智慧农业技术在榆林市温室大棚中的应用

李文洋 薛 浩 白艳艳

（榆林市农业宣传信息中心 陕西榆林719000)

智慧农业已经成为世界农业的重要发展方向，我国也高度重视智慧农业发展， 党的十九届五中全会首次在党的全会文件中提出建设智慧农业，“十四五”规划《纲要》及“十四五”国家信息化规划、“十四五”推进农业农村现代化规划、乡村建设行动实施方案等规划性、指导性文件，都把智慧农业摆在突出重要的位置，对推动智慧农业高质量发展，引领乡村全面振兴具有重要意义[1]。 近几年，榆林市积极推出智慧农业发展战略规划，现阶段取得了一定的成绩，但是给农民带来的收益有限。 榆林市设施农业面积约10 666.67 hm2，年产量约45 万t，产值达19 亿元，具有发展智慧设施农业的良好基础。 温室大棚管理应用智慧农业技术，可以全面获取作物生长环境数据、作物生长数据等信息，节约设施种植投入成本，提高农户收益。

1 智慧农业发展现状

1.1 智慧农业技术的概念

智慧农业是以信息和知识作为核心要素， 以物联网、互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术为手段，实现农业生产全过程的精准化和智能化，形成个性化服务的全新农业生产方式。 智慧农业发展是从农业数字化到农业网络化再到农业智能化的高级阶段，形成现代农业新业态[2]。 智慧农业强调通过运用智能技术提高人对农业系统的综合管控能力，使得农业生产过程方便快捷，改善农民工作环境，减少农民的体力劳动[3]。

1.2 榆林市智慧农业发展现状

榆林市位于陕西省最北部，西邻甘肃、宁夏，北连内蒙古， 东隔黄河与山西相望， 南与陕西省延安市接壤。 榆林市行政区划版图形似三角形， 东西最大长度309 km，南北最大宽度295 km，总土地面积42 920.2 km2， 是陕西省面积最大的地级市。 榆林市委、市政府高度重视蔬菜产业的发展，并将蔬菜产业作为榆林四个百亿级主导产业之一。 设施蔬菜是榆林蔬菜产业发展的重要组成部分， 也是榆林拓展巩固脱贫攻坚和乡村振兴的基础产业。

榆林市在2020 年事业单位机构改革时设立了榆林市农业宣传信息中心， 承担数字乡村和智慧农业建设职能职责。2021 年，榆林市启动数字乡村智慧农业综合服务平台建设， 探索信息化服务农业农村产业发展的路子。2022 年，榆林市农业宣传信息中心编制榆林市市级数字农业示范基地创建项目可行性研究报告，创建项目将建成“一个中心+三个平台+十个系统+N 个基地”， 包含榆林市农业农村大数据中心、地理信息GIS 应用平台、物联网平台、视频平台等。 榆林市在榆阳区、神木市、靖边县、佳县等县区开展智慧农业和数字乡村试点应用， 进一步提升农业农村智能化生产水平， 助推农产品品牌建设和市场营销， 提升智慧化行业监管水平和为农公共服务能力，并加快数字化乡村治理，赋能政府数字化转型，驱动现代农业发展和乡村振兴。

智慧农业技术是应用农业信息化系统管理，实现智能化、精准化、科学化的重要农业生产方式之一，目前在榆林市主要典型应用案例有以下几种类型。

1.2.1 大田智慧农业生产场景 榆林市平均年降水量约400 mm，水资源缺乏严重制约着全市的农业发展。 榆阳区鱼河农场立足马铃薯生产， 开展总面积213.33 hm2的智能水肥一体化项目，建设鱼河农场马铃薯高标准种植基地数字管理平台， 通过物联网环境设备数据采集、土壤指标监测、视频监控、智能水费一体化系统等，构建智慧管理体系，尤其在节水灌溉方面提质增效明显。 根据相关资料显示，亩均比普通滴灌节水37%，比漫灌节水60%，滴灌的水分利用率在85%以上，是大水漫灌的近3 倍；亩均节肥和减少农药使用20%， 土地利用率较移动式喷灌增加28%，亩均节本增效约950 元。

1.2.2 设施智慧农业应用场景 榆林市大力支持设施农业发展， 设施农业也是智慧农业发展中较为典型的应用场景， 神木市乐森生态农业园林绿化有限公司立足高品质果蔬苗木生产， 拥有标准化温室大棚8 座，通过利用物联网、大数据、4G/5G 等新一代信息技术，集成应用环境控制、智能水肥一体化、视频监控等设备， 对温室大棚进行温湿度控制、 智能灌溉、精准施肥等生产管理，大大提高了工作效率，省工省力。 榆林地区昼夜温差大，种植草莓、番茄等蔬菜对温湿度、光照等生长条件比较敏感，利用智慧农业技术使得农户准确掌握环境实时情况， 及时调整种植环境。 农户利用智慧农业技术实现了高产高质。在种植草莓时，一个温室大棚可预估增产19%，同时提高了果实商品率，连续坐果能力强，延长了果实采收期。

1.2.3 智慧畜牧业应用场景 榆阳区上河湖羊养殖基地占地125.07 hm2，建羊舍167 栋，上河湖羊养殖基地联合阿里巴巴集团打造全国首家数字化养殖场，配备智能化养殖系统，一是精准饲喂、智能环境控制。 通过利用物联网、智能控制技术等手段，实现对养殖场环境的精准控制，包括温度、湿度、通风、照明等多方面的环境参数。 同时，根据羊的品种、年龄、繁殖期等情况，实现对饲料的精准投喂。 充分整合物联网、大数据、智能装备等先进生产要素，实现了环境控制、精准饲喂、疫病防控、物流销售数据统计等功能。二是针对羊的行为的智能监测。通过智能视频监控系统、 智能传感器等技术手段， 对畜禽活动行为、进食喝水情况、运动情况等进行监测，实时掌握畜禽的行为状况， 实现对羊的疫病防控和科学的配种管理。 利用智慧农业技术赋能湖羊智慧养殖，工作人员效率提高了2.5 倍， 平均每人可饲养2 000 只羊，工作效率提高了150%，这样不仅解放了人力也控制了生产成本。

2 智慧农业技术在榆林市温室大棚中的应用模式

2.1 智慧温室大棚应用模式

榆林智慧温室大棚应用模型见图1。构建智慧温室大棚物联网管理服务平台， 依托部署在温室中的各种传感节点：环境温湿度、土壤温湿度、土壤酸碱度、二氧化碳、图像等，利用无线网络通信，实现种植基地生产环境的智能感知、智能操控、智能预警、智能分析、科学决策等功能，减少人工成本和农业投入品的投入，增加农民收益。

图1 榆林智慧温室大棚应用模型

2.2 智慧温室大棚系统功能

2.2.1 环境监测功能 一是利用各种传感器可以实时采集温室大棚内的土壤温湿度、 土壤pH 和地温、土壤养分、空气的温湿度、光照度、气体浓度等监测指标数据，并将数据进行分类记录存储，农业经营主体可通过物联网管理服务平台查看实时数据和历史数据，帮助其进行科学决策管理。 二是通过网络摄像头实时监测作物的长势情况和设备运转情况， 及时发现病虫害，为农户安全生产提供数据保证。

2.2.2 远程控制功能 温室大棚控制系统根据各传感节点反馈的实时数据信息与设置的阈值进行对比分析，当实时数据不在阈值范围内，控制系统启动相关设备（如：灌溉、卷帘、通风、补光），始终将温室大棚中的环境控制在最适合作物生长的条件下， 提高温室大棚的生产效率，减少人工成本的投入。

2.2.3 预警报警功能 农户提前设置好环境参数的合理范围， 当传感设备实时反馈的数据超出了设定范围，控制服务系统可通过手机终端、声光、可视化显示器等方式对农户第一时间进行警告提醒， 农户根据警告信息及时采取人工干预，避免设备故障，确保温室大棚安全生产，减少农户损失。

2.2.4 生产管理功能 智慧农业技术高级阶段最终是通过大量的数据，建立作物生长模型，达到精准化管理、高效率生产。 温室大棚管理服务平台可对水、肥、药等投入品使用数据及作物生长的环境数据进行记录存储，农户可根据分析平台记录的数据，达到生产全过程精准管理的目的，提高产品质量，增加收益。

3 存在的问题

3.1 对智慧农业的认识不够深入

一是信息技术专业从业人员缺乏对农业的了解，在实践应用时智能控制很难达到预期效果；二是农业新型经营主体对智慧农业技术缺乏认知， 农户的农业生产习惯、 文化素养等方面还不能满足智慧农业发展的要求； 三是农技人员对智慧农业技术的认识不够深入， 不少农技人员认为智慧农业就是农业自动化生产， 缺乏将智慧农业技术应用于农业产业全产业链的系统思维， 没有进一步建立农业生产中数据模型的思路。

3.2 智慧农业发展缺少项目支撑

发展智慧农业是促进传统农业向现代农业转型升级的重要抓手， 也是促进农业高质量发展的重要支撑。 当前政府投入力度不足，无重点项目支撑，导致榆林市在智慧农业和数字乡村建设上还存在一定的滞后性。 在设施智慧农业发展中当前生产管理过程大多处于自动化阶段， 还未达到智能化信息化生产管理阶段。

3.3 农村基础设施薄弱

目前榆林市农村宽带网络虽然都能到村， 但是还有一部分没有到农户生产基地，4G 网络覆盖信号不稳定，5G 基站在农村布局较少，并且农村网络费用相对较高， 给农户利用智慧农业技术生产管理带来了一定的困难。

3.4 经营主体应用的积极性不高

农业生产规模化是智慧农业技术进一步应用与推广的重要条件。 一方面由于经营主体的农田地块小、耕地细碎化问题突出，小规模生产在农产品价格和成本方面往往处于劣势，农户年收益较低，农户无力采用先进的技术和设备，不利于智慧农业的发展。另一方面，种粮农民往往存在增产不增收的问题，由于生产资料（水、肥、药）价格上涨、劳动力价格高、土地流转费用高等原因，导致农业效益低，农民对于进一步投资应用智慧农业的积极性不高。

4 对策

4.1 加强智慧农业顶层设计

智慧农业是一个系统的工程， 需整体上对全市的智慧农业发展进行系统规划。 重点围绕不同区域和产业规划一批智慧农业重点项目， 加强推广与示范，建立标准化模式。 市级政府需要结合各区域实际情况和当地政府的政策建议，整体布局，确定最终发展规划，针对主导产业链做出政策性的安排

4.2 引入社会市场资本，助力智慧农业发展

榆林目前智慧农业发展中建设的试验示范点大多都是基于政府的财政投入，社会市场参与度较低，但是发展智慧农业是一个巨大的系统工程， 需要充足的人力、大量的财力和物力支持。 如果单靠政府的财政投入，一方面造成政府的财政负担，另一方面也不利于榆林智慧农业高质量发展。 所以，榆林智慧农业发展必须引入社会市场资本， 政府制定相关优惠政策，加大招商引资力度，鼓励具有智慧农业技术和服务的企业涉足榆林智慧农业， 解决榆林智慧农业发展的技术和成本问题。

4.3 加强智慧农业示范点建设

加快建设具有一定的示范带动效应和推广应用前景，具有可借鉴、可复制、可推广价值的智慧农业示范点，加强宣传引导，营造良好的智慧农业发展氛围。 例如：将温室智能控制系统应用到榆林市温室大棚生产当中， 一方面提升了榆林市农业生产信息化水平，加快产业升级，有助于现代农业走上精细化生产的发展道路； 另一方面使大棚种植的更加科学和高效，改变了凭经验生产的方式。 通过直接调节大棚内的温、水、光、肥、气等诸多因素，真正实现了全年高产、稳步的精细化种植，而且省时省力省人工。 同时通过示范推广， 增强农户对智慧农业技术的进一步认识， 为指导和引导全市智慧农业的发展起到了良好的示范和带动作用。

4.4 加强智慧农业人才队伍建设

培养榆林市智慧农业发展的领军人才， 政府部门制定智慧农业人才培养和引入计划， 联合涉农高校、农业科研院所、农业高新技术企业等，开展智慧农业技术人员培养、技术交流等活动，一方面提升了农技人员有关智慧农业的技术水平， 另一方面强化了智慧农业科研成果的技术转化应用。 举办智慧农业培训班，加强对农业经营主体培训，培养爱农业、懂技术、会操作的智慧农业经营主体和人才队伍。