时间:2023-12-05 18:08:47
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇数字化农业种植范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
由于历史、观念和技术等方面的原因, 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距,已远远不能适应农业的科技进步。近些年来, 自动化的研究逐渐被人们所认识, 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如,把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来, 应用于传统农业机械, 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验(如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化)的开发与应用情况, 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术,如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用,英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展,从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。
1.已有的农业机械及装置的部分自动化控制
自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上,成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机,它利用计算机控制电功加压机构,能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制,是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。
1.1应用于拖拉机
在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置, 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。
1.2应用于施肥播种机
根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置, 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。
1.3应用于谷物干燥机
不受外界条件干扰, 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时,自动掐断燃料供给的装置。
2.微灌自动控制技术
我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年,全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2,其中喷灌面积80万m2, 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域,我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备,总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法,建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统,可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。
[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2016)12-0208-01
以陕西礼泉县为例,礼泉县是我国优质苹果的主要生产基地之一被誉为“中国苹果第一大县”。 但是在生产方面还存在着效率和产品数量、质量不足的问题,而自动化技术能够有效的提高生产效率、稳定产品质量、明确生产周期、节约成本等优点将成为农业机械制造的最终目的。
1 自动化技术在当今农业机械化生产中的积极作用
自动化技术区别与机械化的不同在于自动化既节省了人的体力劳动,又取代了部分工作对人脑作业的要求。具体的还有以下六点长处:
1.1 使产品产生了质的飞跃。自动化控制系统让机械严格按照设计要求进行施工,排除了控制者由于自己主观能动性对产品造成的不利影响,能够提高产品单位质量,减少产品的次品率。
1.2 由于自动化设备进行着持续不断的生产同时满足较低的失误率,使之生产过程短生产效率高。
1.3 自动化生产加工系统可以根据具体数量的需要,快速调整生产线,不延误产品效率。
1.4 自动化生产的节奏短、频率快,这样能够大幅提升生产效率,同时在达到不间断、高产出的情况下,能够较大的降低了生产产品所需要的成本。
1.5 自动化设备由于使用了先进的技术,能够全面具体的对产品进行生产加工,这些都是现代科技包括导向、调整、改进、检测以及视觉体系带来的优势。确保了产品在生产方面的万无一失。
1.6 自动化的生产很大程度上缩短以往的生产周期,减少次品数量,使企业单位提高了交货速度,交货速度的提升大大加强了企业对市场的掌控力,能够根据市场所需生产出相应的产品数量,而不是以往的生产过多,从而减少流动资金的异常。
2 自动化技术在农业机械制造中还存在一些问题以及礼泉县的特殊化
2.1 关于农业机械制造业的发展程度较低,与一些发达国家的生产制造业相比不能望其项背,缺乏自己的核心技术,特别是在自动化这个方面,少有自主的品牌,而且水平都偏低,自动化机械制造能力偏低,农业机械化普及率更低,复杂的架构,昂贵的价格,这些都是自动化技术进行实施和普及的绊脚石。
2.2 自主创新能力的低下,大大减慢了农业机械制造自动化的步伐,大多数农业机械制造企业在当今智能化和数字化遍布全球的今天,依旧薄弱不堪,很多高精尖的生产设备还在萌芽和探索之中,一部分的应用也是依靠国外进口或者与外企合作。
2.3 关于礼泉县所面临的问题。很多果农思想比较守旧,接受新事物太难;技术网络不健全,缺少发展自动化技术宣传和发展的网点,很多人都是中专毕业,能够进行大学学业且学习农业技术的人才太少,思想落后;苹果产品结构不合理,容易造成产品滞销。
3 针对自动化在如今农业机械生产中的巨大作用我们采取以下措施
3.1 就是所谓的信息流自动化。计算机技术是信息流自动化的前提,在计算机系统的掌握下,包括产品的原材料供给、产品设计、产品工艺、如何生a和整体库存的把握甚至信息集成化都一应俱全,关于生产的任何相关信息都能够按照要求,准确快速的进行每一步事先安排好的流程。实现信息流自动化的主要方式是:计算机集成制造系统(CIMS)集成计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)各单元的信息,这些都对产品数据进行了统一化标准化的加工。信息流自动化的采用能够从核心上针对以往农业机械生产周期长和信息沟通闭塞,从根本上解决了过去生产工艺落后的弊端,对产品设计和编制效率的提高起到了至关重要的作用,从而确保了生产效率的进一步提高和产品工艺的进一步完善。
3.2 关于生产作业自动化。生产机械的自动化包括加工过程自动化、物料存储和输送自动化、产品检验自动化、装配自动化和产品设计及生产管理信息处理的自动化等,无需人工进行操作。自动化设备需要较高的资金投入,但就是企业单位来说产品质量和工作效率都得到了保障,一本万利。
3.3 物流系统自动化。物流自动化包括运输自动化、仓储自动化。关于运输自动化,无论前期生产所需要的原材料、工具,还是后期的制成品都需要一个完善的运输线路和运输工具,在运输这些物品的过程中,运输的效率直接关系到机械产品的生产和加工。而运输自动化满足了能够让整个运输体系高效的运行,让整个流水线能够快速反应,迅速作业。无论是原材料的调配还是半成品和成品的运输都不会得到延误。将生产流水线所需要的一切有效地运输到特定地点。包括运输设备自动化、控制装置自动化和单机自动化装置一些特殊的自动化系统还包含自动分拣、筛选、投递等;关于仓储自动化,建设了运输和储存为一的体系。能够更加快捷的调动生产以快速创造企业值,进行资金的回流,以便做出下一步的经济和生产决策。
就礼泉县出现的问题,有以下几点策略;对果农进行有效的培训,加快技术网络的基础设施建设,做好自动化技术的宣传和推动,政府发挥宏观职能,给予大学生返乡提供良好的政策并鼓励发展农业技术人才,更好的去实现自动化在农业机械中的应用。加大对农村的资金和技术人员的投入。
结语
自动化技术的应用能够更好的适应礼泉县农业机械制造的发展,使苹果第一县更早的进入现代农业的行列之中,降低生产成本,提高生产效率,促使礼泉县的苹果高质高销,促使经济产业的发展和快速升级。
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)07-0213-02
从传统农业方式向数字化现代农业方式过渡阶段,在农业生产过程中占据重要作用的是温室大棚的数字化和智能化,它能最大限度地改变粗放的传统农业生产经营方式,并大幅度提高温室大棚的生产功效和产量、质量,推进农业信息化进程的飞速发展,实现“手机或者电脑也能种地”的宏伟蓝图。
在我国农业种植中占比重较大的是温室大棚种植方式,这样可以极大地丰富人民群众的日常成活消费水准,而传统的温室种植也可以实现这个目的。但是由于传统种植方式无论是对作物的种植还是对生长环境的控制基本凭借经验和感觉来实现,导致温室种植的效率、产量和质量不够高。
对温室大棚采取数字化的智能监控可以免除棚内种植的作物受空间和时间的约束,可以全年没有间歇的种植和收获,获得的农产品产量高、质地优良。根据温室大棚种植作物的高投入和高产出,以及高效益的特殊生产方式,结合不同作物不同时期的生长需求,对温室内的环境参数进行适当调控,可以提高作物产量、改善质量,极大提高农产品的经济效益。
1现阶段温室大棚的国内外现状
随着我国农业现代化程度的不断提高,要求农业生产必须高效产出,因此提高农业设施的科技含量是当前农业发展的重中之重。依据我国“十二五”发展规划纲要和“农业农村信息化”发展规划要求,为实现农业生产产业化经营模式的尽快推进,最大程度的提高农业生产的智能化、数字化程度,必须尽快全面实施数字化农业智能监控系统进行环境数据采集和控制,为实现“智慧农业”或“数字信息化农业”提供契机和动力。将数字化环境监控系统应用在温室大棚的环境信息采集和监测、生产意外情况预警、设施环境智能调控和农作物长势诊断等领域,可以大大提高农业生产的效率和产量,使得传统的粗放农业大棚生产方式得到极大改进,为农业生产数字化程度的提高提供高效、科学、合理的依据和支持。
而我国现阶段的传统种植经营管理模式,大部分都是依靠种植者摸索经验和感觉来实现作物生长期间的通风遮阳、灌溉加湿、温度调节等各项指标,需要消耗大量人力,实时性差,生产效率低下,一旦判断有误或偏差大就会造成资源浪费或者产量减少。也有一部分温室大棚简单的实现了数字化但成都不高,只能够进行基本的温度、湿度采集,然后根据采集的数据人工实现环境调节,如浇水、遮光或通风等,无法完全实现数字化、智能化。
而且即使实现了智能温室环境监控系统,仍然存在很多问题。例如对于使用有线传输的场合,当温室大棚面积较大时,布置的采集信息点也较多,因此铺设的线路也是错综复杂的,这样的情况对于使用和维护都带来一定的难度,受到很大程度的限制;其次大部分的通信都是采用有线传输,在温室内部温度高、空气潮湿,土壤和空气具有较强的腐蚀性,容易损坏通信电缆出现故障,使系统的可靠性降低。
国外的数字化温室大棚监控系统程度较高,随着在斯坦福大学召开的基于Internet的远程监控诊断会议的成功举办,基于Internet的远程监控诊断示范系统被开发并得到了制造行业、计算机行业和仪器仪表行业等多家公司的大力支持。随着网络技术的不断发展,数字化程度较高的控制系统不但在工业领域得到较大的发展,也逐渐的渗透到农业生产的各个领域。而我们原来采用的传统监控系统不够精细和高度数字化,已经无法满足国家社会发展步伐对现代化农业生产的精细要求,因此人们也越来越认识和重视到数字化监控系统在农业生产中的巨大作用,监控系统也发生了很大的改变,正在向远程监控逐渐过渡,这使得农业远程监控自踊生产成为现实。
2数字化温室大棚的实现总体方案研究
近年来,我国数字化农业技术取得了一些进展,主要表现在:农业传感器微型化、农业灌溉智能化、实时监控农作物生长、农业信息可移动化、农产品质量追溯化等已成为主流。这得益于农业生产信息化技术的成熟和发展,尤其是农产品种植、加工智能化技术的应用。
国内关于农业园区应用物联网技术的相关研究主要涉及温度监控、光温智能控制、精准灌溉等方面。如,浙江大学等单位对农业物联网信息感知、传输和应用等方面进行研究,主要涉及智能化程度、肥水利用率及农产品安全等问题。取得了一系列成果。但总体来看,数字化技术在农业生产中的集成应用研究还比较少。本文提出构建完全数字化的生鲜农产品产业基地,该基地基于总线技术集成,由统一的信息系统进行集中管理和统一调度,充分运用物联网和现代信息技术,加强数据处理及控制,合理布局传感器(温度传感器、湿度传感器、养分传感器、土壤成分传感器等),实现完全数字化。
一、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的实施意义
1.加速信息化。农业发展越来越受到信息技术的影响,信息化成为我国加快实现农业现代化的必然选择。随着物联网技术和农业信息技术的广泛应用,现代农业高速发展,新的农业科技革命即将到来。
2.提高数字化。数字化有利于发展我国自主产权的农业高技术体系,对于我国在世界范围内新的农业科技革命中占有一席之地,以及提升我国农业科技在国际上的整体竞争力,具有战略意义。
3.提高生产效率。传统的手工劳作、粗放型、分散型农业产业模式已不适应时展,我国经济进入规模经济时代,设施的效率决定了生产的效率,也体现了生产力的发展水平。
4.节能减排。精准农业在高新技术的基础上,充分利用现代信息技术,成为现代农业的一种先进生产形式和管理模式。为能自动感知、获取并分析作物生产的环境因素实际存在的时间和空间差异信息以及实现自动诊断和监测,确立起按需投入,在技术上和经济上可实施的应对方案,对物联网技术提出了系统化的理念和技术要求。
二、生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统的构成
如图1所示,基于物联网技术的生鲜农产品产业园区的数字一体化精准管控系统,主要包括设备执行层、通讯层、调度监控层和信息管理层等四个层级。整个管控系统由计算机管理调度系统(中央控制系统)、水肥一体自动控制系统、自动通风控制系统、无线传感器系统、卷帘控制系统、诊断与监测预警系统等六个子系统组成。
1.计算机管理调度系统(中央控制系统)
生鲜农产品产业园区数字一体化精准管控系统,是在系统总体规划的原则下,为实现农产品种植基地的智能化、数字化、精准化管控而进行的计算机软、硬件系统设计,在信息自动化统一软件平台的基础上,结合农作物生产经验,开发农产品种植系统,采用面向对象的分析、设计和开发手段。充分考虑系统的柔性,并为系统的全面集成留有接口。
系统由管理层信息系统集中管理和统一调度,在监测与预警系统的监控下获取数据采集层下各类型传感器所提供的作物成长环境的物理参数,如:空气温湿度、土壤水分含量、PH值、CO2浓度等,再经通讯层传输到管理层中央控制器,农产品种植系统对感知的信息进行融合处理,智能对比适宜农作物生长的最佳环境变量,并形成完整的按需配给策略,由通讯层到达发出控制指令的具体分管控制器,完成对农作物的按需供给,保障农作物的健康成长环境。
整个管控系统形成了一整套完全智能化、数字化和精准化的管理理论和实践方法,对智能并联调度系统、诊断与监测预警系统、水肥一体化精准管控系统等新技术模块进行了研究应用。
系统结构分为四个层次,即:信息管理层、通讯层、调度监控层和设备执行层。其中,计算机系统始终贯彻整个系统的运行中,从整体调度到具体信息的收集与传输、指令信息的下达,涵盖信息管理层、通讯层、调度监控层的所有业务以及设备执行层的大部分业务,上联中央控制系统,下联设备执行层。
系统硬件模型,如图2。
2.水肥一体自动控制系统
水肥一体自动控制系统是一项现代农业新技术,该技术可以精确控制灌溉和施肥的数量与时间,以微灌系统为基础,根据农作物的需水需肥规律及土壤状况,运用计算机技术自动对水和肥料进行调配和供给。
在滴灌、渗灌、微喷灌等工程节水的基础上,通过布置在田间的水分传感器、养分传感器、土壤成分传感器等多种类别传感器,测得土壤各指标的基本状况,经传感器将信号传到电脑,再由程序智能指导灌水施肥。
由于系统没有非常复杂的运算,需要低功耗和具有较强抗干扰性,因此采用单片机作为自动控制中心模块,用来处理灌溉区的信号输入等工作。由于水灌溉自动控制系统对水位的控制精度要求不高,将自制水位传感器安装到要求的液位,直接感知液位信息。由液位信息控制电磁阀,从而实现精准施灌。系统中的很多资料需要长期保存,同时需要在系统断电时仍能保存信息,根据自动控制系统以及用户信息存储大小需求,选用双备份磁盘阵列为该系统的存储设备。
水肥一体自动控制系统包括两大类。即叶面施灌和根系施灌,前者采用喷雾头施灌,后者采用滴灌。
系统将各种农作物的特征需求数据、种植历史经验数据、专家知识等集成、组构、融合,编制成生鲜农产品种植专家系统,将测定的实时信息与生鲜农产品种植专家系统的参数对比后,可计算出灌溉时长、施加肥液时长和肥液配比等值。控制程序得到开始工作指令后立即运行,系统运行过程的数据均可查阅。系统主程序流程,如图3。
3.自动通风控制系统
自动通风控制系统综合性能优于传统通风系统,可以自动调控风机转速与风量,感应空气品质,从而改善空气质量,提高通风安全,实现运行管理智能化。该系统主要由智能中央控制子系统及空气品质感应子系统等组成,还包括通风管道、可调节的风口末端及数字化节能风机等。
4.无线传感器子系统
WSN(WirelessSensorNetwork,无线传感器网络)由多个部分组成,其主要构成:无线传感网络基础设施、网络应用支撑层和基于该网络应用业务层的一部5y.等,参见图4。将WSN应用于培养种植农作物,可提高农业数字化水平。其工作原理为:在监察区域设置大量廉价的微型传感器,通过传感器感知并收集所需监察对象的信息,这些信息经过处理后发送给观察者。
5.卷帘控制系统
当前使用的温室大棚卷帘机大部分存在安全隐患,其主要原因是动力源为现场人工送电,不论温室中是否有劳动任务,管理人员都必须到现场操控设备,造成了时间和人力资源的浪费。
为解决上述问题,可以通过自动远程控制,实现卷帘机的升降,不仅可以减少安全隐患,而且降低劳动强度,提高效率。其主要做法为.在设备中嵌入一个模块,利用处理器的指令控制来实现GSM系统的短信息服务。该方法实施方便、操控简单、成本低,有较高的应用率。
6.诊断与监测预警系统
在农作物种植基地采用诊断与监测预警系统,主要针对系统中关键设备的开关和运行情况进行监测,发现异常情况并及时处理,从而尽量避免损失的发生。
为了加强监测和预警,该系统设计并充分应用无线结构健康监测试验仪器。基于成本和便捷性,该仪器主要应用ISM(IndustrialScientificMedical)频段,这是因为:ISM频段耗能低、成本少,组网方便且无需授权申请,非常适合无线结构的健康监测使用。其覆盖范围,如图5。
1建设数字化植物教学标本园的必要性
高等农业院校多设有植物标本园,承担植物育种学、植物生产学、药用植物学、药用植物栽培学、中药资源学、中药鉴定学、药用植物育种学等课程的实验教学、教学实习、毕业实习等教学准备任务以及为教学、科研提供和保存种质资源的任务等[3],在实践教学中起着不可替代的作用。传统的实物标本园受开放程度有限、学校距离标本园路程远、雨天等恶劣天气条件无法观察和学生放假时间错过植物的关键生长季节等条件的制约,很多学生无法进行定期田间诊断,无法对不同植物的关键生育时期做全面的观察、记录;对中药资源与开发专业学生来说,大家关注它的药用部分比较多,其他组织却了解较少,中国的中草药资源非常丰富,单单靠我们在学校的标本园中种植显然不能满足教学需要;教师在课堂教学时很难用语言形象地描述某些时期的形态特征,教学效果不好。针对以上问题,我们认为建设数字化的植物教学标本园势在必行。
通过计算机网络系统和各种现代化教育技术与手段建设数字化植物标本园,可以为教学提供丰富的在线学习资源,学生可以不受时间、空间、天气等条件的限制,进行全时空的实验预习、复习和实践;建设数字化植物标本园,为课堂教学提供大量具有针对性、灵活性和适用性的教学资料,教师也可以随时调用其中的资源用于理论和实践教学,使得教学更有效、更有条不紊,大大提高教学效率和教学效果。建设数字化植物标本园,对丰富教学内容,促进教学改革,提高教学质量,实现教育技术现代化起到积极作用,对于提高大学生的综合素质和创新能力具有重要的意义;对于推进教育教学改革的深入发展,加快素质教育,创造教育的实施具有非常大的意义。
2数字化植物教学标本园的建设内容
目前中国科学院建立了中国数字植物标本馆,它的彩图库只是将采集来的干标本拍照到网络上,为用户提供一个方便快捷获取中国植物标本及相关植物学信息的电子网络平台[4]。农学实验材料典型性的内涵很丰富,既有静态的外形特征和部位之分,又有动态的特性和时间概念的变化[1]。我们要构建的数字化植物标本园包括每种植物的根、茎、叶、花、果实、种子等的照片(旁边带有文字描述);主要植物主要生育时期的图文资料、视频讲解;不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的介绍的视频音像资料等。具体内容如下:
(1)建立谷类作物、豆类作物、薯芋类作物、油料作物、纤维作物、糖料作物、嗜好料作物、绿肥饲料作物、药用植物九大类500余种植物的根、茎、叶、花、果实、种子的图片库,并附有文字描述。丰富了以往瓶装浸渍标本、盒装干植株标本、瓶装干种子标本的内容,展示方式更鲜活,更接近实物,使得教师的教与学生的学更直观、更形象。
(2)制作主要植物各生育时期的视频音像资料。包括小麦、玉米、水稻、花生、大豆、棉花、甘薯等作物各生育时期动态过程的视频音频资料。在传统的实验教学中,教师在讲解作物生育不同时期、穗分化进程时,只能依靠挂图、幻灯片等,非常抽象,学生只能靠教师的讲解加上想象来理解,常常达不到预期教学效果[5]。有了主要作物各生育时期的视频音像资料之后,教师可以生动、直观地给学生讲解,学生学习也更有兴趣。
(3)制作介绍不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的视频音像资料。不常见植物主要有在当地种植面积比较小的作物,如杂粮作物、药用植物等,这些植物在教科书上介绍较少,学生了解较少,将这部分植物纳入数字化植物教学标本园建设项目中,有利于开阔学生的眼界,增长学生的见识。
(4)制作数字化小麦种质资源库。小麦种质资源是小麦育种的物质基础[6]。作物标本园每年都种植小麦种质资源材料,同时也会保存部分材料,但在种植或保存的过程中,难免会发生变异,部分农艺性状会发生改变,因此,为了保持种质资源的典型性,将种植材料的生长发育习性、产量性状以及植物学特征等方面的主要性状进行图文描述并网络化运行是很好的途径。
(5)建立检索系统,便于网上、查询信息,实现学生自学和教学互动。该系统要界面友好、使用方便,检索词要有近义词、同义词查询功能,如输入“小米”可以查到“谷子”的内容,输入“地瓜”可以查到“甘薯”的信息等。
3建设数字化植物教学标本园所需条件和数据来源
建设数字化植物教学标本园是一项长期的耗时耗力的复杂系统工程,需要各方力量协同完成。既需要专业基础过硬的师资力量和充足的资金支持,又需要丰富的现场材料和专门人员充足的时间。数字化植物教学标本园建设离不开专业教师的参与。专业教师是教学、实践活动的主导者,他们熟练掌握本专业知识,对于各种植物的时期、特点的把握具有权威性,这是教学资料准确与否的根本。还要有既了解专业知识又能熟练掌握视频制作、数字化数据库技术的双专人才。建设数字化标本园需要数码相机、摄像机、数据处理软件等仪器设备,必须有充足的资金支持方可实现数字化。建设此标本园还需要丰富的现场材料,我校现有校内作物标本园10亩,药用植物标本园10亩,园艺实验站140亩,学生实训田5亩,科技示范园、教师科研田400余亩和10个校内外实践教学基地,为数字化标本 园建设提供了丰富的植物资源。另外,还要有一支拍摄队伍,根据各种植物的生育规律制订相应的拍摄计划,分组安排拍摄汇总资料。农学院有两个学生社团:植物科技协会和中药协会。前者是全国优秀社团,我校的A级社团和特色社团,也是学生自我学习植物科技知识、开展植物科学研究、开发利用植物资源的学术性社团组织。后者是新兴社团,是学生自我学习中草药知识、开发利用中草药资源的学术性社团。这两个社团在专业教师的指导下分期分批开展工作,在人力和时间上提供了保障。
建设数字化植物教学标本园数据库是个庞大的工程,为了尽可能多地搜集资料,需要多渠道搜索。首先,从校内的作物标本园、药用植物标本园、园艺试验站、教师科研田、校内外实践教学基地等搜集材料;其次,从互联网搜索相关材料充实到数据库中;再次,就是从图书馆找相关书籍,有些图片资料也可以应用到该数据库中。搜集到资料后,由相关专业教师检查、汇总、整理,最后形成成熟的数据库。
4结束语
建设数字化植物教学标本园是一项长期工程,是传统标本园在时间、空间上的延伸,为多媒体教学提供了基础性材料,为数字化实验室建设提供了素材。数字化植物标本园的建设,能有效地解决实物标本园开放程度有限、学生在田间观察时间少、学生放假时错过一些植物生长的关键时期的问题,能有效地解决中药专业的学生只认识中草药的药用部分而对于生长在大田里的中草药植株却叫不出名字的问题,能大大丰富教师的课堂教学资料。对丰富教学内容、促进教学改革、提高教学质量、实现教育技术现代化会起到积极作用。
参考文献
[1] 陈灿,罗莉华,金小马.管好作物标本园 培育典型实验材料[J].实验室研究与探索,1998(3):74-75,77.
[2] 王芳,李滨,郭兴启.农业生物学实验教学中心网络信息化平台系统的构建[J].高等农业教育,2008(4):57-59.
一、前言
我国作为一个农业大国,农业产量在我国经济结构中占有一定分量。随着科学技术的不断发展,人们生活品质的提高,我国农业科技化也变得尤为重要。温室大棚能够让农作物在适宜的环境下生长,使农作物脱离了自然环境的限制,满足了人们对各季农作物的需求。传统的人工测量方法,无法准确实时测量影响农作物生长的温度、土壤湿度、空气湿度,二氧化碳浓度、光照度的数据,劳动强度大且效率低。数字化温室大棚管理系统基于单片机技术结合数字技术、无线通信技术能够准确测得数据,及时调节环境,减少人工管理带来的损失。
二、工作原理
1. 硬件技术
a.系统控制核心采用ATMEL公司生产的AT89C51,主要模块有:测量模块,人机交互模块,Wi-Fi模块。系统结构示意图如图1所示:
b.针对温室大棚内几种重要的环境因子测量,选用不同的传感器获得准确的数据。
传感器选择如下:
环境温度实时测量:DS18B20温度传感器
空气湿度定时测量:DHT11
土壤湿度定时测量:土壤湿度传感器模块
二氧化碳浓度定时测量:二氧化碳传感器浓度模块
光照度定时测量:BH1750FVI
c.为了实现各个设备之间的无线连接,选用2.4GHz的WIFI模块来进行无线数据传输。
2.相关设备的控制
各种对温室大棚内环境因子具有调节作用的被控制设备的控制采用弱电控制强电的方法来进行控制。
3.软件技术
系统实践前首先进行功能模拟测试。采用Proteus进行单片机和电路仿真,程序文件采用Keil C51编写,将程序文件导入虚拟单片机中进行系统的仿真与调试。
三、工作流程图
工作流程图如下图2所示:
四、数字化温室大棚管理系统的优势
1.数字化温室大棚管理系统的所有设备之间采用无线连接,安装和拆除方便,无需对温室大棚结构做特殊改动,减少安装成本。
2. 采用多点检测,统一管理,覆盖范围广,减少因个别区域出现异常而导致的误操作。
3. 提供友好的人机交互界面,可根据不同作物设置不同的温湿度范围,提高了系统的适应能力。
五、结语
数字化温室大棚管理系统进行一体化检测监控和管理,成本低廉,适用于城乡中小规模的温室大棚,有效的解决了传统人工控制的缺陷,节省了大量的劳动成本,具有较强的实用性。
中图分类号:S126
数字化农业的主要目标是建成融数据采集、数字传输网络、数据分析处理和数控农业为一体的数字驱动的农业产前、产中和产后的管理体系,实现农业产前、产中和产后的数字化、网络化和自动化。“数字农业”的根本目的是以最节省的投入。获得农业各个方面运作效率的提高,减少天灾的约束,提高农业的经济效益、社会效益和生态效益。数字化研究已经初步建立了我国数字农业技术体系。加速农业生产由传统、粗放、经验型向智能、精准、数字化方向的转变,为垦区农业信息化的发展起到示范、引导和推进作用。
1互联网的农场经济统计数字化系统构建
农场经济统计数字化系统数据库的研究,是在数字农业网的信息系统框架内的探索和实践。设计的用户界面清晰,操作简易方便,可以直接为农业生产提供数据查询、统计分析等功能服务。
1.1系统目标
系统目标是明确系统应该完成的主要功能,并确定这些功能由哪些业务对象完成。经过反复的示范基地调查与探讨,结合垦区各农场数据统计的现状及发展,以建边农场为依托,确定农业管理信息系统的系统目标:①统计资料多终端输入到数据库中,表间相关联的字段的统计自动生成,以防止数据的出错及冗余,可进行数据的上报;② 农业经济统计各种指标数据填报后,系统能实现数据查询与分析;③通过下载选择的指标数据,基于主成分分析等方法获得一些综合指标,结合基本数据统计分析,明确各指标的相关关系和综合指标的增长状况,以此来优化资源配置,服务于我场各级领导进行分析评价和决策。
1.2信息系统开发语言的选择
系统开发语言采用ASP脚本语言。ASP语言是一种服务器端基于Web脚本语言,可以视为HTML、SCRIPT和CGI结合体,其程序编写较HTML更为方便灵活,程序的安全保密性比SCRIPT好,运行效率也比CGI高。
1.3系统功能
(1)数据显示模块:主要方便用户查看浏览数据,当数据记录较多时,提供翻页显示,用户可通过滚动条查看数据。
(2)数据修改模块:主要完成数据的编辑修改。
(3)数据统计分析模块:通过主要完成数据的统计与分析工作,数据统计方面要求表间的合计字段自动生成,数据上报后,可进行有关数据分析工作,如,得出不同统计指标按年度的统计散点图、柱形图和纵向各指标的发展趋势,以及不同指标某年度的增长率,从而进行横向的比较。
1.4数据库构建
系统中采用微软公司推出的Access数据库,该数据库是基于Windows的桌面关系数据库管理系统,它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块用来建立数据库系统的对象;提供了多种向导、生成器、模板,把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化;通过表间关系和建立查询范围的设置,就可以实现各表同步工作,把搜索指定范围的全部表中所得到的统计资料呈现在界面。此数据库的优点在于它可扩充修正和便捷的查询功能,在数据输入后如果发现错误或者需要添加数据,操作简易,为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便,也使得普通用户无需了解太多的编程语言就可以完成大部分数据管理的任务,有利于在示范区大面积推广。
2农场经济统计数字化系统的功能实现
2.1 系统主界面
本系统是为农场相应管理部门和农场主提供服务的平台系统。界面主要是从部分信息的保密性和数据库的安全性方面考虑,禁止非授权用户进入后台管理,从而防止非授权用户对系统数据库的破坏。系统的人口界面决定了该操作人员是否有权使用该系统进行操作以及该用户在操作过程中可以使用哪些功能。该模块的主要功能是对整个农场所有经济统计信息进行浏览以及通过用户登录功能模块进行系统的管理,并记录下系统的访问量。
2.2 系统显示功能实现
系统使用者在系统主页点击链接就可以浏览相关的信息。
农场经济统计数字化系统数据包含各方面的信息,种类繁多,这些信息在整个系统运行过程中是在不断的变化,因而对这些信息的管理(包括增加、修改和删除)是必不可少的。各种信息在进行增加、修改、删除操作时须进行审核,信息审核主要检查用户的权限是否有此权利对数据库进行操作。有此权限才给予通过,否则不能赋予信息的增加、删除和修改的权利,在审核通过之后才把数据写入数据库中或从数据库中删除。同时系统把用户的操作过程信息写入系统日志中。
2.4 系统数据分析功能实现
统计与分析是农场的一个重要的管理内容,要求系统能对各年度指标的统计量进行统计与分析,可以点击超链接实现这一功能,得到用户基本统计分析的数据和图表通过服务端口实现。通过下载用户所选择的一些统计指标数据。利用单机版统计分析软件,获得综合分析指标数据传给用户,实现基于用户的综合分析功能。
3农场经济统计数字化系统的推广运用
通过调查、报表获得农场经济发展的各项经济统计指标,本文利用Access技术创建数据库实现数据存储,利用基于ASP技术开发的动态网站系统,实现经济统计数据的网上查询、创新性的采用散点图、求出经济增长率等方法以直观、具体的效果展示农业经济投入和经济增长的比例关系,基于主成分分析等方法获得一些综合指标,该系统集成现有技术,突破了农业数字化研究中单机版系统现状,实现了网络下多终端指标共享。
农场经济统计数字化系统的推广应用将成为农场经济的“剂”。通过农业推广人员对此系统的推广,为农场主和管理者提供了先进的获得信息渠道方式,使其对建边农场的农业经济现状有客观、正确的认识。辅助生产经营者选择合理的种植业结构,优化生产要素的投入,适应农产品市场竞争,提高种植业经济效益,同时,可以进一步了解农场主和管理者的需求,为该系统的进一步开发提供合理的目标。
今后的农场经济统计数字化系统研究中,将对各农场的其他系统进行全面覆盖连接。逐步形成一些标准的农业经济统计信息资源仓库。并能实现资源共享,为决策部门安排农业投资,及时、准确、经济、全面地搜集所需信息,调整农业经济活动提供进一步的支持,在系统推广中帮助农场管理者提高科学文化知识和实际生产技能,促进职工自我发展能力的提高。增加农场职工的经济收入。
参考文献:
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数字农业(digitalagriculture)就是用数字化技术,按人类需要的目标,对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。其本质是把信息技术作为农业生产力要素,将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引入农业,通过计算机、地学空间、网络通讯、电子工程技术与农业的融合,在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制,使农业按照人类的需求目标发展。
有的学者认为[2],数字农业是“数字地球”在农业领域的延伸。正如“数字地球”的概念一样,数字农业这一概念体现了数据和技术的综合集成。数字农业可以有广义和狭义之分。广义的数字农业,即信息化农业,包括农业要素(生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要素等)、农业过程(生产、管理、储运、流通等)的数字化、网络化、自动化以及智能化,形成数字驱动的农业生产管理体系。狭义的数字农业,是以农业空间信息机理为基础的、以“3S”技术为支撑的农业系统空间信息技术体系。
事实上数字农业是一个学术性很强的综合概念。近年来,与数字农业技术体系有关的理论基础和应用技术研究,已经成为主要发达国家发展高新技术农业的侧重点,成为极其活跃的科技创新领域。数字农业是一项集农业科学、地球科学、信息科学、计算机科学、空间对地观测、数字通讯、环境科学等众多学科理论与技术于一体的现代科学体系,是由理论、技术和工程构成的三位一体的庞大系统工程。数字农业是对有关农业资源(植物、动物、土地等)、技术(品种、栽培、病虫害防治、开发利用等)、环境、经济等各类数据的获取、存贮、处理、分析、查询、预测与决策支持系统的总称。数字农业是信息技术在农业中应用的高级阶段,是农业信息化的必由之路;农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果。实现农业农村现代化、保障我国的食物安全、全面建设小康社会的关键在于推动农业科技的发展,创造条件进行一次新的技术革命,促使传统农业向现代农业转变,促使粗放生产向集约化经营转变。可以预言,数字农业及其相关技术的快速发展和推广应用,必将成为新世纪农业科技革命不可缺少的重要内容,必将推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展,在带动广大农民致富和全面建设小康社会中发挥越来越重要的作用。
2存在的问题
2.1农业信息化水平较低
收集信息、处理信息、传播信息的软硬件设备与网络体系不健全;已开发的大量农业经济信息系统、农作物病虫害数据库、作物品种资源管理数据库系统、农业土壤系统分类数据库系统等大多不涉及空间维度,难以适应当前对空间数据信息的需求;对于来源多种多样、格式也不尽相同的各种数据的实时性、地域性、综合性处理还需作出很多努力。
2.2农业信息化意识和利用信息的能力不强
一方面,许多基层农技人员和广大农业从业者,知识老化,整体素质有待进一步提高,对于利用现代技术,收集、处理、利用农业信息的意识和能力不强;另一方面,农业信息加工处理的技术人员缺乏,当前,就连最基本的能够及时、准确地提供农产品供需信息,对网络信息进行收集、整理,分析市场形势,回复网络用户的电子邮件,解答疑问等方面的人才也不多,更谈不上能够满足数字农业发展对于人才的需求。
2.3农业信息化效益不明显
数字农业还刚刚起步,在国内总体上尚处于探索阶段,实用性、普遍性的技术应用还很少,直接带来的经济效益还没有很好地显现出来。
2.4农业信息数据的管理和标准化工作有待进一步加强
地理信息系统(GIS)以及其他农业信息管理系统为了完成某种分析工作所要求的各种农业数据往往格式与结构不同,而且往往掌握在不同的管理部门或研究机构中。因此,未来建立在网络上的农业地理信息系统要具备获取和分析分布式存储数据的能力,也就是说我们要使所谓的WebGIS能够协同处理来自不同组织和机构的农业数据。
3建设数字农业的基本设想
随着经济社会的快速发展和科技进步,台州在数字网络建设、原始数字化数据积累、数字化信息采集及其处理等方面的工作已有一定的基础,起动发展数字农业不仅是必要的,而且是可行的。借鉴许多学者的研究结果[4,5],提出建设台州数字农业的基本设想,就是要在台州已有农业信息化建设成果基础上,建立可视化的台州农业地理信息系统,构建直观形象的农业信息管理与辅助决策视频体系,实现农业信息的现代化综合管理、分析、共享和,彻底改造台州传统的农业管理模式,全面提升台州农业工作的信息化和现代化水平。
3.1整合已有的农业信息
在国家、省级信息基础设施建设的基础上,以各级农业部门为依托,建设中央一省一市县信息骨干网络系统,形成一个功能完善、性能优良的农业综合信息网络系统,并与其他网络互联,成为一个全方位的农业资源和经济信息网络系统。
3.2信息表达要直观、形象,并要实现信息系统的联网
由黑龙江八一农垦大学、黑龙江省农垦科学院和黑龙江农垦总局友谊农场等单位合作的这一试验项目,近日已经作为“数字农业技术研究与示范”项目的重要组成部分,被科技部正式批准列入国家“863计划”。
国家“863计划”的具体安排是,从2004年开始,在友谊农场建立1万亩数字化农业技术示范区,应用精准农业技术和保护性耕作方法进行生产,其目标是比传统农业提高生产效率20%、提高经济效益15%以上,3年内辐射推广面积达到10万亩。
一场“重塑北大荒农业”的宏伟行动,由此拉开了帷幕。
在这里看到了明天的农业
2003年10月1日,记者随同黑龙江八一农垦大学教授、“数字农业技术研究与示范”课题组牵头人王智敏驱车600公里,专程来到友谊农场五分场二队查看大豆收获情况。
友谊农场是我国改革开放后,第一个率先引进当时具有世界先进水平的美国迪尔公司成套农机设备的农业现代化示范点,曾经创下了劳均生产20万公斤粮豆的劳动生产率,因而为黑龙江垦区乃至全国广大农村实现农业机械化和农业现代化起到了示范和推动作用。此次引进美国凯斯公司的精准农业关键技术与装备进行试验示范,也可谓重任在肩。
王智敏教授目不转睛地看着谷物联合收割机上的自动产量监测仪,当每公顷2400公斤的平均产量终于显示出来时,老教授深情地说道:“这一成绩是献给建国54周年的一份礼物。”
从表面上看,2000亩试验地块与其他地块没有什么区别。实际上,这里应用精准农业技术与装备进行的作业与传统的耕作方法已经有了根本区别。
作为数字化农业的核心成分,精准农业是综合应用现代化高新科技的高效农业模式。它把预先采集到的农田土壤和农作物生长环境、生长状况的地面和空间信息,经过专用的计算机软件进行处理,利用全球卫星定位系统对这些信息进行空间定位,利用智能化专家系统、决策支持系统和与之配套的现代化农业机械设备,准确地进行田间灌溉、施肥和喷洒农药等作业。
友谊农场五分场场长高文举指着架设在厂部办公楼上的全球卫星定位系统地面纠偏装置自豪地说:“方圆30公里都在它的监控之下。有了这一装置,我们农场的农业现代化可以说又迈出了一大步。”
精准农业“精准”在哪里
有关专家认为,实现农业的数字化和信息化,必须从精准农业技术起步,精准农业是未来数字化农业的雏形。那么,精准农业“精准”在哪里?
农作物的生长发育过程是以单体形式存在的,科学的管理方法应当考虑单体的生长发育要求,实施合理的需要物料量(如化肥、农药等)的投放,做到“按需分配”。传统农业受科技发展水平限制,田间管理均以地块为单元进行,难免造成施肥量超过需要量、过剩的肥料流失污染环境或是投入量低于需要量、影响作物产量潜力发挥的情况。
精准农业技术的核心是缩小管理单元面积,提高耕作精度,从根本上解决了传统农业的这个问题。其管理单元面积能够以米级计算,根据不同单元内的土壤和作物生长特性,确定物资的投放量,使农事操作做到定位、定量、定时。
实施精准农业技术的主要设备有:全球卫星定位系统接收装置;带有卫星定位接收器、天线和产量监测设备的谷物联合收割机和产量图软件;带有卫星定位接收器的土壤取样设备、土壤化验设备、地理信息软件;农业专家系统、数据库、决策系统软件和计算机硬件设备;带有卫星定位接收器、自动控制器的拖拉机、变量施肥播种机、变量喷药机等智能化自动控制的农业机械。
精准农业技术的发展首先得益于海湾战争后GPS军用技术的民用化。1993年,精准农业技术首先在美国明尼苏达州的两个农场进行试验,结果当年用GPS指导施肥的产量比传统平衡施肥的产量提高30%左右,而且减少了化肥施用总量,经济效益大大提高。
在发达国家,精准农作体系已经试验应用到小麦、玉米、大豆、甜菜和马铃薯的生产管理上。到1995年,美国约有5%的作物面积不同程度地应用了精准农业技术。近年来,不仅美国、加拿大、澳大利亚等发达国家对精准农业技术的应用非常重视,而且巴西、马来西亚等发展中国家也开始试验示范和应用推广。
推广数字农业必须依托“国字号”
由于数字化农业必须以高科技装备和大型农业机械为依托,投入成本高,目前人们普遍对其推广前景不抱乐观态度。对此,黑龙江八一农垦大学副校长汪春说,我国数字化农业的推广之路,关键在于实现国产化,降低投入成本。
我国是一个农业大国,推进农业的现代化,提高农业的竞争力对从根本上解决“三农”问题非常重要。
1999年~2003年,国家农业信息化工程技术中心在国家计委的支持下,率先在小汤山开展了精准农业的示范研究,在一些关键技术上取得了重要突破。经农业部批准并直接投资550万元,黑龙江八一农垦大学精准农业研究中心从2002年开始,在黑龙江垦区友谊农场进行精准农业田间试验示范,取得阶段性成果,农业数字化的研究和推广工作取得了良好的开端。
问题在于,整个项目实施过程中,进口成套机械设备耗资近五百万元,占该项目资金的90%以上。汪春说,设备投入过大,是制约数字化农业推广应用的重要因素,尽快实现国产化是必由之路。
可喜的是,经过了近十年的努力,我国在与数字农业相关的关键技术研究开发方面取得了一定成果。从2004年开始,黑龙江垦区自行开发研制的部分精准农业设备将被投入试验应用。
汪春表示,眼下我国实施精准农业技术应采取引进示范、消化吸收、创新国产化的技术路线,应因地制宜,分期、分批地推进,逐步提供生产服务。同时,从国际上成熟的变量施肥控制技术入手,自行研制配套的变量技术与装置和机具,使科研成果尽快转化为现实生产力,投入到农业生产过程中。
黑龙江农垦总局农机局副局长陈必安说,加快国产化步伐,一是要因地制宜,加强区域型精准农业技术国产化研究。二是要加速农业技术装备制造业如机械、电子、液压等行业的技术进步和革新,尽快生产出质量高、适用性强的国产精准农业技术设备,以满足不同农业区域的农业生产技术要求。三是要尽快使我国北斗定位系统投入民用,逐步消除对国外全球卫星定位系统技术和设备的依赖。
2004年春节刚过,黑土地上的积雪尚未融化,王智敏教授便匆匆赶往友谊农场部署今年的试验工作。“数字化会给北大荒农业插上奋飞的翅膀。”王智敏说,“随着数字化农业技术不断成熟,提高作物产量和降低生产成本还有很大的空间,综合经济效益将逐年增长。”
数字乡村不仅是乡村振兴的战略方向,也是建设数字中国的重要内容[1]。山东省在《数字山东发展规划(2018-2022年)》和《山东省乡村振兴战略规划(2018-2022年)》政策文件中明确提出实施数字乡村战略,互联网在乡村的快速普及和大数据技术的应用使城市和乡村联系越来越紧密,城乡联动、融合发展在技术上成为可能,但数字乡村建设才刚刚起步,城乡数字鸿沟仍然存在,还有加大的趋势,鉴于此,开展基于“互联网+”的山东省数字乡村发展路径研究具有很重要的理论和现实意义。
1山东省数字乡村发展现状
近年来,山东省数字乡村发展迅速,主要表现在以下四个方面:1.1数字基础设施全面提升。随着“宽带山东”战略的深入实施,数字基础设施支撑能力得到稳步增强,国家超级计算济南中心运算速度和综合技术水平位于国内前列,全省所有城区、行政村实现了光纤全覆盖,城乡家庭互联网接入能力基本达到100Mbps,乡村数字基础设施也不断的得到完善,但乡村信息基础设施支撑能力亟需增强,农村尤其是偏远山村,因其居住分散且基础设施差,导致网络建设成本很高,运营商无法收回成本,不愿意建设农村网络,设备商提供商也不愿意花费精力进行农村网络创新方案的研究,物联网、云计算、大数据、移动互联等技术在农业领域的应用还不广泛。1.2电子政务建设深入推进。全省政务服务平台基本实现互联互通,各服务平台的核心业务信息化应用加速,“一次办好”改革全面推进,基本实现了公众和企业网上办事“一号登录、一站受理、一网通办”[2],全省政务信息系统集成整合共享工程明显提升了政府数字化管理和服务水平,但在农村,电子政务治理还比较薄弱,公共服务的数字化建设还需稳步加强。1.3信息惠民水平大幅提升。在数字山东的带动下,智慧城市建设全面推进,农村宽带建设已普及,信息进村入户工程成效初显。在教育、医疗、养老和社会保障等各个方面的信息惠民政策宣传和普及、信息服务平台的使用及惠民水平都得到了大大提高,形成了城乡共享的优质教育文化资源,缩小了城乡之间的差距。1.4农村数字发展环境持续优化。“互联网+”和市县级大数据服务平台的建设,使农村数字化发展环境持续优化,农业信息技术成果越来越多的得到转化和推广应用,但是不同地区之间差距明显。鲁西南是淘宝村集聚区,菏泽市淘宝村、淘宝镇数量位居全国前列,从地区分布来看,开展跨境电商的村主要位于沿海地区,特别是拥有外贸传统的城市,如青岛市等。同时电子政务标准及规范体系不断完善,网络空间法治化取得积极进展,显著提升了网络安全防护和处置能力[3]。
2山东省数字乡村建设存在的问题
2.1城乡数字化鸿沟进一步拉大。在城乡二元经济结构和社会结构下,城乡“数字鸿沟”是山东省数字乡村战略亟待解决的核心问题[4]。传统意义上的城乡“数字鸿沟”集中体现在基础设施配套和公共管理措施上。调查统计结果显示:缺乏网络设备与上网条件、缺乏文化知识与上网技能两者相互作用和影响,共同构成了制约数字乡村建设的瓶颈[4]。由于城乡经济发展水平和受教育程度存在很明显的较大差异,城乡居民的互联网理念和对信息知识的应用就存在着较大差异,城乡“数字鸿沟”不断以新的形式呈现,其更多的是体现在对信息技术的掌握、理解和使用上,阻碍了农村培养数字化生产力的进程。还有一些地区在引导搬迁、撤并村庄时忽略网络设施和信息服务完善,促使了新的城乡“数字鸿沟”的形成。2.2农村信息失联、情感失联、财富流失及空心化严重随着城镇化进程的加速,中青年农民都选择进城务工,留守儿童、留守老人、留守妇女也逐渐增多。随着信息技术的快速发展,留守儿童、老人和妇女对现代信息技术和智能设备的应用很少,导致了乡村的信息失联以及情感失联。大量中青年农民的进城,使得农村土地也被大量闲置起来,无人耕种,加剧了乡村财富的流失,乡村空心化严重。这是现代化和城镇化的必然产物。2.3农村数字化发展水平各地区不平衡。目前,我省农村数字化发展各地区很不均衡,发达地区与一些偏远、落后的地区农业农村信息化水平差距较大,农业信息技术成果转化和推广应用比例差距也比较明显。淘宝村的出现,破解了农村信息化的难题,缩小了城乡数字鸿沟,如:滨州博兴县、菏泽曹县和郓城县等、青岛市即墨等淘宝村数量都位居全国前列。2.4农村数字化基础设施建设相对滞后。我省农村数字化基础设施建设取得了很大的进展,但我省移动宽带用户、固定宽带家庭普及率等指标扔低于全国平均水平,在种植养殖、加工、集配、运输、仓储、营销、支付、消费等整个流程的数字化设施建设还比较薄弱,产地仓、冷链物流、信息网络、购销网点等方面的建设还需加强,智能电网、智慧交通、智慧物流、智慧农业建设任重道远。另外农村的互联网理念淡薄,缺乏网络设备与上网条件、缺乏文化知识与上网技能也是影响数字乡村发展的一个重要原因。2.5缺乏专业的人才培养机制和平台。在农村数字化建设中缺乏专业的科学技术指导和技能培训,没有完善的培训机制和管理机制。虽然在农村开启了社区教育实验,取得了一定的成绩,但有些数字化学习平台的构建还不完整,学习资源不丰富,根本无法满足学习者的需要。另一方面部分村民没有电脑和智能手机,不会上网也限制了数字化学习平台的使用,而且绝大部分人上网只是娱乐,对学习农业新技术不感兴趣。2.6乡村治理和公共服务数字化水平比较低。“互联网+党建”工作开展不到位,村干部老龄化严重,党务、村务、财务不能实现网上公开,乡村现代化治理能力进程缓慢,“互联网+政务服务”不能实现乡村覆盖,缺乏“一门式办理”“一站式服务”的综合服务体系,乡村治理能力和体系亟待加强。数字技术和信息化建设带来的在线诊疗和在线教育等公共服务发展缓慢。因此利用互联网技术加强乡村综合治理能力,提高公共服务的数字化水平,使村民真正获得数字化带来的便利,是数字乡村建设的重要内容。
3山东省数字乡村建设的发展路径
3.1加强乡村数字基础设施建设,大力发展数字经济。建设数字乡村首先要加大基础设施建设,优化资源配置,各级政府部门应响应《数字山东2020行动方案》,积极推动“百兆乡村”建设,统筹推进移动和固定宽带网络的IPv6发展,推动智慧广电网络建设,支持培育和引进开放的国家农业农村大数据中心和农业农村观测网络基础设施和应用体系[5]。继续加快物联网、大数据、人工智能在整个农业生产过程中的推广和应用,大力发展农村数字经济,推动农业领域的产业数字化、数字产业化发展进程,提升产业数字化水平,实现传统农业向数字化农业的转型。3.2加快建设数字政府。在基础建设的同时还应加快建设数字型政府,加强各行政部门的数据共享和业务协同办理,力推政务服务“一次办好”,并进行机制和体制改革,推进线上线下政务服务一体化。地方政府做好促进农村数字经济发展的制度供给工作,建立或者健全一套适合当地农村数字经济发展的促进政策,特别是要制定出一套适合当地农村电子商务发展的优惠举措,补足数字经济发展所需要的制度体系,营造适合数字经济发展的良好制度氛围。同时,协调各级政府部门,为农村电子商务服务主体提供必需的物质和资金支持,以此来引导和激励当地的数字经济发展。3.3消除城乡“数字鸿沟”,建设幸福乡村。首先,加强乡村信息化教育,培养信息化技术人才,把握好“互联网+农业”的发展机遇,利用现代科技建设数字乡村,使农民得到更大的收益,愿意留下来,不断提升农民的获得感、幸福感、安全感是数字化建设的重中之重。利用数字化、现代化设备来实现智慧农业的可持续发展。其次,鼓励农民积极接触和参与到农村电商中去,彻底打破农民信息贫困锁定的藩篱,为农村数字经济的发展注入活力。不断丰富乡村网络内容,构建数字乡村新系统,不断完善乡村信息化建设和农村数字产业,让更多的农民就地就业,使农民获得幸福感,改善农村信息失联、情感失联及财富流失等问题,建设幸福乡村,利用互联网和大数据技术真正缩小城乡“数字鸿沟”,助力农村数字化建设的全面开展。3.4加强信息化人才队伍培养。专业化信息人才的紧缺是数字乡村建设亟需解决的重大问题,已成为制约数字农村发展的重要因素,而本土农民是建设数字乡村的内生动力。首先,以本土农民为主,培育新型职业农民。目前由于城市化进程的发展,农村进城务工人员越来越多,农村中种地的人大量减少,大量的土地进行了流转,集中到少数人手中,形成了农业规模化、集约化发展的趋势,因此,在发展农村数字经济的同时应提升农民的信息化素养,积极培育实现智慧化农业的新型职业农民。其次,加强专业人才队伍建设。利用好各种培训平台,让农民成为懂信息、懂数据、懂技术的新时代农民,提升乡村信息化水平,进而推进数字乡村建设。再次,建立健全人才培育、引进及激励机制,为各类人才到农村创业提供政策支持和良好的发展环境。3.5构建乡村大数据平台。山东省大多数农村地区的数字信息服务平台建设以及平台的信息资源的收集、加工、传输、服务不健全,涉农电商的发展空间十分有限。需要政府制定相关政策、规划发展乡村大数据平台,整合数据信息资源,加强乡村信息资源的共享、兼容和公开,利用“互联网+”模式建设具有乡村特色优势的大数据系统,借助大数据促进数字乡村的快速发展。3.6数字乡村文化建设。在加强数字化基础建设的同时,还应加强数字文化建设,提升村民的信息化素养,尤其是乡村传统文化是农村数字化建设的灵魂,以无形之力推进着乡村数字化的进程。首先,改变文化宣传方式,除了采用传统的公告栏外,还可采用微博、微信、网站等各种形式实现农村各项政策和事务的线上宣传,在乡村营造起良好的信息化氛围。其次,在培育新型农民的各种培训中,加入传统文化的元素,使农民在接受先进的农业技术和理念同时,提高自己的文化素养,逐渐提高村民的数字化素养。最后,利用新闻网站、学习强国及各种媒体平台,宣传数字农村的建设,讲好数字乡村故事,形成全社会共建共治共享数字乡村建设的良好氛围。3.7建立健全数字化乡村治理体系。在乡村政务工作和乡村治理中深化数字化建设。首先:利用互联网技术加强基层组织建设,农村领导班子应改变传统思维,改变意识,从思想上树立农村信息化的观念,不断学习国家以及山东省关于农村数字化建设的相关政策和文件,并积极落实到位。其次:将农村的各类资源纳入到乡村大数据平台,实现资源的优化整合和数字化管理,建立“一门式办理”“一站式服务”的综合服务体系;再次:积极开展“互联网+党建”工作,定期开展党员信息化学习和培训,鼓励党员带领群众一起发家致富,探索农民在线交流议事模式,激发农民参与决策的积极性。最后:开展“互联网+政务服务”,真正实现党务、村务、财务的网上公开,推动形成积极互动的农村基层自治体系,建立健全数字化乡村治理体系。
4结语
目前我国正处在乡村振兴的关键时期,山东省将数据和信息融入乡村振兴全过程,统筹推动城乡信息化融合,加快推动山东数字乡村建设,使网络信息化在全省农村社会的影响不断扩大。论文在分析了山东省农村数字化发展现状的基础上,深度挖掘乡村数字化发展中存在的问题及原因,并有针对性的提出了农村数字化发展的路径,以期助力乡村振兴的发展。
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