農業重大病蟲災害智能化監測預警網絡建設探析

國棟 楊久濤 于玲雅 朱軍生 李敏敏 黃渭 王同偉

摘要? ? 為提高農作物病蟲監測智能化水平、切實保障農業生產安全，山東省著力推進農業有害生物智能化監測網絡建設，推動農業有害生物監測預警向標準化、網絡化、可視化、模型化、智能化邁進，取得了顯著成效。本文系統總結了山東省智能化監測預警網絡建設的思路、做法及成效，分析了存在的問題，提出了發展對策，以期為提升重大病蟲監控能力提供參考。

關鍵詞? ? 農業重大病蟲害;監測預警;網絡建設;做法;成效;問題;對策

中圖分類號? ? S431? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）07-0141-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

病蟲測報是植保防災減災最基礎性的工作[1]，是政府決策、科學防控、減量增效、提升農產品質量水平、改善生態環境的根本依據和前提。

近年來，由于全球氣候變暖、農業結構調整、耕作制度變化以及高產優質品種的推廣等原因，農作物病蟲害的發生變得日趨嚴重和復雜，病蟲害監測預警的難度也在加大。因此，提高農作物病蟲監測智能化水平、推進病蟲測報技術進步迫在眉睫。

山東省圍繞深化農業供給側結構性改革、推進農業綠色發展和高質量發展的根本要求，立足農作物重大有害生物監測預警與防控的公共管理和公益服務職能，扎實落實“預防為主，綜合防治”的植保方針，推行“科學植保、公共植保、綠色植保”的理念，著力推進農業有害生物智能化監測網絡建設，推動農業有害生物監測預警向標準化、網絡化、可視化、模型化和智能化邁進。

1? ? 智能化監測網絡建設總體思路

結合國家植保工程和山東省病蟲監測預警能力建設項目，加強智能病蟲監測設備的推廣和應用。在全省構建一個符合病蟲測報物聯網架構的集智能監測終端設備管理、自動監測數據采集、人工數據采集、監測數據挖掘分析、病蟲發生預測模型建立、病蟲發生分布地理信息系統、預警信息發布、測報工作管理以及病蟲發生遠程診斷和會商的病蟲監測數據分析系統。全面提升山東省病蟲測報工作智能化和信息化水平，充分發揮植保防災減災的作用，實現農藥使用減量增效的目標，確保糧食增產、農業增效和農民增收，促進農業、農村經濟與社會的健康發展。

2? ? 智能化監測網絡建設組織與實施

山東省著力抓好3個項目實施，正在加快構建覆蓋山東全域的智能化監測網絡。目前，3個項目均進展順利，大多數站（點）已經建成并正常運行。到2020年，1個高水平的省級農作物病蟲害智能化監測中心和900多個設備齊全、智能化程度高的病蟲智能監測站（點），并下轄1 000個基層測報員的一個完善的山東省病蟲害智能化監測預警網絡系統將建成完畢，從而顯著提升重大病蟲監測預警的自動化以及信息化水平，進一步有效增強山東省農作物重大病蟲災害監測防控能力。

2.1? ? 山東省東亞飛蝗滋生區遠程監控示范項目

自2013年起，山東省組織實施全國病蟲測報物聯網試點項目“山東省東亞飛蝗滋生區遠程監控示范項目”。截至2016年底，8個固定監測站、2個移動監測站建設完畢，數據處理平臺軟件上線運行，目前運轉狀況良好。基本建立起一個設備先進、功能完善的東亞飛蝗滋生區遠程監控體系，建設了山東病蟲測報物聯網技術架構1.0版。

2.2? ?山東省農作物病蟲害智能化監測能力建設項目

2017年開始組織實施，項目建設周期為3年，總預算為5 400萬元，平均每年1 800萬元。項目計劃建設1個省級病蟲害智能化監測中心和117個縣級病蟲智能化監測站。通過項目實施，最終覆蓋全省117個農業縣（市、區）（不含青島），從而實現每個農業縣（市、區）（不含青島）建設1個縣級農作物病蟲害智能化監測站的目標。各智能化監測站負責監測本地農作物病蟲發生情況、采集并上報本地病蟲發生實況信息和田間環境因子實時信息，是全省病蟲智能化監測預警網絡系統數據信息的基礎來源。

2.3? ? 國家植物保護能力提升工程

2016—2020年，國家植物保護能力提升工程在山東省共規劃建設重大病蟲疫情田間監測點504個，其中改造升級田間監測點152個、新建田間監測點352個。

3? ? 智能化監測網絡運行機制

3.1? ? 山東省農作物病蟲害智能化監測中心運行

建設1個省級病蟲害智能化監測中心，是整個山東省農作物病蟲害智能化監測預警系統的中心樞紐，開發了“山東省農作物病蟲害智能監測預警系統平臺”（簡稱“平臺”）。“平臺”由山東省病蟲害實時監測管理平臺、山東省病蟲害綜合信息服務管理平臺和山東省病蟲測報數據分析預警平臺等3個子平臺組成。

3.2? ? 縣級農作物病蟲害智能化監測站運行

縣級農作物病蟲害智能化監測站統籌兼顧糧、棉、油、果、菜，以重大、突發病蟲害監測為主，承擔國家級和省級病蟲測報任務。各監測站的智能化監測設備通過病蟲監測智能網關連接至省級中心的“山東省農作物病蟲害智能監測預警系統平臺”，從而組成1個較為完善的山東省病蟲害智能化監測預警網絡系統。該網絡系統可顯著提升山東省病蟲測報工作智能化、信息化和模型化水平，大幅度提高農作物病蟲害的實時監測和分析預警能力，明顯增強病蟲害預測的時效性和精準化水平，從而進一步實現對病蟲害及時、精準防治，減少農藥的使用量，提高農藥的利用率，有效降低農業面源污染，保護生態環境，為農業生產安全和食品安全提供有力保障。

4? ? 智能化監測網絡建設成效

農業有害生物預警與控制分中心和區域站的建設，提高了農業生物災害預警、快速反應能力和有效控制能力，長、中、短期預報準確率分別達到了85%、90%、95%以上，每個區域站對突發重大農業有害生物災害的有效控制能力達到了1 000 hm2/d以上，病蟲害損失挽回率較以前提高了5%，災害損失降到3%以下。

4.1? ? 測報體系趨于完善

全省已建設省級區域病蟲害監控分中心1個，國家級農作物病蟲區域測報站51個、省級重點測報站85個，鄉、村監測點600個。同時，由于改善了病蟲測報手段，提高了病蟲害預報準確率，病蟲害預報準確率由項目實施前的85%提高到了95%以上。同時，加強與新型經濟主體合作，在新興經濟體承包的土地上建立基層病蟲監測點，聘請新型經濟體中有一定病蟲防治經驗的植保技術人員擔任基層監測點的測報員。由各級植保機構的的植保專業技術人員對其進行病蟲害測報、防治技術培訓，探索建立互惠互助的服務模式。結合國家植保工程和山東省農作物病蟲害智能化監測能力建設項目，完成121個病蟲監測站（點）的建設，健全基層測報員的配備，提高基層監測智能化水平。

4.2? ? 數據采集規范化

每個智能監測站均配備各種智能化病蟲監測工具和田間氣象設備，包括智能蟲情測報燈、害蟲自動性誘監測儀、智能孢子捕捉儀、田間小氣候自動監測儀、土壤環境自動監測儀、病蟲發生實時高清圖像監測設備以及病蟲監測智能網關、太陽能供電系統等，健全系統測報點。除配備各種自動化監測設備外，每個縣級病蟲監測站還建設5～10個系統測報點，每點設置1名農民測報員，每名農民測報員配備1臺田間病蟲監測數據調查儀，定時、定點按照測報調查規范開展病蟲系統調查，并上報病蟲田間系統調查數據。通過實施植保工程項目，先后由山東省質量技術監督局發布了103種農作物病蟲發生程度分級標準、29種農作物病蟲測報技術標準、36種動態模式報表。病蟲測報調查嚴格按“國標”“省標”進行，從而大大提高了病蟲調查數據的規范性、代表性、可比性和科學性。

4.3? ? 數據處理網絡化

山東省農業有害生物監控信息系統與全國系統實現了無縫對接。目前，全省病蟲害模式電報涵蓋糧、棉、油、果、菜病蟲害以及天敵，建立了共計70種病蟲害模式報表。全省所有上報模式報表中，90%是通過山東省農業有害生物預警信息系統上報到省站。該系統的使用解決了病蟲調查數據傳遞方式多而亂的問題，提高了傳遞速度，增強了時效性，實現了資源共亨，節省了大量的人力和物力。在2017年運行的基礎上，進一步完善了“山東省農作物有害生物監測、分析和預警系統”功能。根據《關于加強2018年農作物病蟲害監測信息報送工作的通知》《關于調整省級重點測報站病蟲監測信息上報任務的通知》，全面充實了系統所涵蓋的任務范圍，基本將目前山東省所有病蟲監測數據上報任務納入系統內，從而大大提高了病蟲測報數據填報、匯總和分析的效率。

4.4? ? 信息發布多媒體化

隨著智能手機等移動媒體的普及，充分利用“山東植保”微信公眾號年均發布病蟲預報、植保情況等各類服務信息260余期，在12316平臺和山東農業信息網發布預報19期，介紹了70多種農作物重大性、突發性病蟲害及新病蟲的預測和防治實用技術。微信預報已成為山東省植保工作為農服務的一個重要窗口，深受廣大農民群眾歡迎。同時，綜合利用網絡、電視、廣播和明白紙等多種形式發布病蟲情報，提高信息傳遞速度，確保預報信息的時效性[2]。

5? ? 存在的問題

5.1? ? 智能化程度有待提高

智能化監測網絡核心架構每一層的技術接口、協議有待進一步完善和規范。同時，智能監測設備種類單一、智能化程度不足[3]。例如，基于性誘原理的螟蛾類害蟲設備較多、小型害蟲的較少，而且存在重復計數現象。受制于技術和設備條件，設備準確性仍需進一步提高。

5.2? ? 運行維護有待加強

項目建成后，普遍缺少運行經費，影響功能發揮。我國在傳感器，尤其是高端傳感器方面的自主創新能力還較低，傳感器購置成本和后期維護費用偏高。個別監測站點建成后管理不到位，出現設備毀壞、無人管理等情況，不能正常工作;同時，測報系統存在電池蓄電能力差、連續陰雨天電量不足、運行不穩定和故障率高等問題。

5.3? ? 數據共享利用困難

農業有害生物的發生發展和農業氣象、水利、土地權屬、衛星遙感等緊密相關，但目前部門間物聯網數據共享不夠，缺乏有效聯結機制，大數據有效分析和共享無法開展，在一定程度上影響了智能化監測網絡的實際效果。

5.4? ? 人才隊伍支撐不足

普遍缺乏既懂信息技術、又懂農業植物保護專業技術的復合型人才，絕大部分測報站點沒有專職的信息人員，基本都是兼職人員，其缺乏計算機網絡信息知識和技術，因而技術支持保障不夠。

6? ? 對策

6.1? ? 建立完善推進機制

建立完善智慧農業建設的推進機制，進 一步加強與相關部門及省內外高等院校、科研單位的聯系和協作。統籌協調各行業智慧、農業信息、平臺等資源，形成農業物聯網建設合力，以更大的力度推進山東省智慧農業建設[4]。

6.2? ? 強化網絡運行保障

省、市、縣級財政部門應將智能化網絡運行費用納入預算，每年提供項目運行經費，確保項目正常運轉，并配備專門的人員對設備進行維護，對出現的問題及時解決，以保障設備正常運行。

6.3? ? 加快軟件設備研發

針對智能化測報系統中存在的識別不準、重復計數、電池蓄電能力差、兼容性差等問題，注重經濟實用的農用傳感器、電子標識、專家智能決策系統、系統集成和開放性平臺技術、數據自動采集發送、自動控制裝置研制、大數據管理和挖掘、組網和協同處理技術研發等，提升監測預警能力。

7? ? 參考文獻

[1] 劉萬才，黃沖.我國農作物現代病蟲測報建設進展[J].植物保護，2018，44（5）：159-167.

[2] 張振鐸，張丹華，金正海，等.建設現代化病蟲監測預警體系助力農藥用量零增長[J].中國植保導刊，2019（39）：87-90.

[3] 張海燕，李愛國，許莉，等.姜堰區農作物病蟲害智能化測報工作的探索與思考[J].上海農業科技，2019（2）：119-120.

[4] 王圣楠.基于物聯網技術的農林病蟲害生態智能測控系統構建及其應用[D].泰安：山東農業大學，2017.