摘要：新型数字信息技术在促进乡村振兴中发挥重要的作用。笔者所在的科技特派团队研发出通用的智慧农业产品，解决了海量异构的农业机械设备接入数字生产管理云平台的技术问题，并且在福建省南平市多个多元化的智慧农业场景落地。在农业加工机械自动化的案例中，新型数字信息技术的应用提升农业生产效率，降低农户的人力成本，保障农产品质量安全，带动新一代农村农业数字经济的发展。
关键词：信息技术；物联网；大数据；智慧农业；茶科技；农业机械；自动化
全国乡村已脱贫，笔者所在的科技特派团队响应乡村振兴战略，逐步解决农村的信息化问题，已研发出通用的智慧农业产品，让农户“简单用、懂得用、用得起”新型数字信息技术，加强农业管理和提升农业生产率。目前所研发的智慧农业产品已经在福建省南平市20多个智慧农业示范点落地，其中两个农业案例通过应用智慧农业产品实现农业机械的自动化，从而达到平均增收30%和提高生产率70%。
1乡村振兴的重要发展方向
2021年是“十四五”规划的开局之年，“数字中国”是国家信息化发展的重要战略。2020年我国实现乡村全面脱贫之后，为保障乡村良好的发展、防止返贫，各地着重治理农村的人居环境，促进提高农业种植生产率，鼓励农业生态绿色发展，从而提高村民的生活和经济水平。提升乡村的信息化水平，跟紧国家数字发展的步伐，打造新时代中国特色社会主义的新一代数字农村，以科技带动农村数字经济发展，促进农村产业数字化、治理数字化和数据价值化，升级原有的农业管理模式，是实现兴邦富民的重要途径。新型数字信息技术如5G、物联网、人工智能、大数据、区块链等正带动农村经济的发展，同时也为数字农村的基础建设建立健全长效机制和标准规范。为实现科技振兴乡村，笔者所在的省级科技特派员团队在福建省南平市进行研究，研发了2款通用的智慧农业产品，在超过20个农业相关的科技特派示范点落地，到农场为农民点对点进行实操培训，降低使用数字信息技术的门槛，其中涉及的农业产业及行业包括果蔬、食用菌、渔场、畜牧场、茶园、茶厂，从建立特色的农业产业到推广“一村一品”特色农产品，使用数字信息技术解决农业管理、种植、养殖、生产全过程中的溯源及生产效率提升等问题。通过这一批智慧农业案例的实际应用，不仅提升农户的专业知识和技术水平，也为农户减低人力成本、提高生产率，已逐步形成一种可复制、标准化的“科技振兴乡村”模式，可推广到全省乃至全国。
2助力农业机械自动化的智慧农业产品
智慧农业泛指使用物联网技术将农场的设备（传感器、机械设备等）连接到农场管理云平台，以无线通信（4G、5G、NB-IoT、LoRaWAN）或有线通信（以太网、RS485）方式传输农场的环境数据。农业设备一旦连接到云平台，农户便能通过手机APP、小程序或者平板电脑的界面，对设备进行远程的权限管理、控制、问题诊断等。同时，农场或农业加工厂的数据一旦采集并且被存储到云平台，农户也能使用云平台进行大数据分析和人工智能算法建模，优化农作物种植生长的环境，实现农业机械的自动化，提高农业生产效率。
2.1物联网通用云控制器
传统农业设备如何接入物联网云平台是传统农业转型到智慧农业的一大技术瓶颈。此外，一般农场或农业加工厂有诸多不同品牌的异构农业机械设备，传统农业设备也没有任何对接外界的物理接口或通信协议。为解决这个技术问题，借鉴工业互联网的PLC顶层设计和控制原理，独立研发一款适用于不同农业场景的物联网通用云控制器，从软件和硬件双管齐下，支持传统农业机械的智能化改造，以及支持农业设备多元化通信协议的兼容性，实际应用场景下的技术优势显著。这款物联网通用云控制器不仅实现了传统农业机械设备的升级改造，也使海量异构农业设备连接到智慧农业云平台，同时可支持5G无线连接，同步实现低延时、广连接、高带宽的远程管理，以及城市里的农业专家与农户的咨询互动。此外，物联网通用云控制可实现本地边缘计算、本地控制指令执行、农业设备状态实时查询。针对较大面积的农场或农业加工厂，一个控制器可拓展到70电回路，进行低成本的海量农业机械设备管理。
2.2农业农村物联网公共使能平台
在落地到不同农业场景时，在征求了农户的需求后，研发了一款农业农村物联网公共使能平台，具有较强的开放性和功能拓展性，于2021年入选全国农业农村部信息中心的数字农业农村新技术新产品新模式优秀项目，是福建省入选的三个项目之一。这个云平台的信息架构中功能模块丰富，支持数据来源采集、数据汇集、平台数据层、微服务算法、用户查看监控、实际应用和业务应用服务等。另外，平台的“SmartC数据协议”开放，不仅兼容各种农业机械设备，同时已支持与第三方平台对接，如农产品电商平台（南平市“武夷山水”平台）、农产品溯源平台（国家信息中心BSN区块链平台）等，为农业农村物联网公共使能平台的全面推广打下良好基础。
3农业机械自动化案例
农村的短板之一是信息化薄弱，为加快科技振兴乡村，实现农场和农业加工厂的生产加工自动化是重要的一步。总体来说，在其他产业领域，自动化生产加工已逐渐成形，为用户带来运营便利、加工的生产率提升、生产的产品质量得到保障等好处。当前许多乡村围绕“一村一品”，发展特色农产品，建设绿色生态，打通农产品的上下游产业链。通过科技特派计划，笔者所在的科技特派团队已落地多个智慧农业项目，为农民提供专业培训和实操指导，提供农产品的全程溯源，对农产品从田间种植到生产上市进行监控，保障农产品的安全和质量。
3.1数字茶工厂
茶业是福建省具有较高经济价值的特色产业，全年茶叶生产总产量达45万多t，居全国第一位。近年围绕“绿色发展、质量兴茶”目标，茶叶种植、生产加工、销售等各环节也逐渐转型升级，引入信息化、自动化、物联网技术。针对高附加值的地理标志产品———武夷岩茶，在武夷山燕子窠茶园和首席茶叶加工厂，布局物联网通用云控制器和数字茶工厂云平台，实现武夷岩茶全程溯源，从茶叶种植、采摘到生产、销售，做好防伪，提升消费者信任度。在茶叶种植、生产过程中对环境数据进行汇集，经过长期数据汇集形成大数据库之后，可进行数据分析和建模。农业大数据可助力精准农业，如收集茶园的土壤pH、温湿度、氮磷钾锌镁含量、环境光照和二氧化碳浓度等信息，优化茶树的种植生长条件，科学提升茶叶的质量。在茶叶采摘季节，茶厂需要在一个短时间窗口内（茶叶新鲜时）完成摇青，这对人力、体力、集中力及安全是一个挑战。制茶师傅使用数字茶厂小程序，一个人能同时控制20只摇青桶，比起传统方式减少5人，生产效率提升了70%。除了摇青，数字茶工厂也实现了揉捏、杀青环节的自动化控制，制茶师傅从重复、高危险的工作中解放出来，同时让制茶传承人更专心提升茶工艺和茶叶口感。信息技术结合物联网、机械自动化，帮助茶厂的一线操作人员更有效率、更快速、更安全地对生产加工进行监控。目前这套数字茶工厂系统已经为武夷山的八家岩茶厂保驾护航。在未来，茶厂的生产加工数据可结合区块链作为征信数据，用作茶厂向银行贷款的支撑依据，开启更多乡村振兴创新模式。
3.2智慧渔场
在邵武市山塘生态养殖示范点落地智慧渔场，改造了传统机械设备（投食机、氧气泵、投石灰机），应用了物联网通用云控制器和云平台，为农民实现了对渔场的远程控制。农民可以参考渔场的历史数据，自定义水质指标，通过环境传感器和渔场机械设备的闭环运行，保持渔场的水质在良好水平。例如，渔场中的溶氧传感器实时监控水质，比对农户设置的指标，一旦检测到水中溶氧量低，便会自动启动机械氧气泵为鱼塘增氧；达到农户定义的含氧量指标后，机械氧气泵自动收到指令就会关闭。在大面积的渔场中，日常的作业如喂鱼、水质保养等都能通过智慧渔场实现自动化，降低人力成本，所服务的渔场已实现平均增收30%。
4结语
农村的数字信息化对于中国农村的转型升级和其未来的绿色生态发展有催化作用。本文研究使用新型数字信息技术，开发及落地一个开放、可扩展性强的智慧农业平台，对传统农场和农业加工厂进行农业机械的自动化升级改造，提升农业生产效率，降低人力成本，培育新一代农民。这个科技振兴乡村的新模式，有利于农村数字经济的可持续发展。
参考文献：
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[2]黄为民，项凤华，秦冰.数字乡村带动精准帮扶[J].新农民，2021（11）：5.
[3]燕立勇.论乡村振兴战略背景下农业推广与农村生态环境保护[J].农家科技，2020（5）:1.
作者：Christine P. Tan 黄为民 项凤华 秦冰 单位：福建师范大学光电与信息工程学院 福建医锦智能科技有限公司 福建智云动能智慧科技有限公司
