基于互联网的农业管理体系研究
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摘 要：随着“互联网+”技术的兴起，借助互联网和物联网技术为传统农业提供全面、实用、便捷的管理运营模式成为一种趋势。本文基于物联网技术提出“透明云”农场的概念，实现农业从种植、生产到销售、追溯的全过程、标准化、透明化管理。实践证明，利用“互联网+物联网”技术，可以实现农业的智慧化运行、农作物的标准化生产和农产品的透明化管理，对解决目前我国面临的“三农”问题、实现我国农村可持续发展意义重大。
关键词：透明云农场;互联网;物联网;农业管理;农产品追溯
随着“互联网+”技术的兴起和大数据时代的来临，通过互联网与传统产业相结合实现传统产业的精确化、数字化、智慧化管理，是新时期全球一体化背景下的发展趋势，已在国外尤其是发达国家得到快速发展[1]。基于物联网技术实现农业的良性发展是我国农业走向现代化的必经之路。国内外许多学者就数字农业、智慧农业等展开了大量的实践性研究。在前人研究的基础上，该文提出了“透明云”农场的概念，并基于“互联网+物联网”技术实现了农业标准化、透明化管理，为实现农业现代化发展打下了良好的基础。
一、“透明云”农场的提出
结合计算机、物联网和农业标准化管理等方面的技术，中华全国供销合作总社北京商业机械研究所研究了从农产品生产、种植到销售、追溯的全过程一体化农业管理方案，并在此基础上提出了“透明云”农场的概念。透明云農场（见图1）是基于互联网技术，集综合展示、农作物环境自动监测和信息管理等功能于一体的大型信息服务系统，实现了农场农作物从监控、预警到调控、追溯的透明化全过程管理和标准化、优质化生产。从软件功能上，该系统由物联网传感系统、数据采集与预警系统、生产管理与调控系统、信息追溯与评估系统、标准化生产及改进系统等子系统组成。
（一）物联网传感系统
运用无线传感器获取精确的作物生长环境信息和生长信息，可以帮助农民及时发现问题，并且准确地捕捉发生问题的位置，从依赖于孤立机械的生产模式转向以信息技术手段和软件为中心的生产模式，促进了现代农业的转型升级。
（二）数据采集与预警系统
运用客户端实时查看采集到的土壤的温湿度、盐分以及空气的温湿度、二氧化碳和光照等实时数据。通过一系列的传感器、集线器将数据传送给网关，网关将数据融合处理后传送给服务器，服务器端将数据进行解析处理之后存储于数据库中，至此客户端便可以查看到实时的数据。通过收集特定病虫草害发生的外在因素（如空气温湿度、土壤温湿度、气象条件等），利用计算机软件建立模型，这样就能对该病害或虫草害的发生进行预测报警，提前采取防治措施。
（三）生产管理与调控系统
基于时间驱动和条件驱动的任务管理系统，结合大家多年的认证经验和自己开发的认证管理体系流程，为从事规模化生产的农业企业提供标准化生产管理流程，实现工作任务的自动创建、分配、跟踪与管理，实现农业生产高度规模化、集约化，提高农产品产量和质量。对于用户摸索出的成熟生产管理流程，其还能通过流程分享商店进行有偿授权，让实用、科学的农技得到最大限度的推广。农业精细化管理，有效节水、节肥和节药，使整体资源消耗显著降低。通过透明云平台长期收集到的各种农作物的生长所需的各种环境信息，利用传感器数据存储、数据查询、数据分析、数据挖掘，结合认证标准化体系建立起一套标准的农作物生长模型。实现对农业生产环境的立体化全方位监控，指导农业工作者科学种植，科学预测农业生产，提高农业抵抗灾害、减少灾害的能力，大幅度提高农业生产效益。
（四）线上线下服务系统
线上电商平台、供销e家;线下通过分散集中式的销售运营站点实现农场农产品的销售，包括物流系统。“透明云”农场，就是对线上销售进行维护管理、动态跟踪，对线下站点进行统一调控管理。
（五）信息追溯与评估系统
农业信息服务是为农业生产相关方提供相关企业档案、农资档案、农产品追溯档案等信息的服务[2]。系统根据标准化流程记录以及规范种植过程中的化肥和农药使用情况，记录农产品各个生长关键时期的图片形成溯源档案。按照批次为每一批农作物生成独立的安全质量档案，通过条形码及二维码给产品包装进行标识，实现对完整业务链的全程监控，最终使消费者能够通过手机客户端扫描产品包装上的二维码来实现农产品全程溯源。
（六）标准化生产及改进系统
为保证企业产品的质量以及生产和加工过程符合规定要求，根据统一标准专门研发认证系统，实现办公自动化、信息化，减轻认证受理员、检查员、审核员的工作负担，提高工作效率，保证消费者和认证产品生产者的利益，并有助于增加消费者的市场透明度。通过对产地的标识管理来提高认证产品在市场上的地位。运用大数据理念、技术和方法，解决农业或涉及农业领域数据的采集、存储、计算与应用等一系列问题。通过对气候、土壤和空气质量、作物成熟度，甚至是设备和劳动力的成本及可用性方面的实时数据的收集和预测分析，有助于做出更明智的决策，实现农业精准化发展。
二、基于“互联网+物联网”的农业管理系统研究
在传统农业中，人们获取农田信息的方式很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力[3]。而通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息。“透明云”农场通过利用传感器、集线器、数据采集器、计算机平台、数据库存储等硬件以及软件技术，对农产品数据进行采集、传输、处理、存储与反馈，实现农作物与管理人员的双向管控、线上平台与线下站点的双重服务。中华全国供销合作总社北京商业机械在与重庆市江津区供销合作社的合作中运用了“互联网+物联网”技术，开发了一系列产品，对“透明云”农场展开了一次良好的实践。
（一）系统介绍
1.硬件整合支架
为提高系统适用性，本项目分别针对大面积农田及温室大棚设计了不同的硬件整合支架。大面积农田具有需监测范围较大、野外环境较恶劣、设备易丢失损坏等特点，故在设计中选择地笼式固定，预先将地笼及主杆埋进泥土后浇筑水泥，待水泥成型后固定成功。此固定方法稳定、耐用、适合农村环境，能满足项目需求。温室大棚相对空间较小、整体环境可控、设备安全可保证，故在设计中选择移动三脚架，在三脚架上安装总控制箱、各种传感器及监控摄像头。三脚架安装简单、较为灵活、成本较低，适合在温室大棚内进行使用。 2.总控制箱
总控制箱作为核心部件，连接了电源、传感器、摄像头、互联网接入等模块。总控制箱箱体材料具有耐高低温、抗鸟虫、防腐蚀、防水等性能。
3.摄像头
在对农田进行监测的过程中，为提高设备使用率、降低成本，摄像机需具有可获取360°全方位实时影像的功能，故选择球机（球型摄像机，见图2）作为设备的摄像机。
4.传感器
本项目利用农业物联网传感器系统，对农田中的空气温度、湿度、土壤温度、湿度、光照强度、PM2.5、土壤盐分和土壤氮磷钾元素含量等参数进行监测，也适合现代农业温室大棚的长期监测。
由于农田昼夜温差、土壤湿度均较大，蚊虫较多，整体环境较为恶劣，容易对传感器的转换集成电路造成损害，影响传感器功能。为保证传感器正常工作，需對传感器进行妥善封装。综合考虑，选择利用热塑管（利用其热收缩性对电路进行保护）对传感器集成电路进行封装，保证传感器的正常工作。
5.“透明云”农场数据采集
“透明云”农场数据采集是整个项目比较重要的一个环节，用户可以通过客户端实时查看采集到的土壤温湿度、盐分以及空气温湿度、二氧化碳和光照等实时数据。通过一系列的传感器、集线器将数据传送给网关，网关将数据融合处理后传送给服务器，服务器端将数据进行解析处理后存储于数据库中，至此客户端便可以查看到实时的数据。
6.Linux服务器
Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，相比Windows操作系统，将服务器部署在Linux将会更加稳定、安全、高效。常见的Linux版本有RedHat、Ubuntu、CentOS等。CentOS是基于Red Hat Enterprise Linux（收费昂贵但口碑极佳）的源代码再编译出来的免费版，因此不仅继承RHEL优越的稳定性，还提供免费更新，因此在服务器提供商、中小型公司中装机量几乎是最大的Linux发行版。作为服务器，目前CentOS市场占有率位居第一。因此，本项目选择更优越的CentOS作为服务器部署平台。
（二）成果展示
通过对农作物生长环境的检测，实现对农作物生长数据的采集传输与处理，并结合农作物病虫害防治模型和农作物生长模型对其进行灌溉、施肥作业，实现农作物的良好生长。通过电商销售平台和线下站点进行农作物的销售，并在本系统中实现线上线下的综合调控、实时指挥。通过对农作物种植、生长、销售全过程的追踪溯源，实现对农产品质量的全程把控，保证农产品安全。此外，根据农产品生长状况与外界环境的耦合分析，实现农作物的标准化生产管理;根据系统对线上线下销售平台的实时监管，实现农产品的标准化物流管理，通过上述一系列追踪监管，实现农业的自动化、智慧化和透明化生产管理。
三、结论
通过将互联网和物联网技术运用到农业管理中，本文提出了“透明云”农场的概念，研究一套农作物种植、生长、销售、追溯和标准化管理系统，并取得了良好效果。随着我国社会的不断发展和现代科技的不断进步，通过互联网技术实现农业的数字化、高效化、智慧化和透明化将成为未来农业发展的方向。如何通过新兴的技术解决传统的问题是摆在政府机关、科研院所甚至整个社会面前一个宏大的课题。本文针对农业现代化做了初步的探索，为我国农业未来的发展指明了方向。
参考文献：
[1]成石.发达国家在农产品追溯方面的经验[J].商业现代化，2011（Z1）：18.
[2]黄激.物联网环境下农产品追溯系统构建研究[J].农业与技术，2013（1）：23-24.
[3]赵文颖，周修理，邓铭辉.农产品质量与安全追溯系统的研究与应用[C]//中国农业工程学会2011年学术年会论文集，2011：1761-1767.
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