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谈电子信息技术铁皮石斛生产信息服务

2021-12-22 15:58 来源:电子技术论文 人参与在线咨询

摘要:精准农业是指借助快速发展的信息化技术,将电子技术、自动化技术、互联网技术等和传统农业生产技术融合[1],实现精细化、规范化、定制化的农业生产,不仅能提高农作物的产量和品质,还能减少农药、化肥使用[2],降低农业生产对环境的影响,有助于实现良性的可持续农业生产[3]。将现代电子信息科学运用到农业企业管理和农业信息服务中来,开发综合性的信息服务平台,进行农资信息整合,提高铁皮石斛精细化生产和信息化管理的程度,实现农业信息的有效传递和应用,有助提升农业信息服务的水平及效率。

关键词:电子信息技术;农业精细化;信息服务;平台开发

现代中医学和中药药理学研究表明,铁皮石斛富含多种有益成份,具有良好的临床应用和养生保健价值,国内每年对铁皮石斛鲜条的需求日益扩大。铁皮石斛属兰科石斛属多年生附生草本植物,野生铁皮石斛产量低,无法满足现有市场需要[4]。对铁皮石斛进行人工种植是解决石斛供不应求、保护野生资源的根本途径。现有的铁皮石斛人工种植一般分为播种、分化、壮苗、生根,炼苗、大棚栽培、林下种植、采收、加工等阶段,生产方式粗放、生产效率不高。精准农业生产技术围绕农作物的全要素、全过程,不仅能够实现对农作物的各环节的操作与管理,还可实现生产的预测和规划,可以在农业生产中发挥更大的作用,为铁皮石斛生产提供了新的思路和模式。

1系统架构

1.1总体方案

本项目针对现代农业的绿色发展要求,致力于解决农业发展中的信息采集、管理、应用等难题,提出以生产环境数据监测和智能化控制为核心的信息化方案,具有农事信息管理功能;通过智能传感设备、无线网络和信息平台整合,实时监测铁皮石斛生产环境多种参数;通过数据分析、指令控制及自动化设备响应,实现对土壤、水肥、温度、湿度、光照等环境参数的精准调节,实现农业精细化生产管理。

1.2技术路线

本项目研发的信息服务体系以实现铁皮石斛的精细田间管理为目标,规划设计信息集成、环境监测、可视化监控、智能控制、农事管理、知识库等功能系统,为企业管理人员、一线农业生产人员、技术人员提供可靠的信息化技术支持,促进电子信息技术与农业相结合,助力提高铁皮石斛的生产效率,实现农业信息资源的应用价值,推动农业信息资源的延伸拓展,助力农业科技信息化的示范推广。

1.3模块设计

1.3.1信息服务平台

以实现精细种植管理功能为核心,并根据实际应用需求,设置播种管理、田间作业管理、采摘管理、产品检测管理、加工管理、批次管理等功能栏目,可采集播种、施肥、采收、加工、检测、销售等全流程数据,准确反映农事种植及生产过程,实现农作物生产和管理信息化。系统还可针对功能点灵活定义信息内容,以丰富点自定义功能满足用户实际管理需求,以基于分散式架构实现各子系统与平台的链接互通,开发一个数据准确、信息全面、易用性好、实用性强管理平台。

1.3.2智能环境监测子系统

采用多种数字型传感器,实时在线采集光照强度、温湿度、二氧化碳浓度、土壤水分等,集成农作物生长有关的生长环境数据。开发数据智能分析与设置模块,可自动获取气象平台数据,直观显示室内外的环境因素走势,为农作物种植和生产获取必要的环境气象数据,能分析环境和气象因素对室外种植和生产的影响,并根据警戒值识别环境异常情况从而进行报警操作;通过与温室配套自动化设备的互连,实现对农作物生长环境的实时智能调控。

1.3.3可视化监控子系统

基于网络摄像机的通讯协议,通过网络总线传送至Web服务器,可实时查看农作物的长势、苗情、灾情等影像,具有生长周期视频监控功能,支持云台控制、报警联动、录像存储等功能,可为后期数据分析提供视频材料。同时,系统配套多路控制器输出,可与智能控制、管理灌溉设备、遮阳设备等温室大棚控制设备联动。系统的控制箱可根据需要安装触摸液晶屏,即可实时显示各种环境因子的数据,也可手工开启和关闭各个温室控制设备。

1.3.4精细自动化生产子系统

根据铁皮石斛的实际生产中需要的各种控制设备,定制有针对性的自动化生产方案,提供智能控制模块和模板式管理模块两种模式,具有多种自动、手动智能控制手段以满足用户的实际业务需求。其中,智能控制模块可依铁皮石斛精细化管理的环境要求,通过判断各类传感器和控制器的数值和状态,采用智能分析管理温室内各种控制设备的启动和关闭,从而实现温室环境的智能调控;模板式管理模块可依照农作物的生长周期设置环境阀值模板,从环境、作物、时间三个方面跟踪挖掘农作物精细化管理数据。

2平台应用

通过项目实施,本研究在福建本草春石斛股份有限公司铁皮石斛种植基地建立了大棚种植精准化生产管理信息化示范基地和林下种植示范基地各1个,面积总计6.67hm2。示范基地通过更加科学化的智能化控制养护管理,使得铁皮石斛的品质得到了明显提升,经福建省农业科学院农业质量与检测技术研究所检测(报告编号:N170748-N170750),铁皮石斛多糖含量在36%以上,其中送检第13棚2年生的铁皮石斛多糖含量36.36%,送检第22棚2年生的铁皮石斛多糖含量40.52%。同时,减低了农作物栽培成本10%,提高产效20%,产能够达到240kg/666.67m2,通过铁皮石斛精细化生产信息服务体系建设,实现对铁皮石斛种植的智能化、信息化、现代化管理,取得较好的经济生态效益,具有很好的示范作用。

3小结

本项目针对现有铁皮石斛粗放的种植生产方式,采用现代电子信息技术,提出了基于农业生产环境数据监测和智能控制的精细化生产方案,对铁皮石斛投入品、田间作业、病虫害管理、灌溉、施肥等农作物整个生产周期的实施信息化操作,探索铁皮石斛生长模型数据的采集及应用,全方位监控产、采、销全流程,实现整个生命周期的信息化追溯,为铁皮石斛生产提供了新的思路和模式,适合中药材、蔬菜、瓜果、花卉等农作物的生产过程精细化管理,是将云计算、移动网络、互联网等技术综合运用于农业生产的有益尝试。开发的系统性能稳定、经济方便、通用性强、易于升级、构建灵活[6],可帮助信息化建设方面投入有限的农业中小型企业提高信息技术应用水平,有效实现了农业信息管理,提升了农业生产的科技含量,具有良好的示范推广意义。

作者:沈细冰 单位:福建省漳州市科技情报研究所

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