基于大數(shù)據(jù)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展探討
——以銅仁市茶產(chǎn)業(yè)為例

張 軍

（銅仁市農(nóng)業(yè)科教信息站，貴州銅仁 554300）

0 引言

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是大數(shù)據(jù)產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用的重要領(lǐng)域。黨中央在自2004—2022年連續(xù)19年發(fā)布了以“三農(nóng)”為主題的中央一號(hào)文件，彰顯了“三農(nóng)”在現(xiàn)代化建設(shè)中的重中之重地位，以及黨中央解決“三農(nóng)”問(wèn)題的決心，推動(dòng)“三農(nóng)”發(fā)展進(jìn)入新的歷史階段[1]，其中“智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”等相關(guān)概念多次被提出。黨的十八大指出，在進(jìn)行新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中，要積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)向智慧化的方向發(fā)展[2]。近年來(lái)，銅仁市堅(jiān)定不移實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略行動(dòng)，搶抓大數(shù)據(jù)發(fā)展機(jī)遇[2]，在實(shí)施數(shù)字經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略上搶新機(jī)，著力構(gòu)建“農(nóng)業(yè)+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展體系，大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，加快推動(dòng)大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)深度融合。培育了農(nóng)業(yè)類大數(shù)據(jù)“百企引領(lǐng)”示范引領(lǐng)企業(yè)2家，大數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)融合標(biāo)桿項(xiàng)目9個(gè)，示范項(xiàng)目50余個(gè)，有效推動(dòng)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向生產(chǎn)管理智慧化、質(zhì)量追溯信息化、市場(chǎng)銷售網(wǎng)絡(luò)化融合升級(jí)。

1 銅仁市茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

銅仁市位于貴州省東北部，地處武陵山區(qū)腹地，是世界茶樹(shù)的原產(chǎn)地之一，種茶歷史悠久，茶文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)[3]，具有低緯度、高海拔、寡日照、多云霧的茶葉生長(zhǎng)環(huán)境優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，銅仁市牢記“既要綠水青山又要金山銀山”的發(fā)展理念，把發(fā)展生態(tài)茶產(chǎn)業(yè)作為改善生態(tài)環(huán)境和助農(nóng)增收的雙贏舉措，茶園面積、茶葉產(chǎn)量、茶葉產(chǎn)值大幅增加，茶葉品牌知名度和影響力不斷提高，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益日益凸顯，茶產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展成為全市農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民脫貧增收致富的綠色產(chǎn)業(yè)[3]，全市累計(jì)種植茶葉10.2萬(wàn)hm2，投產(chǎn)茶園達(dá)8.88萬(wàn)hm2。由于銅仁市地處武陵山腹地，地形地貌以丘陵、山區(qū)為主，茶園集中連片程度差、農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度低，加之農(nóng)村大量青壯年勞動(dòng)力外出務(wù)工，農(nóng)村空心化嚴(yán)重造成用工困難，所以在茶園面積快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著茶園管理跟不上、管理成本高、管理難度大等問(wèn)題，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的茶園智慧化建設(shè)市場(chǎng)潛力巨大。目前茶園的管理基本上處于人工管理，管理以人工經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏數(shù)據(jù)指導(dǎo)、效率低、強(qiáng)度大、資源利用率低，普遍存在過(guò)程無(wú)記錄，事后難追溯的問(wèn)題，農(nóng)場(chǎng)主對(duì)于智慧茶園的建設(shè)持積極態(tài)度。

2 銅仁市茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，推進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)與新一代信息技術(shù)的融合成為茶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。作為全國(guó)產(chǎn)茶重點(diǎn)市，如何充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，為政府管理部門(mén)、涉茶企業(yè)、合作社和消費(fèi)者提供各種便利的茶產(chǎn)品服務(wù)，實(shí)現(xiàn)茶業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全產(chǎn)業(yè)鏈的信息化發(fā)展，成為當(dāng)前推進(jìn)智慧茶業(yè)發(fā)展急需解決的難點(diǎn)。一是管理方式粗放，缺乏信息化管理平臺(tái)和體系，缺乏種管收、加工銷售等信息化支撐。二是生產(chǎn)方式粗放，主要存在粗放經(jīng)營(yíng)延續(xù)傳統(tǒng)茶業(yè)、盲目使用化肥農(nóng)藥、災(zāi)害抵御能力不強(qiáng)、茶資利用率低成本高等問(wèn)題。三是信息化程度不高，茶葉生產(chǎn)、銷售、病蟲(chóng)害等實(shí)用信息缺乏，茶葉權(quán)威信息獲取難。四是產(chǎn)銷對(duì)接不暢，市場(chǎng)缺乏分析、宣傳推廣不到位、銷售渠道單一、商品價(jià)格低收入少。

3 發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵與意義

3.1 發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵

將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，證實(shí)了智慧農(nóng)業(yè)在推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高質(zhì)量發(fā)展中，開(kāi)啟了全新的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式[4]。構(gòu)建“農(nóng)業(yè)+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展體系，推進(jìn)茶業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和茶業(yè)信息化，推動(dòng)茶業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈改造升級(jí)，健全從茶園到消費(fèi)者的茶產(chǎn)品質(zhì)量安全全過(guò)程監(jiān)管體系，實(shí)現(xiàn)茶產(chǎn)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全產(chǎn)業(yè)鏈的信息化管理，鞏固脫貧攻堅(jiān)取得的成效，助力鄉(xiāng)村振興，推進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，助推脫貧攻堅(jiān)工作和鄉(xiāng)村振興工作有效銜接。

3.2 發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)的意義

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域中，可顯著提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的束縛，助力于農(nóng)業(yè)發(fā)展的升級(jí)[4]。一是具有良好的社會(huì)效益。對(duì)培育行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的貢獻(xiàn)，可以促進(jìn)企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)突破，提升企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率、提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功率、帶動(dòng)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，必然在行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生良好影響。二是具有良好的生態(tài)效益。采用太陽(yáng)能及5G無(wú)線傳輸技術(shù)，不會(huì)產(chǎn)生公害及污染源，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，還可以進(jìn)一步帶動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有利于茶葉產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大種植面積，實(shí)現(xiàn)土地資源的整合，創(chuàng)造良好的生態(tài)效益，加快農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境向良性發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[5]。三是具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)行數(shù)據(jù)采集分析后，使生產(chǎn)過(guò)程中銜接更為緊密，減少部分設(shè)備的生產(chǎn)等待時(shí)間，減少資源浪費(fèi)，將茶葉園區(qū)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控畫(huà)面通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至外地茶葉營(yíng)銷中心監(jiān)控大屏或全國(guó)茶葉展銷會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。將貴州低緯度、高海拔、寡日照、多云霧的茶葉生長(zhǎng)環(huán)境優(yōu)勢(shì)全方位呈現(xiàn)給顧客，實(shí)現(xiàn)銅仁市茶葉品質(zhì)的有效宣傳，提升品牌推廣力度，實(shí)現(xiàn)茶葉銷售單價(jià)的提升。通過(guò)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警等技術(shù)實(shí)施，能夠及時(shí)掌握茶樹(shù)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)以及病蟲(chóng)害動(dòng)態(tài)，科學(xué)組織防治，節(jié)約病蟲(chóng)防治成本，挽回病蟲(chóng)損失，茶葉種植規(guī)模、生產(chǎn)加工、品牌建設(shè)和經(jīng)濟(jì)效益全面提升。技術(shù)創(chuàng)新取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)降低茶園管護(hù)投入成本，提高產(chǎn)出效益，給農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體帶來(lái)更多收益，帶動(dòng)更多農(nóng)戶發(fā)家致富；同時(shí)，可以總結(jié)出更合理的茶園管護(hù)流程，在全市乃至全省加以推廣，大幅提升全市的茶園管護(hù)水平，惠及更多農(nóng)戶，更好地助力鄉(xiāng)村振興。

4 基于大數(shù)據(jù)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)策

通過(guò)3S技術(shù)、IoT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、LoRa技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)及AI技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)深度融合，助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。一是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)天氣、土壤、茶樹(shù)、茶葉、病蟲(chóng)情特征數(shù)據(jù)等加以分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園生長(zhǎng)情況進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。二是使用以IoT技術(shù)為基礎(chǔ)的影像傳感器、動(dòng)作探測(cè)傳感器、光感傳感器、溫感傳感器、濕度傳感器和攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉種植基地的遠(yuǎn)程監(jiān)控、科學(xué)決策和智慧化管理。三是以計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像識(shí)別以及深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、土地規(guī)劃和茶園病蟲(chóng)害防治。四是加強(qiáng)3S技術(shù)的應(yīng)用，運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)勘測(cè)作物生長(zhǎng)情況，并開(kāi)展病蟲(chóng)害防治；運(yùn)用GPS技術(shù)和IoT技術(shù)對(duì)茶園的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行精準(zhǔn)定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)茶園內(nèi)動(dòng)物移位可跟蹤。

4.1 茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

通過(guò)在茶園里建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，搭建物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感器傳輸網(wǎng)絡(luò)，采集茶園內(nèi)環(huán)境參數(shù)（包含但不限于空氣溫濕度、土壤pH值、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2含量、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量和視頻等信息），實(shí)現(xiàn)茶葉生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、處理，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)種植過(guò)程的數(shù)字化監(jiān)控[6]。

4.2 可視化管理系統(tǒng)

可視化管理平臺(tái)是利用太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化原理、無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)和變頻鋰電池充電技術(shù)，確保在陰雨天也能進(jìn)行足夠的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化，利用大容量蓄電池的循環(huán)充放電確保設(shè)備供電，設(shè)備在不接任何外部電源的情況下，能夠保持2年以上自給力。設(shè)置移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警后，手機(jī)可以收到現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警的信息同時(shí)，攝像機(jī)也會(huì)立刻響起高分貝報(bào)警聲，自動(dòng)警戒立刻嚇退可疑人物，避免事后造成損失。內(nèi)置全向麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程觀看畫(huà)面的同時(shí)一鍵即可開(kāi)啟語(yǔ)音對(duì)講功能。

4.3 專家在線服務(wù)系統(tǒng)

茶業(yè)專家在線系統(tǒng)依托部署在茶園生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為茶園生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。致力于構(gòu)建一個(gè)能夠準(zhǔn)確診斷農(nóng)作物病蟲(chóng)害及提供全方位防治方法的專業(yè)化系統(tǒng)平臺(tái)，使用種植用戶能夠及時(shí)地通過(guò)專家系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線進(jìn)行診斷茶樹(shù)的病情蟲(chóng)害，并做相應(yīng)的指導(dǎo)意見(jiàn)處理。用戶通過(guò)PC及手機(jī)檢索問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)分級(jí)逐步檢索問(wèn)題，如檢索成功則解決問(wèn)題，如檢索未成功，還可以采用語(yǔ)音方式在線提問(wèn)。

4.4 茶產(chǎn)品溯源系統(tǒng)

茶產(chǎn)品溯源系統(tǒng)結(jié)合消費(fèi)者關(guān)注的茶產(chǎn)品品質(zhì)關(guān)鍵信息，用銅仁獨(dú)特的生態(tài)資源優(yōu)勢(shì)建立完整的供應(yīng)鏈綠色履歷檔案，讓每一款產(chǎn)品都有獨(dú)特的產(chǎn)品數(shù)字身份證。消費(fèi)者通過(guò)掃描包裝上的二維碼就可以知曉茶葉的種植過(guò)程、制茶及加工、產(chǎn)品存儲(chǔ)及運(yùn)輸、產(chǎn)品商標(biāo)信息、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告、茶園及企業(yè)介紹、資質(zhì)證書(shū)與品牌故事、產(chǎn)品防偽驗(yàn)證等產(chǎn)品信息，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信用企業(yè)接入質(zhì)量鏈，達(dá)到消費(fèi)者關(guān)注的產(chǎn)品各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的全程可視化和可追溯，為不同消費(fèi)模式下的消費(fèi)者提供產(chǎn)區(qū)基地的質(zhì)量安全追溯與透明供應(yīng)數(shù)據(jù)支撐[7]，保障茶產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)前到產(chǎn)后全程質(zhì)量追溯。

4.5 茶業(yè)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包含環(huán)境動(dòng)態(tài)、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、服務(wù)動(dòng)態(tài)、溯源動(dòng)態(tài)、務(wù)工動(dòng)態(tài)五大模塊。以生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)為中心的開(kāi)放式數(shù)據(jù)中心，通過(guò)茶葉基地的各種傳感器廣泛收集來(lái)自茶葉基地海量環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)茶葉基地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、儲(chǔ)存、分析與應(yīng)用。利用多年茶葉市場(chǎng)數(shù)據(jù)和大量市場(chǎng)銷售數(shù)據(jù)，制作茶葉產(chǎn)品走向趨勢(shì)圖譜[8]，促進(jìn)生態(tài)茶產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)數(shù)字賦能產(chǎn)業(yè)振興的目標(biāo)。

4.6 人工智能蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

病蟲(chóng)害數(shù)字化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)把傳統(tǒng)利用性誘劑的害蟲(chóng)誘捕技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合，利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)害蟲(chóng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，隨時(shí)掌握作物生產(chǎn)過(guò)程中主要害蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量的變化，分析其變化規(guī)律，及時(shí)判斷處理，有效地解決當(dāng)前害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確且自動(dòng)化程度低的難題。

4.7 土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)茶園土壤墑情的長(zhǎng)時(shí)間不間斷監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的墑情信息自動(dòng)采集后通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)測(cè)云平臺(tái)。通過(guò)采用高精度傳感器且系統(tǒng)運(yùn)作無(wú)需人工參與，可以保證測(cè)報(bào)工作的高精確性，使用太陽(yáng)能供電，可連接無(wú)線傳輸模塊，適于長(zhǎng)期放于野外，防雷、防水、防塵不受環(huán)境因素影響，農(nóng)場(chǎng)主可以按需靈活布置土壤水分傳感器，將傳感器布置在不同的位置和深度，測(cè)量各個(gè)采集點(diǎn)剖面土壤水分情況。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智慧農(nóng)業(yè)是目前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)口，是新時(shí)代推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇，現(xiàn)在各地都在探索智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)和發(fā)展問(wèn)題。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的重要載體，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的有效手段，通過(guò)銅仁市茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題，引出“農(nóng)業(yè)+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展體系，因地制宜提出了銅仁市建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)的對(duì)策建議。發(fā)展農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)不僅需要科技研究發(fā)力，更需要擁有清晰的方法，尋找適合本地適用的發(fā)展路徑，還需要全社會(huì)共同努力，協(xié)力推進(jìn)。政府作為頂層設(shè)計(jì)的擔(dān)當(dāng)者，政策的制定者和執(zhí)行者，既要有強(qiáng)有力的科技團(tuán)隊(duì)，也要有善作善成的政策設(shè)計(jì)思維，更要有一流的執(zhí)行力，應(yīng)該投入大量科技資源給予農(nóng)業(yè)支持[2]。相信有黨委政府的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，有廣大農(nóng)業(yè)科技工作者的不懈努力，有廣大基層工作者和“三農(nóng)”戰(zhàn)線的新農(nóng)人不斷探索，智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)思路會(huì)越來(lái)越清晰，發(fā)展成果也會(huì)遍地開(kāi)花，加速實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。