基于大数据的智慧农业发展探讨——以铜仁市茶产业为例

张 军

（铜仁市农业科教信息站，贵州铜仁 554300）

0 引言

农业领域是大数据产生、发展和应用的重要领域。党中央在自2004—2022年连续19年发布了以“三农”为主题的中央一号文件，彰显了“三农”在现代化建设中的重中之重地位，以及党中央解决“三农”问题的决心，推动“三农”发展进入新的历史阶段[1]，其中“智慧农业、数字农业、互联网+农业”等相关概念多次被提出。党的十八大指出，在进行新农村建设过程中，要积极推动农业向智慧化的方向发展[2]。近年来，铜仁市坚定不移实施大数据战略行动，抢抓大数据发展机遇[2]，在实施数字经济战略上抢新机，着力构建“农业+大数据+物联网”智慧农业发展体系，大力发展智慧农业，加快推动大数据与农业深度融合。培育了农业类大数据“百企引领”示范引领企业2家，大数据与农业融合标杆项目9个，示范项目50余个，有效推动了农业产业向生产管理智慧化、质量追溯信息化、市场销售网络化融合升级。

1 铜仁市茶产业发展现状

铜仁市位于贵州省东北部，地处武陵山区腹地，是世界茶树的原产地之一，种茶历史悠久，茶文化源远流长[3]，具有低纬度、高海拔、寡日照、多云雾的茶叶生长环境优势。近年来，铜仁市牢记“既要绿水青山又要金山银山”的发展理念，把发展生态茶产业作为改善生态环境和助农增收的双赢举措，茶园面积、茶叶产量、茶叶产值大幅增加，茶叶品牌知名度和影响力不断提高，经济、社会和生态效益日益凸显，茶产业逐渐发展成为全市农业主导产业和农民脱贫增收致富的绿色产业[3]，全市累计种植茶叶10.2万hm2，投产茶园达8.88万hm2。由于铜仁市地处武陵山腹地，地形地貌以丘陵、山区为主，茶园集中连片程度差、农业机械化程度低，加之农村大量青壮年劳动力外出务工，农村空心化严重造成用工困难，所以在茶园面积快速发展的同时，也面临着茶园管理跟不上、管理成本高、管理难度大等问题，以大数据技术为基础的茶园智慧化建设市场潜力巨大。目前茶园的管理基本上处于人工管理，管理以人工经验为主，缺乏数据指导、效率低、强度大、资源利用率低，普遍存在过程无记录，事后难追溯的问题，农场主对于智慧茶园的建设持积极态度。

2 铜仁市茶产业发展存在的问题

随着物联网、大数据、5G等新一代信息技术的飞速发展，推进茶产业与新一代信息技术的融合成为茶产业转型发展的一项重要工作。作为全国产茶重点市，如何充分利用物联网、大数据等技术，为政府管理部门、涉茶企业、合作社和消费者提供各种便利的茶产品服务，实现茶业产前、产中、产后全产业链的信息化发展，成为当前推进智慧茶业发展急需解决的难点。一是管理方式粗放，缺乏信息化管理平台和体系，缺乏种管收、加工销售等信息化支撑。二是生产方式粗放，主要存在粗放经营延续传统茶业、盲目使用化肥农药、灾害抵御能力不强、茶资利用率低成本高等问题。三是信息化程度不高，茶叶生产、销售、病虫害等实用信息缺乏，茶叶权威信息获取难。四是产销对接不畅，市场缺乏分析、宣传推广不到位、销售渠道单一、商品价格低收入少。

3 发展智慧农业的内涵与意义

3.1 发展智慧农业的内涵

将大数据技术运用于农业生产中，证实了智慧农业在推进农业现代化高质量发展中，开启了全新的农业发展模式[4]。构建“农业+大数据+物联网”智慧农业发展体系，推进茶业标准化和茶业信息化，推动茶业全产业链改造升级，健全从茶园到消费者的茶产品质量安全全过程监管体系，实现茶产业产前、产中、产后全产业链的信息化管理，巩固脱贫攻坚取得的成效，助力乡村振兴，推进茶产业高质量发展，助推脱贫攻坚工作和乡村振兴工作有效衔接。

3.2 发展智慧农业的意义

随着大数据技术不断渗透到农业生产的领域中，可显著提升传统农业的生产效率，打破传统农业生产模式的束缚，助力于农业发展的升级[4]。一是具有良好的社会效益。对培育行业技术创新的贡献，可以促进企业关键技术突破，提升企业新产品开发能力、缩短产品生产周期、提高生产效率、提高新产品开发成功率、带动企业技术进步，必然在行业内产生良好影响。二是具有良好的生态效益。采用太阳能及5G无线传输技术，不会产生公害及污染源，对环境没有污染，还可以进一步带动茶产业发展，有利于茶叶产业扩大种植面积，实现土地资源的整合，创造良好的生态效益，加快农业生态环境向良性发展，为实现农业可持续发展奠定良好基础[5]。三是具有良好的经济效益。实行数据采集分析后，使生产过程中衔接更为紧密，减少部分设备的生产等待时间，减少资源浪费，将茶叶园区的实时视频监控画面通过5G网络传输至外地茶叶营销中心监控大屏或全国茶叶展销会现场。将贵州低纬度、高海拔、寡日照、多云雾的茶叶生长环境优势全方位呈现给顾客，实现铜仁市茶叶品质的有效宣传，提升品牌推广力度，实现茶叶销售单价的提升。通过病虫害监测预警等技术实施，能够及时掌握茶树生长动态以及病虫害动态，科学组织防治，节约病虫防治成本，挽回病虫损失，茶叶种植规模、生产加工、品牌建设和经济效益全面提升。技术创新取得经济效益的同时降低茶园管护投入成本，提高产出效益，给农业经营主体带来更多收益，带动更多农户发家致富；同时，可以总结出更合理的茶园管护流程，在全市乃至全省加以推广，大幅提升全市的茶园管护水平，惠及更多农户，更好地助力乡村振兴。

4 基于大数据的智慧农业发展对策

通过3S技术、IoT技术、互联网技术、LoRa技术、大数据技术及AI技术等现代信息技术与传统农业深度融合，助力农业产业快速发展。一是利用大数据技术对天气、土壤、茶树、茶叶、病虫情特征数据等加以分析，实现对茶园生长情况进行精准预测。二是使用以IoT技术为基础的影像传感器、动作探测传感器、光感传感器、温感传感器、湿度传感器和摄像头等物联网设备，实现对茶叶种植基地的远程监控、科学决策和智慧化管理。三是以计算机视觉、图像识别以及深度学习等人工智能技术实现作物产量预测、土地规划和茶园病虫害防治。四是加强3S技术的应用，运用卫星遥感技术勘测作物生长情况，并开展病虫害防治；运用GPS技术和IoT技术对茶园的实时情况进行精准定位、实时监控，实现茶园内动物移位可跟踪。

4.1 茶产业物联网平台

通过在茶园里建设物联网传感设备，搭建物联网无线传感器传输网络，采集茶园内环境参数（包含但不限于空气温湿度、土壤pH值、土壤温湿度、光照强度、CO2含量、气温、风速、风向、雨量和视频等信息），实现茶叶生长环境数据的实时监控，并将获取的各项数据进行融合、处理，通过运营商网络上传到云平台，实现种植过程的数字化监控[6]。

4.2 可视化管理系统

可视化管理平台是利用太阳能光电转化原理、无线组网技术和变频锂电池充电技术，确保在阴雨天也能进行足够的太阳能转化，利用大容量蓄电池的循环充放电确保设备供电，设备在不接任何外部电源的情况下，能够保持2年以上自给力。设置移动侦测报警后，手机可以收到现场移动侦测报警的信息同时，摄像机也会立刻响起高分贝报警声，自动警戒立刻吓退可疑人物，避免事后造成损失。内置全向麦克风和扬声器，通过手机远程观看画面的同时一键即可开启语音对讲功能。

4.3 专家在线服务系统

茶业专家在线系统依托部署在茶园生产现场的无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能分析、专家在线指导，为茶园生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。致力于构建一个能够准确诊断农作物病虫害及提供全方位防治方法的专业化系统平台，使用种植用户能够及时地通过专家系统实时在线进行诊断茶树的病情虫害，并做相应的指导意见处理。用户通过PC及手机检索问题，系统会分级逐步检索问题，如检索成功则解决问题，如检索未成功，还可以采用语音方式在线提问。

4.4 茶产品溯源系统

茶产品溯源系统结合消费者关注的茶产品品质关键信息，用铜仁独特的生态资源优势建立完整的供应链绿色履历档案，让每一款产品都有独特的产品数字身份证。消费者通过扫描包装上的二维码就可以知晓茶叶的种植过程、制茶及加工、产品存储及运输、产品商标信息、产品质量检测报告、茶园及企业介绍、资质证书与品牌故事、产品防伪验证等产品信息，实现质量信用企业接入质量链，达到消费者关注的产品各个环节数据的全程可视化和可追溯，为不同消费模式下的消费者提供产区基地的质量安全追溯与透明供应数据支撑[7]，保障茶产业从产前到产后全程质量追溯。

4.5 茶业大数据分析系统

大数据分析系统包含环境动态、市场动态、服务动态、溯源动态、务工动态五大模块。以生态环境数据为中心的开放式数据中心，通过茶叶基地的各种传感器广泛收集来自茶叶基地海量环境数据，对茶叶基地数据进行采集、整合、储存、分析与应用。利用多年茶叶市场数据和大量市场销售数据，制作茶叶产品走向趋势图谱[8]，促进生态茶产业提质增效，实现数字赋能产业振兴的目标。

4.6 人工智能虫情监测系统

病虫害数字化监测预警系统把传统利用性诱剂的害虫诱捕技术与现代电子技术相结合，利用无线传感网络技术实现害虫自动统计，随时掌握作物生产过程中主要害虫发生数量的变化，分析其变化规律，及时判断处理，有效地解决当前害虫监测不准确且自动化程度低的难题。

4.7 土壤墒情监测系统

土壤墒情监测系统可以对茶园土壤墒情的长时间不间断监测，并实时将各监测点的墒情信息自动采集后通过无线传输网络上传到监测云平台。通过采用高精度传感器且系统运作无需人工参与，可以保证测报工作的高精确性，使用太阳能供电，可连接无线传输模块，适于长期放于野外，防雷、防水、防尘不受环境因素影响，农场主可以按需灵活布置土壤水分传感器，将传感器布置在不同的位置和深度，测量各个采集点剖面土壤水分情况。

5 结语

综上所述，智慧农业是目前农业产业发展的风口，是新时代推动农业现代化高质量发展的必然选择，现在各地都在探索智慧农业建设和发展问题。农业物联网是农业大数据的重要载体，农业大数据是实现智慧农业的有效手段，通过铜仁市茶产业发展现状，分析了茶产业发展存在的问题，引出“农业+大数据+物联网”智慧农业发展体系，因地制宜提出了铜仁市建设智慧农业的对策建议。发展农业大数据不仅需要科技研究发力，更需要拥有清晰的方法，寻找适合本地适用的发展路径，还需要全社会共同努力，协力推进。政府作为顶层设计的担当者，政策的制定者和执行者，既要有强有力的科技团队，也要有善作善成的政策设计思维，更要有一流的执行力，应该投入大量科技资源给予农业支持[2]。相信有党委政府的坚强领导，有广大农业科技工作者的不懈努力，有广大基层工作者和“三农”战线的新农人不断探索，智慧农业建设思路会越来越清晰，发展成果也会遍地开花，加速实现农业现代化进程。