馬鈴薯信息化技術及其發展趨勢

李淑萍，李瑾，呂志輝

（云南農業大學經濟管理學院，云南昆明650201）

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馬鈴薯信息化技術及其發展趨勢

李淑萍，李瑾，呂志輝

（云南農業大學經濟管理學院，云南昆明650201）

摘要：隨著現代科學技術的高速發展，信息技術作為現代科學技術的重要組成部分也在推動著經濟的增長和社會的進步。在此背景下，我國農業開始了從傳統農業向現代農業的轉變。農業現代化的過程必須要依靠工業化和信息化的手段來完成，掌握農業信息技術，對于研究農業信息問題是十分必要的。目前，信息技術已經在農業的各個領域被廣泛的應用，農業信息化也已成為現代農業的重要標志之一。當然，馬鈴薯信息化也屬于農業信息化的一支，本文首先對馬鈴薯信息化內涵及其特征進行闡述，在此基礎上進一步分析了馬鈴薯信息化所利用的技術，最后論述了馬鈴薯信息化的發展趨勢，將信息技術與馬鈴薯生產二者有機的結合，從而找出一條馬鈴薯現代化發展之路。

關鍵詞：馬鈴薯；信息技術；發展趨勢

信息技術的實現主要依靠微電子技術、通信技術、計算機技術和網絡技術等。農業方面的信息技術的應用是實現農業信息化的過程，實質上是對傳統農業的改造，通過運用計算機網絡技術、3S技術、智能控制技術、通信技術等多種技術，來獲得農業相關數據信息，利用信息產業的發展加速我國傳統農業，提高農業生產效率、生產力水平以及競爭力，加快我國農業由傳統農業向現代農業轉變的步伐，從而實現跨越式的發展。

一、馬鈴薯信息化技術概述

1、馬鈴薯信息化技術概念

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一，屬茄科草本植物，具有高產、適應性強、分布廣、營養豐富以及耐儲藏等特點，是糧、菜、飼以及用于做工原料的多用型糧食作物。塊莖是所有禾谷類作物提供熱量最高的，在人民生活中占有舉足輕重的地位。馬鈴薯加工制品中，除薯條、薯片、全粉等食物之外，還可以加工成淀粉、葡萄糖、酒精等多種工業產品。所以，馬鈴薯產業的健康平穩發展，對于馬鈴薯主糧化背景下改善居民膳食結構、增加農民收入、提高全民素質以及帶動國民經濟相關產業發展具有重要的意義。

馬鈴薯信息化技術是指馬鈴薯信息的采集技術（傳感、遙測、遙感、及攝像、掃描技術）、信息的處理技術（信息識別、轉換、加工和存儲技術）以及信息模擬技術于一體的技術體系。包括信息基礎技術、信息系統技術以及信息應用技術三個層次，這三個層次相互關聯，缺一不可。開發馬鈴薯產業信息化技術是農業現代信息技術和馬鈴薯信息技術相結合的產物，是將馬鈴薯相關信息通過計算機信息采集、信息的存儲與傳輸處理、通信、網絡、多媒體、人工智能、物聯網、3S（遙感技術，簡稱“RS”；地理信息系統，簡稱“GIS”；全球定位系統，簡稱“GPS”）等技術在馬鈴薯產業領域的移植、消化、吸收、改造和集成的結果，是系統、高效地開發和利用馬鈴薯信息資源的有效手段。通過運用這些技術手段，能夠把馬鈴薯信息資源中有用的數據進行自動、快速、有效地采集并存儲起來，通過整理與分析，去尋找產業所存在的問題，繼而找出解決問題的方法。

2、馬鈴薯信息化特征

馬鈴薯屬于農業產業，與農業信息化特征有一定的共性，但也有所不同。

（1）馬鈴薯信息資源的充分的運用。農業的增長從主要依賴自然資源轉向主要依賴信息資源，馬鈴薯信息技術運用使馬鈴薯產業相關信息的獲得以及資源的利用更加方便、精細和快捷。通過傳感、遙測和識別等技術發展成為一種遠距離和測量的信息獲取技術，地球表面的相關馬鈴薯電磁波信息就會被多種傳感接收，然后對所接收到的信息進行掃描、攝影、傳輸、處理以及整理分析，將這些信息加以充分的利用。

（2）馬鈴薯生產基礎裝備信息化。微型計算機技術的發展使得馬鈴薯田間數據的采集與高效處理成為可能，因此，很多農業機械上運用傳感器與控制技術。隨著電子信息科技的進步，農業裝備具有智能化的特征，更易于相互通信，直到現在，技術裝備有著更多的創新技術，提高技術裝備作業的性能；節約成本，進行環境友好型農作；對作業過程中的精確操作；改善勞動者的操作條件以及精細農作的智能控制等。

（3）馬鈴薯生產基礎操作自動化。近年來，隨著科學技術的不斷更新與發展，農業的生產模式也隨之不斷的變換。使用網絡的聯機檢索育種者可以在任何時候通過電腦輸入新信息到數據庫，不僅可以得到自己所需農作物的相關信息，還可以將自己所知道的信息進行分享。比如栽培階段，自動化灌溉就很大一部分的實現了資源的節省與優化。要想實現農業現代化，發展高效農業、精準農業，灌溉管理自動化是其重要手段，可以實現水資源的有效利用。再如農作物土壤量以及生長動態，也可以運用自動化管理來優化資源的配置。收獲莊稼階段，運用遙感遙測技術，也能實現自動化控制。利用機器視覺技術來識別作物的顏色、形狀和大小，將信息反映到中央計算機。通過中央計算機的數據和情報確定作物成熟與否，如果成熟，便啟動收割機，實現自動化收獲莊稼。

（4）馬鈴薯產業經營管理的網絡化。所謂網絡化管理，是指將原本分散的信息通過先進的技術組建成一個網絡來進行管理的一種管理模式。馬鈴薯管理的網絡化也就是建立馬鈴薯信息管理系統，它是在農業信息化和農業現代化的基礎之上建立的基礎性工程。該系統采用先進的網絡技術，將收集到的馬鈴薯資源信息（包括馬鈴薯土壤、品種、氣象等信息）建立多種數據資源在內的馬鈴薯信息數據庫，使馬鈴薯信息智能化，通過對馬鈴薯信息數據庫進行全方位、多方向的交流與傳播，也就是具有瀏覽器功能的信息管理系統，從而提高馬鈴薯生產及其管理的科學性、系統性和實用性。

（5）馬鈴薯產業及相關產業的從事人員不斷增加。隨著農業信息化、自動化、網絡化的發展，從事農業的人員不僅僅是農村農民，還包括許多的技術人員以及企業家。由于信息化的發展以及許多高新技術的運用，馬鈴薯的選種育種、播種、生長以及收獲，越來越減少了人力的投入，增加技術的投入，且實現優質高產，因此，從事馬鈴薯相關產業的人員不斷增加。

二、馬鈴薯信息化技術應用

圖1全球定位系統構成示意圖

圖2地理信息系統構成示意圖

圖3專家系統結構圖

馬鈴薯信息化的技術體系是為馬鈴薯信息的獲取、處理、管理和應用提供方法和技術支持，主要以“3S”（遙感技術，簡稱“RS”；地理信息系統，簡稱“GIS”；全球定位系統，簡稱“GPS”）（見圖1、2）技術為平臺，以信息獲取和管理為手段，對馬鈴薯資源動態變化和總體發展狀況進行實時、準確、全面的監測、分析、評估，并提供預警和決策支持。重點發展領域包括馬鈴薯資源狀態與利用監測，農情動態與生產力監測，生態環境監測預警，綜合空間信息管理系統等。為了推動馬鈴薯生產的優質化、標準化、規模化和產業化的發展，將3S技術與專家決策系統（圖3）相結合，運用于馬鈴薯的生產，使得馬鈴薯生產效率更高，成本更低，決策更加科學。

首先利用3S技術對馬鈴薯種植地區進行實時監測，為專家系統的建立作數據上的積累。利用遙感與GPS技術對馬鈴薯種植區進行地形地貌與氣候條件進行信息獲取。播種期，利用3S技術實時監測，包括對土壤肥力、不同種植區的生態、種植密度、施肥的數量與時間、病蟲害的防治等。再將所得數據錄入地理信息系統，得出馬鈴薯種植區域相關數據，使得據此開發的專家系統更具適應與針對性。

引進國家農業信息化工程技術研究中心的專家系統開發平臺PAID4.0，該平臺采用“瀏覽器/Web/數據庫”3層網絡結構模型，以后臺數據庫管理為核心，在Web服務器上掛接服務構件，通過前臺瀏覽器管理和運行，運行速度快、穩定，便于系統管理、升級和維護。

馬鈴薯專家系統采用模糊加權產生式規則：

W1×P1，W2×P2，…Wj×Pj→Q，CF，T，Wj為加權系數，Pj為前提條件，Q為結論，CF為規則可信度，T為條件域值。前提條件P的真度設為m，公式為：m=∑Wj×T（Pj）；結論Q的真實度設為m'，公式為：m'=m∧CF，其中∧為交型運算。

推理機制為加權模糊推理，即當前提條件P的真度m大于T時，該規則被激活，得出結論Q及其真度m'，即結論可信度。根據開發平臺PAID的結構，開發出用戶界面簡單、明了、容易操作。單機版界面主要有基本情況錄入、智能決策、基本情況查詢、決策結果查詢和馬鈴薯栽培技術；網絡版包括決策（在線決策和高級決策）、專家論壇、在線答疑、馬鈴薯栽培知識、系統管理和幫助。

三、馬鈴薯信息化的發展趨勢

中國馬鈴薯產業的發展離不開科學信息技術，基于馬鈴薯信息化背景下馬鈴薯產業的發展是現代農業發展的一項重要產業，馬鈴薯信息化是馬鈴薯產業的一項重要內容，在中國特色農業現代化的帶動下，也是實現馬鈴薯現代化的一條重要途徑。我國馬鈴薯雖然總種植面積位于世界前列，但是單產水平不高，馬鈴薯信息化就是充分運用現代信息技術和信息資源，在馬鈴薯產業各個環節廣泛實現信息化管理與服務，不斷提高馬鈴薯單產水平和產業層次，加快馬鈴薯產業現代化進程。我國農業信息化建設的進程較慢，尤其是在薯類方面的應用，信息化水平有待大力提升。

1、智能化農業信息技術的延續發展

除數據庫、管理決策系統、專家系統這些人們熟知并且廣泛應用的農業信息技術之外，神經元網絡、機器學習、面向對象、多媒體及計算機視覺在農業中的應用日趨普遍。研究熱點包括各類媒體信息、數據表格、推理中間結果顯示、預制文本、路徑跟蹤和策略解釋等。從信息處理的環節上看，農業數據采集應用新的信息技術受到更多的關注。

2、不同類型技術在馬鈴薯中的交叉運用

專家系統由簡單向復雜發展，行業縱、橫向與其他信息技術結合是發展的必然趨勢。如RS、GPS、GIS與作物管理信息系統的結合、專家系統與模型的結合。GIS+GPS+

DSS（決策支持系統）的綜合作物生產管理集成系統，為馬鈴薯作物的播種、施肥、灌溉、病蟲草防治等實現精確管理提供技術決策支持。

3、進一步加強馬鈴薯數據共享中心的建設

我國數據中心的建設大大推動了科學數據的共享，但是距離現代農業建設的要求還相距甚遠。具體表現在數據來源少、質量差、數據資源不完整、更新較慢等。在數據的加工以及服務上還處在低級階段。而且大多數據都是小麥、玉米之類作物，馬鈴薯方面數據缺乏，對于2015年提出的馬鈴薯主糧化來說，數據更是很少、陳舊。所以加強馬鈴薯數據共享中心建設是非常有必要的，應該提供相關數據的匯集功能。

4、網絡技術與農業智能應用系統的結合

網絡信息資源將得到充分的開發，包括智能決策系統的網絡移植、區域性農業科技成果數據庫開發、農業市場經濟信息數據庫開發、區域性農業生產動態信息服務數據庫開發、農業科技政策及管理書籍庫開發、農業科技資源數據庫開發等等與智能產前監控、產中生成電子標簽、產后物流可追溯、市場、超市識別、手機電子標簽查詢以及網絡投訴全部集成化。

四、總結

雖然我國已將信息化技術廣泛地應用于農業領域，尤其是玉米、小麥等作物，逐步向農業現代化步伐邁進，但是我們應該清醒地認識到信息的集成技術水平應用還不夠高，基于今年提出的馬鈴薯主糧化政策，馬鈴薯產業領域更是有待重視和提高，馬鈴薯信息化技術水平不夠高，信息技術應用有限，還有待進一步地創新與加強。因此，在馬鈴薯產業中，應該進一步地擴大技術規模，引入國外先進技術，將先進的信息技術與馬鈴薯產業進行有機的結合，使我國馬鈴薯產業早日走上全方位、高水平的信息化軌道。

參考文獻

[1]趙春江、楊寶祝、李愛平等：網絡化、構件化農業專家系統開發平臺（PAID）的研究與應用[J].高技術通訊，2002（3）.

[2]廖桂平、官春云、陳社員：基于Web的油菜生產專家系統的研究與應用[J].農業系統科學與綜合研究，2005（1）.

[3]廖月霞、唐貴成：紫薯高產栽培技術關鍵[J].中國農業信息，2014（6）.

[4]李軍：農業信息技術開發原理與方法[M].北京：中國農業出版社，2013.

[5]胡林：農業信息技術與信息系統開發[M].北京：中國農業科學技術出版社，2008.

[6]張永成、田豐：馬鈴薯高產優質生理特性研究[M].北京：中國農業科學技術出版社，2012.

（責任編輯：曉彤）