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摘要：精準農業是指借助快速發展的信息化技術，將電子技術、自動化技術、互聯網技術等和傳統農業生產技術融合[1]，實現精細化、規范化、定制化的農業生產，不僅能提高農作物的產量和品質，還能減少農藥、化肥使用[2]，降低農業生產對環境的影響，有助于實現良性的可持續農業生產[3]。將現代電子信息科學運用到農業企業管理和農業信息服務中來，開發綜合性的信息服務平臺，進行農資信息整合，提高鐵皮石斛精細化生產和信息化管理的程度，實現農業信息的有效傳遞和應用，有助提升農業信息服務的水平及效率。
關鍵詞：電子信息技術；農業精細化；信息服務；平臺開發
現代中醫學和中藥藥理學研究表明，鐵皮石斛富含多種有益成份，具有良好的臨床應用和養生保健價值，國內每年對鐵皮石斛鮮條的需求日益擴大。鐵皮石斛屬蘭科石斛屬多年生附生草本植物，野生鐵皮石斛產量低，無法滿足現有市場需要[4]。對鐵皮石斛進行人工種植是解決石斛供不應求、保護野生資源的根本途徑?，F有的鐵皮石斛人工種植一般分為播種、分化、壯苗、生根，煉苗、大棚栽培、林下種植、采收、加工等階段，生產方式粗放、生產效率不高。精準農業生產技術圍繞農作物的全要素、全過程，不僅能夠實現對農作物的各環節的操作與管理，還可實現生產的預測和規劃，可以在農業生產中發揮更大的作用，為鐵皮石斛生產提供了新的思路和模式。
1系統架構
1.1總體方案
本項目針對現代農業的綠色發展要求，致力于解決農業發展中的信息采集、管理、應用等難題，提出以生產環境數據監測和智能化控制為核心的信息化方案，具有農事信息管理功能；通過智能傳感設備、無線網絡和信息平臺整合，實時監測鐵皮石斛生產環境多種參數；通過數據分析、指令控制及自動化設備響應，實現對土壤、水肥、溫度、濕度、光照等環境參數的精準調節，實現農業精細化生產管理。
1.2技術路線
本項目研發的信息服務體系以實現鐵皮石斛的精細田間管理為目標，規劃設計信息集成、環境監測、可視化監控、智能控制、農事管理、知識庫等功能系統，為企業管理人員、一線農業生產人員、技術人員提供可靠的信息化技術支持，促進電子信息技術與農業相結合，助力提高鐵皮石斛的生產效率，實現農業信息資源的應用價值，推動農業信息資源的延伸拓展，助力農業科技信息化的示范推廣。
1.3模塊設計
1.3.1信息服務平臺
以實現精細種植管理功能為核心，并根據實際應用需求，設置播種管理、田間作業管理、采摘管理、產品檢測管理、加工管理、批次管理等功能欄目，可采集播種、施肥、采收、加工、檢測、銷售等全流程數據，準確反映農事種植及生產過程，實現農作物生產和管理信息化。系統還可針對功能點靈活定義信息內容，以豐富點自定義功能滿足用戶實際管理需求，以基于分散式架構實現各子系統與平臺的鏈接互通，開發一個數據準確、信息全面、易用性好、實用性強管理平臺。
1.3.2智能環境監測子系統
采用多種數字型傳感器，實時在線采集光照強度、溫濕度、二氧化碳濃度、土壤水分等，集成農作物生長有關的生長環境數據。開發數據智能分析與設置模塊，可自動獲取氣象平臺數據，直觀顯示室內外的環境因素走勢，為農作物種植和生產獲取必要的環境氣象數據，能分析環境和氣象因素對室外種植和生產的影響，并根據警戒值識別環境異常情況從而進行報警操作；通過與溫室配套自動化設備的互連，實現對農作物生長環境的實時智能調控。
1.3.3可視化監控子系統
基于網絡攝像機的通訊協議，通過網絡總線傳送至Web服務器，可實時查看農作物的長勢、苗情、災情等影像，具有生長周期視頻監控功能，支持云臺控制、報警聯動、錄像存儲等功能，可為后期數據分析提供視頻材料。同時，系統配套多路控制器輸出，可與智能控制、管理灌溉設備、遮陽設備等溫室大棚控制設備聯動。系統的控制箱可根據需要安裝觸摸液晶屏，即可實時顯示各種環境因子的數據，也可手工開啟和關閉各個溫室控制設備。
1.3.4精細自動化生產子系統
根據鐵皮石斛的實際生產中需要的各種控制設備，定制有針對性的自動化生產方案，提供智能控制模塊和模板式管理模塊兩種模式，具有多種自動、手動智能控制手段以滿足用戶的實際業務需求。其中，智能控制模塊可依鐵皮石斛精細化管理的環境要求，通過判斷各類傳感器和控制器的數值和狀態，采用智能分析管理溫室內各種控制設備的啟動和關閉，從而實現溫室環境的智能調控；模板式管理模塊可依照農作物的生長周期設置環境閥值模板，從環境、作物、時間三個方面跟蹤挖掘農作物精細化管理數據。
2平臺應用
通過項目實施，本研究在福建本草春石斛股份有限公司鐵皮石斛種植基地建立了大棚種植精準化生產管理信息化示范基地和林下種植示范基地各1個，面積總計6.67hm2。示范基地通過更加科學化的智能化控制養護管理，使得鐵皮石斛的品質得到了明顯提升，經福建省農業科學院農業質量與檢測技術研究所檢測（報告編號：N170748-N170750），鐵皮石斛多糖含量在36%以上，其中送檢第13棚2年生的鐵皮石斛多糖含量36.36%，送檢第22棚2年生的鐵皮石斛多糖含量40.52%。同時，減低了農作物栽培成本10%，提高產效20%，產能夠達到240kg/666.67m2，通過鐵皮石斛精細化生產信息服務體系建設，實現對鐵皮石斛種植的智能化、信息化、現代化管理，取得較好的經濟生態效益，具有很好的示范作用。
3小結
本項目針對現有鐵皮石斛粗放的種植生產方式，采用現代電子信息技術，提出了基于農業生產環境數據監測和智能控制的精細化生產方案，對鐵皮石斛投入品、田間作業、病蟲害管理、灌溉、施肥等農作物整個生產周期的實施信息化操作，探索鐵皮石斛生長模型數據的采集及應用，全方位監控產、采、銷全流程，實現整個生命周期的信息化追溯，為鐵皮石斛生產提供了新的思路和模式，適合中藥材、蔬菜、瓜果、花卉等農作物的生產過程精細化管理，是將云計算、移動網絡、互聯網等技術綜合運用于農業生產的有益嘗試。開發的系統性能穩定、經濟方便、通用性強、易于升級、構建靈活[6]，可幫助信息化建設方面投入有限的農業中小型企業提高信息技術應用水平，有效實現了農業信息管理，提升了農業生產的科技含量，具有良好的示范推廣意義。
作者：沈細冰 單位：福建省漳州市科技情報研究所
