物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的實踐與應(yīng)用

沈 昀，高月盈，王夢雨，徐康偉，曹佳倩

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

當(dāng)前，全國多家高新技術(shù)企業(yè)正在積極嘗試重大病蟲害實時視頻監(jiān)測、氣候模擬實時監(jiān)測、害蟲性誘自動監(jiān)測，已經(jīng)獲得了一定的成果。在監(jiān)測農(nóng)作物病蟲害以及預(yù)警技術(shù)的發(fā)展過程中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠更加充分地為這一領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和探索試點做準(zhǔn)備。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技手段的創(chuàng)新發(fā)展使病蟲害監(jiān)測手段更加豐富多樣，提高了監(jiān)測水平與精確度。

1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的含義及產(chǎn)生背景

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田管理中的應(yīng)用對農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測有著重要意義，可以幫助相關(guān)人員監(jiān)測預(yù)警田間作物中產(chǎn)生的病蟲情況、墑情、苗情以及災(zāi)情的實時狀況。另外，這一系統(tǒng)的組成并不簡易，需要多種儀器設(shè)備的共同加持，如遠程蟲情分析測報儀、無線自動氣象監(jiān)測站、苗情災(zāi)情監(jiān)控攝像頭、專家咨詢系統(tǒng)、預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)以及用戶管理平臺等儀器和系統(tǒng)都屬于這一系統(tǒng)中的必要工具。當(dāng)用戶需要管理農(nóng)田并監(jiān)測農(nóng)田的實時狀況時，物聯(lián)網(wǎng)就可以將用戶與遠程的農(nóng)田管理聯(lián)系起來。此時用戶可以通過手機端或電腦端登錄農(nóng)田專屬管理平臺，實時了解農(nóng)田中作物的生長狀況、環(huán)境狀況、病蟲害水平、氣象條件等，并對其進行實時的監(jiān)測與管理，利用系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)警模型對農(nóng)田中的農(nóng)作物進行科學(xué)的監(jiān)測與診斷，從客戶端中獲得智能且自動化的解決方案。從而實現(xiàn)對農(nóng)作物精準(zhǔn)化、遠程化的管理，保證農(nóng)作物處在適宜的生長環(huán)境中，使農(nóng)民的生產(chǎn)效率獲得巨大提升，促進農(nóng)業(yè)獲得更長足的進步，讓農(nóng)民的經(jīng)濟來源得到充分的保障。

為了促進農(nóng)作物重大病蟲害測報技術(shù)的發(fā)展，加快測報工具的創(chuàng)新與研發(fā)，不斷提高監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)生重大病蟲害的能力，2014年5月，全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心著重強調(diào)了新型測報工具對農(nóng)田管理的重要性，推廣運用這類工具與技術(shù)的緊迫性。全國農(nóng)技中心于2017年3月指出，應(yīng)該讓昆蟲性誘電子智能測報系統(tǒng)、重大害蟲遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)作物重大病蟲害實時監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與系統(tǒng)盡快投入實驗與使用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用實踐

2.1 農(nóng)田生態(tài)遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)

通過農(nóng)田生態(tài)遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，對農(nóng)田中農(nóng)作物的生長環(huán)境以及具體苗情進行分析，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長狀況的實時監(jiān)控，從而有利于農(nóng)民對農(nóng)作物生長狀況進行更好地把握，促進農(nóng)作物的健康生長。

2.2 自動蟲情測報燈

在使用自動蟲情測報燈時，不需要人力監(jiān)管。這一設(shè)備可以自動采集農(nóng)田中害蟲的生物信息，再將相關(guān)數(shù)據(jù)進行遠距離傳導(dǎo)。其工作流程是，先自動完成誘蟲、殺蟲、烘干、拍照、收集等的系統(tǒng)固定要求后，再將農(nóng)田中害蟲的實時狀況拍照上傳至總動蟲情測報系統(tǒng)管理的云平臺，然后對害蟲的實時信息進行自動化、智能化和數(shù)字化的動態(tài)分析，從而準(zhǔn)確且高效率地判斷病蟲害的發(fā)生狀況，減少病蟲害暴發(fā)對農(nóng)田造成的危害和對農(nóng)民經(jīng)濟收入造成的損失，提高農(nóng)作物培養(yǎng)的穩(wěn)定性。

2.3 農(nóng)作物病菌孢子自動捕捉儀

農(nóng)作物病菌孢子自動捕捉儀能夠?qū)r(nóng)作物的病害病原孢子進行自動監(jiān)測，遠程傳輸相關(guān)信息，還能夠?qū)Σ≡『︽咦釉谵r(nóng)作物上的附著狀況進行拍照，上傳至管理端的云平臺，從而讓管理人員能夠及時發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物受病害病原孢子的影響狀況與程度，更加準(zhǔn)確地預(yù)報、預(yù)警病原病害的發(fā)生，使農(nóng)田中的預(yù)警機制更加完善，減少病菌孢子附著對農(nóng)作物的危害，防止病菌孢子的大范圍擴散。

2.4 性誘監(jiān)測誘捕器

為了實現(xiàn)害蟲防治的生物化、環(huán)保化，農(nóng)田管理人員可以在農(nóng)田中設(shè)置性引誘劑，從而對害蟲的成蟲進行誘導(dǎo)捕殺。性誘監(jiān)測誘捕器能夠?qū)⒄T捕害蟲、統(tǒng)計害蟲數(shù)據(jù)、傳輸害蟲數(shù)據(jù)的工作形成完整的流程，穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，從而做到定向誘捕害蟲、對不同害蟲的種類與數(shù)量進行分類與統(tǒng)計、生時報傳農(nóng)田害蟲狀況、遠程監(jiān)測與預(yù)警蟲害的出現(xiàn)。另外，為了使性誘監(jiān)測誘捕器更加高效，不僅僅局限于誘捕監(jiān)測一種害蟲，還可以通過為設(shè)備更換不同的設(shè)備誘芯，從而達到監(jiān)測不同種類的害蟲的目的，提高設(shè)備的工作效率。

2.5 田間自動氣象數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)

近幾年在農(nóng)業(yè)與林業(yè)行業(yè)的發(fā)展中，田間自動氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，這一系統(tǒng)往往與這些行業(yè)中的推廣植保技術(shù)領(lǐng)域、科學(xué)研究、病蟲害的研究與測報領(lǐng)域相結(jié)合，形成多門學(xué)科交叉的技術(shù)發(fā)展局面。這一系統(tǒng)中的儀器往往與計算機相連，通過微型的控制器定時對病蟲害測報進行自動采集、處理和儲存等工作。這一系統(tǒng)的優(yōu)勢十分明顯。首先，儲存時間長，即使是單機儲存也能夠做到365天儲存，保證數(shù)據(jù)的存儲安全，其次，能做到信息資源在網(wǎng)絡(luò)上共享，促進農(nóng)業(yè)、林業(yè)的共同進步，在共享區(qū)域性氣象數(shù)據(jù)這類信息時，數(shù)據(jù)的查看需要根據(jù)時間和項目進行篩選。同時，這一系統(tǒng)還允許這類氣候數(shù)據(jù)與Excel之間的傳輸，方便數(shù)據(jù)能夠在Excel中進行進一步的編輯，從而生成圖表，使管理人員能夠更加直觀地掌握農(nóng)林害蟲變化的科學(xué)規(guī)律，為農(nóng)林業(yè)的管理人員提供準(zhǔn)確的預(yù)警。

2.6 田間病害分析設(shè)備

在進行田間病害時應(yīng)用的主要儀器是固定式孢子捕捉儀，這一儀器主要是為了捕捉農(nóng)田所處環(huán)境中的可以跟隨空氣流動、具有傳染性的病原菌孢子及漂浮的花粉塵粒，既能夠及時收集空氣中飄浮的孢子以及花粉塵粒，又能夠精確檢測空氣中的孢子存量，從而能夠?qū)?shù)據(jù)傳至云端。相應(yīng)的實驗室在捕捉到這些數(shù)據(jù)信息后，可以對這些進行顯微鏡下的分析，判斷這類孢子是否存在發(fā)展成為農(nóng)作物病原害的潛在威脅，從而從源頭上阻斷病蟲害的流行趨勢。由此可知，分析田間病害的設(shè)備是在農(nóng)業(yè)植保部門當(dāng)中必須配備的用以檢測農(nóng)作物病害發(fā)生的專用設(shè)備，能夠及時遏制農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生，既減少農(nóng)田中的經(jīng)濟損失，又能夠在最大程度上避免由于病蟲害暴發(fā)而帶來的不必要的人力投入；既節(jié)約能源，又能夠做到經(jīng)濟效益的提升，實現(xiàn)雙贏。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用建議

3.1 明確工作思路

物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)集互聯(lián)網(wǎng)、無線互聯(lián)網(wǎng)、電子通信和大數(shù)據(jù)等新興科技手段于一體，但是若要將這一技術(shù)投入到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進行應(yīng)用，仍然存在著較多問題，例如，研發(fā)成本投入較大，對技術(shù)水平的要求較高。與此同時，這一技術(shù)的應(yīng)用還不是十分成熟，仍處在起步階段。因此，為了克服這些困難，在最大程度上發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點，相應(yīng)工作人員就應(yīng)明確在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)作物病蟲害進行監(jiān)測時自己的具體思路，既遵循科學(xué)，又要研究示范，穩(wěn)步推進，與預(yù)警農(nóng)田中病蟲害的監(jiān)測需要相結(jié)合。以農(nóng)田管理人員的需求作為工作導(dǎo)向，增加在這一方面的資金投入力度，轉(zhuǎn)變發(fā)展視角，尋求容易獲得突破、比較容易推廣的技術(shù)與設(shè)備，從而能夠加快見效的速度。還要將各科研機構(gòu)、農(nóng)林企業(yè)與相應(yīng)推廣部門結(jié)合起來，開展聯(lián)合攻關(guān)，在這一聯(lián)合過程中，要堅持科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)先行，增加實驗示范次數(shù)。與此同時，還要培訓(xùn)測報技術(shù)人員，提高他們的技術(shù)水平與專業(yè)素養(yǎng)，減少因人為失誤而造成的經(jīng)濟損失，促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，加快這一領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟與進步。

3.2 加強技術(shù)研究

為了促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步成熟，就要將全國植?？蒲?、教學(xué)、生產(chǎn)管理部門的專業(yè)人員以及相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)企業(yè)組織起來，利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為科學(xué)研究的載體，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)作物重大病蟲害方面。這樣能夠更好地把握病蟲害發(fā)生、流行的規(guī)律，能夠更加深入研究農(nóng)作物生長的科學(xué)機理。為了能夠使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，還要以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，建立重大病蟲害監(jiān)測預(yù)警模型，從而使客戶端對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的難度得以大大降低，更好地滿足農(nóng)田管理人員的生產(chǎn)需求。

與此同時，病原菌自動識別、自動計數(shù)等技術(shù)也與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步息息相關(guān)。除此之外，不僅僅應(yīng)該重視技術(shù)的研發(fā)與進步，還應(yīng)該提高對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)田信息的安全管理的重視程度。為了達到這一目標(biāo)，就應(yīng)該加強在信息感知、信息傳輸、信息應(yīng)用等環(huán)節(jié)中的信息安全管理，保障用戶的信息安全，提高用戶對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信賴度 從而促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田管理領(lǐng)域中的推廣。

3.3 強化試驗與示范

由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田領(lǐng)域的完全應(yīng)用還存在著一定的難度，當(dāng)前在選擇已經(jīng)應(yīng)用在農(nóng)田中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時，最好選擇已相對成熟，且經(jīng)過研究與實驗后能夠用于病蟲害監(jiān)測的技術(shù)。在選擇過后仍然需要在不同情況的生態(tài)區(qū)、不同種類的作物和病蟲害上加大實驗與示范的力度，強化以問題為導(dǎo)向的試驗方向，在研究過程中，逐步改進原先的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠進一步成熟，便于后續(xù)的示范與推廣。在對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行更新迭代時，也不能完全拋棄傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，而是應(yīng)該將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段與傳統(tǒng)的病蟲害監(jiān)測手段相結(jié)合，取長補短，減小物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的難度。

3.4 加強對技術(shù)人員的培訓(xùn)

為了使每一次物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)作物病蟲害中的研究與示范的成果真正落實到基層的測報技術(shù)人員，相關(guān)部門就應(yīng)該對這些人員進行技術(shù)培訓(xùn)，及時總結(jié)監(jiān)測的技術(shù)、經(jīng)驗與教訓(xùn)，也要開展用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測病蟲害的技術(shù)培訓(xùn)。為了能夠使技術(shù)結(jié)果更好地普及到各個農(nóng)業(yè)區(qū)塊，相關(guān)部門還應(yīng)定時展開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)交流，加大科學(xué)研發(fā)和實驗力度，增加投入的資金，從而能夠推進物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用與示范。

4 結(jié)語

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田管理方面的應(yīng)用，許多作物的重大病蟲害監(jiān)測已經(jīng)取得了明顯的成果，因此，為了使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠得到進一步普及，農(nóng)業(yè)部已經(jīng)在全國多地進行了試點。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)田管理中的應(yīng)用能夠大大提高病蟲監(jiān)測的自動化，降低人力的工作強度，還能提高農(nóng)田生產(chǎn)的科學(xué)性、準(zhǔn)確程度，充分保障生產(chǎn)效益，促進我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展，因此應(yīng)該加強技術(shù)研究。