史小英

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)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(dòng)該地區(qū)制糖業(yè)健康發(fā)展的一項(xiàng)主要手段，對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)也有著重要的促進(jìn)作用。新形勢(shì)下的云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步發(fā)揮信息化技術(shù)在增產(chǎn)增收方面所起到的獨(dú)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?fàn)顩r

云南省是我國(guó)主要食糖生產(chǎn)基地之一，食糖產(chǎn)量占全國(guó)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(jì)局)。2018/19年榨季，云南省甘蔗種植面積達(dá)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(jì)局)。得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)、地理?xiàng)l件和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)使云南省制糖業(yè)在全國(guó)占據(jù)重要地位，全省制糖業(yè)產(chǎn)值達(dá)到千億元，現(xiàn)已成為推動(dòng)云南省經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)[1]。

1.2 農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)建設(shè)水平

過去5年來，云南省農(nóng)村地區(qū)在信息化建設(shè)方面取得了較為快速的進(jìn)展?！按宕逋ā庇?jì)劃得到了全面落實(shí)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)寬帶設(shè)備、媒體終端設(shè)備的“三下鄉(xiāng)”，廣播電視、電話、電腦等終端設(shè)備開始進(jìn)入農(nóng)戶家庭，并且能夠接受來自移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和電信寬帶的資訊服務(wù)，使得云南省農(nóng)村地區(qū)初步形成了信息化建設(shè)的基礎(chǔ)[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(jì)劃系統(tǒng)和信息技術(shù)服務(wù)體系，小型的制糖企業(yè)則可以網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布供求信息[4-5]。

2 推動(dòng)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(jī)械化生產(chǎn)邁進(jìn)。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(shí)施殺草處理才能避免雜草搶占甘蔗肥料。若通過人工手動(dòng)進(jìn)行殺草，所需要花費(fèi)的成本約為450元/hm2，若利用無人機(jī)實(shí)施殺草，成本約為220元/hm2[6-7]。云南省甘蔗作物每年需要實(shí)施2次殺草，對(duì)于一個(gè)經(jīng)營(yíng)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(jī)設(shè)備的應(yīng)用離不開信息技術(shù)的支持，無線通信基站的信息覆蓋水平直接影響無人機(jī)設(shè)備的使用范圍。實(shí)際上，除了無人機(jī)設(shè)備以外，溫度、濕度、酸堿度等小型傳感器設(shè)備都需要在無線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下才能夠運(yùn)行。在農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)業(yè)數(shù)字化不斷發(fā)展的今天，云南作為我國(guó)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(chǔ)設(shè)施，為包含甘蔗作物在內(nèi)的各種基礎(chǔ)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(shè)存在的問題

3.1 甘蔗作物生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)信息化有待加強(qiáng)

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(shí)，需要專家給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。在形成完善的信息化專家平臺(tái)之前，農(nóng)戶只有通過現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)甚至“一對(duì)一”式的教學(xué)來獲取甘蔗種植知識(shí)，信息傳輸效率十分低下，不利于專業(yè)種植技術(shù)的推廣[10]。

3.2 甘蔗作物生產(chǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)信息化有待加強(qiáng)

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

4 推動(dòng)云南甘蔗產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展的有關(guān)對(duì)策

4.1 甘蔗作物生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)信息化建設(shè)

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(jiān)工作的一項(xiàng)主要手段。然而，當(dāng)前云南省各地區(qū)的甘蔗農(nóng)戶仍然需要堅(jiān)實(shí)有力的技術(shù)支持，建立農(nóng)信專家咨詢服務(wù)平臺(tái)就是為農(nóng)戶提供技術(shù)支持的一種有效手段。

農(nóng)信專家咨詢服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)需要考慮到農(nóng)戶對(duì)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(jìn)步，但在計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話設(shè)備的保有率上仍然十分緊張[13]。因此，新形勢(shì)下云南省甘蔗產(chǎn)業(yè)的信息化建設(shè)應(yīng)當(dāng)立足于“云平臺(tái)”為農(nóng)戶提供技術(shù)資源服務(wù)，農(nóng)信專家咨詢服務(wù)平臺(tái)的功能框架如圖1所示。

4.2 甘蔗作物生產(chǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)信息化建設(shè)

圖1 農(nóng)信專家咨詢服務(wù)平臺(tái)業(yè)務(wù)功能圖

4.2.1 引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)

云南省甘蔗作物生產(chǎn)規(guī)模較大，為了實(shí)時(shí)獲取甘蔗作物生產(chǎn)狀況數(shù)據(jù)，首先需要綜合運(yùn)用各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)來建立甘蔗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)庫?？晒┻x擇的數(shù)據(jù)資源獲取技術(shù)主要包括感知技術(shù)(遙感技術(shù)、傳感器技術(shù)等)、識(shí)別技術(shù)(檢測(cè)技術(shù)、光譜掃描、射頻識(shí)別技術(shù))、移動(dòng)采集技術(shù)(APP、智能終端)等。

感知技術(shù)的應(yīng)用可以幫助農(nóng)戶從不同角度了解甘蔗作物生長(zhǎng)的環(huán)境信息，借助農(nóng)業(yè)飛行器、便攜式GPS面積測(cè)繪儀以及遙感設(shè)備，管理者能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地觀測(cè)的資源宏觀布局；基于 WebGIS的動(dòng)植物生長(zhǎng)信息的動(dòng)態(tài)檢測(cè)平臺(tái)則可以幫助管理者了解甘蔗作物生長(zhǎng)信息的時(shí)空變異性；采集測(cè)試傳感器能夠幫助管理者分析甘蔗生長(zhǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)狀況，獲取周圍環(huán)境污染信息與動(dòng)植物病害信息。

在甘蔗作物加工產(chǎn)業(yè)方面，識(shí)別技術(shù)也是信息化建設(shè)的一個(gè)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(cè)，RFID是一種應(yīng)用比較廣泛的識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)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(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

將先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是未來一段時(shí)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(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘向著智能分析預(yù)警和數(shù)字化模擬的方向演進(jìn)，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(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)算法已經(jīng)開始應(yīng)用于數(shù)字育種和基因測(cè)序等方面。應(yīng)用比較廣泛的作物模型主要有聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織的AQUACROP、澳大利亞甘蔗種植領(lǐng)域常用的 APSIM 系列、美國(guó) DSSAT系列以及荷蘭WOSOFT系列等。在植物數(shù)字化模擬方面，應(yīng)用比較廣泛的有 VTP、GroIMP、OpenAlea等服務(wù)于植物分析與建模的開源項(xiàng)目。在農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警模型系統(tǒng)方面，應(yīng)用比較廣泛的有中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所的CAMES模型、美國(guó)農(nóng)業(yè)政策研究所(FAPRI)的FAPRI模型、美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)的國(guó)家-商品聯(lián)系模型、聯(lián)合國(guó)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(gè)氣象監(jiān)測(cè)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選后可獲得用于指導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)體系融入地理信息系統(tǒng)中，通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對(duì)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(jī)、多數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行建設(shè)。通過瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式實(shí)現(xiàn)大范圍互聯(lián)，用戶通過瀏覽器提取應(yīng)用于甘蔗生產(chǎn)的空間地理信息，借由服務(wù)器為終端用戶提供服務(wù)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(yīng)模式

5 結(jié)論

農(nóng)信專家咨詢服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用能夠充分利用云南省農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的終端設(shè)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(shí)；數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)楦收岙a(chǎn)業(yè)的信息化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。截止到目前，云南省農(nóng)業(yè)在數(shù)據(jù)采集技術(shù)的支持下，已經(jīng)建立了涉及甘蔗生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)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(zhǎng)有關(guān)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(fù)雜、生產(chǎn)過程發(fā)散，對(duì)于信息資源的需求也十分復(fù)雜。因此，在做好農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)工作的基礎(chǔ)上，還需要針對(duì)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(shù)進(jìn)行更加深入的研究，相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與分析也應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合甘蔗作物生長(zhǎng)周期、營(yíng)養(yǎng)需求以及環(huán)境需求等方面的數(shù)據(jù)。