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)正向機械化生產(chǎn)邁進。以封閉殺草為例，甘蔗在種下7日后即開始發(fā)芽，需要在未來的30～40日內(nèi)持續(xù)實施殺草處理才能避免雜草搶占甘蔗肥料。若通過人工手動進行殺草，所需要花費的成本約為450元/hm2，若利用無人機實施殺草，成本約為220元/hm2[6-7]。云南省甘蔗作物每年需要實施2次殺草，對于一個經(jīng)營60 hm2的甘蔗農(nóng)戶來說，則每年可節(jié)約3萬元左右的種植成本。而無人機設備的應用離不開信息技術的支持，無線通信基站的信息覆蓋水平直接影響無人機設備的使用范圍。實際上，除了無人機設備以外，溫度、濕度、酸堿度等小型傳感器設備都需要在無線網(wǎng)絡通信環(huán)境下才能夠運行。在農(nóng)業(yè)機械化、農(nóng)業(yè)數(shù)字化不斷發(fā)展的今天，云南作為我國主要的甘蔗作物生產(chǎn)基地，一定要大力布局農(nóng)業(yè)信息化基礎設施，為包含甘蔗作物在內(nèi)的各種基礎性農(nóng)業(yè)作物的增產(chǎn)增收創(chuàng)造有利條件[8-9]。

3 云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)信息化建設存在的問題

3.1 甘蔗作物生產(chǎn)技術服務信息化有待加強

現(xiàn)階段，云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)仍然以農(nóng)戶為生產(chǎn)主力，而絕大多數(shù)農(nóng)戶缺乏甘蔗種植的專業(yè)知識，需要專家給予適當?shù)闹笇?。在形成完善的信息化專家平臺之前，農(nóng)戶只有通過現(xiàn)場指導甚至“一對一”式的教學來獲取甘蔗種植知識，信息傳輸效率十分低下，不利于專業(yè)種植技術的推廣[10]。

3.2 甘蔗作物生產(chǎn)監(jiān)測技術信息化有待加強

甘蔗的生產(chǎn)受許多因素的影響，比如氣溫、降水、日照時數(shù)、肥料成分等，尤其是在計算機技術不斷發(fā)展的過程中，管理者通過專門的軟件就可以對適宜甘蔗生長的各項環(huán)境參數(shù)進行計算，這就需要通過各種不同類型的傳感器來采集甘蔗生長環(huán)境數(shù)據(jù)。而云南省整體在信息化領域缺乏這方面的技術儲備，并且在數(shù)據(jù)處理技術方面缺乏經(jīng)驗，對甘蔗產(chǎn)業(yè)的信息化造成了一定的影響[11-12]。

4 推動云南甘蔗產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展的有關對策

4.1 甘蔗作物生產(chǎn)技術服務信息化建設

云南省農(nóng)戶是云南省甘蔗作物生產(chǎn)最主要的參與者，提升甘蔗作物生產(chǎn)能力也是助力脫貧攻堅工作的一項主要手段。然而，當前云南省各地區(qū)的甘蔗農(nóng)戶仍然需要堅實有力的技術支持，建立農(nóng)信專家咨詢服務平臺就是為農(nóng)戶提供技術支持的一種有效手段。

農(nóng)信專家咨詢服務平臺的建設需要考慮到農(nóng)戶對于通信硬件成本和資訊獲取成本的承受能力。

2018 年，云南省農(nóng)村地區(qū)電話用戶約45.85萬戶，農(nóng)村寬帶接入用戶305.87萬戶，雖然在通信接入能力方面取得了較大的進步，但在計算機和移動電話設備的保有率上仍然十分緊張[13]。因此，新形勢下云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)的信息化建設應當立足于“云平臺”為農(nóng)戶提供技術資源服務，農(nóng)信專家咨詢服務平臺的功能框架如圖1所示。

4.2 甘蔗作物生產(chǎn)監(jiān)測技術信息化建設

圖1 農(nóng)信專家咨詢服務平臺業(yè)務功能圖

4.2.1 引入先進的數(shù)據(jù)采集技術

云南省甘蔗作物生產(chǎn)規(guī)模較大，為了實時獲取甘蔗作物生產(chǎn)狀況數(shù)據(jù)，首先需要綜合運用各種數(shù)據(jù)采集技術來建立甘蔗生長數(shù)據(jù)庫。可供選擇的數(shù)據(jù)資源獲取技術主要包括感知技術(遙感技術、傳感器技術等)、識別技術(檢測技術、光譜掃描、射頻識別技術)、移動采集技術(APP、智能終端)等。

感知技術的應用可以幫助農(nóng)戶從不同角度了解甘蔗作物生長的環(huán)境信息，借助農(nóng)業(yè)飛行器、便攜式GPS面積測繪儀以及遙感設備，管理者能夠?qū)崿F(xiàn)對地觀測的資源宏觀布局；基于 WebGIS的動植物生長信息的動態(tài)檢測平臺則可以幫助管理者了解甘蔗作物生長信息的時空變異性；采集測試傳感器能夠幫助管理者分析甘蔗生長環(huán)境的實時狀況，獲取周圍環(huán)境污染信息與動植物病害信息。

在甘蔗作物加工產(chǎn)業(yè)方面，識別技術也是信息化建設的一個重要組成部分，通常用于甘蔗作物及加工品的質(zhì)量安全開展監(jiān)測，RFID是一種應用比較廣泛的識別技術，該技術應用的主要目的在于確保甘蔗作物原料、加工過程及銷售環(huán)節(jié)的追蹤可溯。

4.2.2 引入先進的數(shù)據(jù)處理技術

將先進的數(shù)據(jù)處理技術應用于農(nóng)業(yè)領域是未來一段時間內(nèi)提高作物產(chǎn)量的一種有效手段，現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)處理正在從傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘向著智能分析預警和數(shù)字化模擬的方向演進，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析流程如圖2所示。

圖2 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析流程圖

大數(shù)據(jù)分析技術在生物學領域得到了廣泛的應用，大數(shù)據(jù)算法已經(jīng)開始應用于數(shù)字育種和基因測序等方面。應用比較廣泛的作物模型主要有聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的AQUACROP、澳大利亞甘蔗種植領域常用的 APSIM 系列、美國 DSSAT系列以及荷蘭WOSOFT系列等。在植物數(shù)字化模擬方面，應用比較廣泛的有 VTP、GroIMP、OpenAlea等服務于植物分析與建模的開源項目。在農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)測預警模型系統(tǒng)方面，應用比較廣泛的有中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所的CAMES模型、美國農(nóng)業(yè)政策研究所(FAPRI)的FAPRI模型、美國農(nóng)業(yè)部(USDA)的國家-商品聯(lián)系模型、聯(lián)合國糧農(nóng)組織(OECD-FAO)的AGLINK-COSIMO模型等。

4.2.3 建立基于GIS的甘蔗作物生產(chǎn)管理系統(tǒng)

截至2019年，云南省共建立了125個氣象監(jiān)測站，并提供自2015年來逐日的日照、降水、積溫、溫度等數(shù)據(jù)信息(數(shù)據(jù)來源：云南省氣象局)。通過基于 GIS的甘蔗作物生產(chǎn)管理系統(tǒng)對相關數(shù)據(jù)進行篩選后可獲得用于指導甘蔗生產(chǎn)的決策數(shù)據(jù)。

基于 GIS的甘蔗作物生產(chǎn)管理系統(tǒng)的核心是將HTTP標準的網(wǎng)絡體系融入地理信息系統(tǒng)中，通過網(wǎng)絡信息技術對地理信息資源加以分析。該系統(tǒng)可采用分布式的部署方案，主要通過多主機、多數(shù)據(jù)庫的方式進行建設。通過瀏覽器/服務器(B/S)模式實現(xiàn)大范圍互聯(lián)，用戶通過瀏覽器提取應用于甘蔗生產(chǎn)的空間地理信息，借由服務器為終端用戶提供服務和信息資源，該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3示。

圖3 甘蔗作物生產(chǎn)管理系統(tǒng)工作流響應模式

5 結(jié)論

農(nóng)信專家咨詢服務平臺的應用能夠充分利用云南省農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的終端設備資源和寬帶通信資源源，幫助農(nóng)戶通過互聯(lián)網(wǎng)獲取專業(yè)的甘蔗種植知識；數(shù)據(jù)采集技術的應用能夠為甘蔗產(chǎn)業(yè)的信息化提供數(shù)據(jù)基礎。截止到目前，云南省農(nóng)業(yè)在數(shù)據(jù)采集技術的支持下，已經(jīng)建立了涉及甘蔗生產(chǎn)、經(jīng)營管理的的數(shù)據(jù)庫集群，收集了云南省近幾年來與與甘蔗生長有關的自然資源數(shù)據(jù)資料，比如云南甘蔗作物種植區(qū)的總面積、水資源情況、氣候情況、土壤情況等?？傮w看來，云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)主體復雜、生產(chǎn)過程發(fā)散，對于信息資源的需求也十分復雜。因此，在做好農(nóng)業(yè)信息化建設工作的基礎上，還需要針對甘蔗產(chǎn)業(yè)的分布、少量、異構(gòu)、異質(zhì)式大數(shù)據(jù)處理技術進行更加深入的研究，相關的數(shù)據(jù)處理與分析也應當緊密結(jié)合甘蔗作物生長周期、營養(yǎng)需求以及環(huán)境需求等方面的數(shù)據(jù)。