棉花生產(chǎn)管理中智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用分析

張峰（山東省濟(jì)南市萊蕪區(qū)牛泉鎮(zhèn)人民政府，山東 濟(jì)南 271124）

智慧農(nóng)業(yè)主要是借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、人工智能技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行有效控制。尤其在棉花生產(chǎn)管理當(dāng)中，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在提高災(zāi)害預(yù)警、農(nóng)作物病蟲(chóng)害診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此，在這一背景之下，中國(guó)的棉花產(chǎn)量也呈現(xiàn)出逐年上漲趨勢(shì)，棉花生產(chǎn)管理績(jī)效也穩(wěn)步提升。

1 智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用技術(shù)類型

1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行為特征，而進(jìn)行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型，該技術(shù)具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力與自我適應(yīng)能力，在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型時(shí)，對(duì)樣本的要求較低，并具有較高的監(jiān)測(cè)精度。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在棉花生產(chǎn)管理中的應(yīng)用，能夠快速準(zhǔn)確的識(shí)別出每一棵棉花植株的表象特征，同時(shí)，對(duì)耗水量、需水量、需肥量以及病蟲(chóng)害類型進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別與預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)改善棉花質(zhì)量、提高棉花產(chǎn)量起到積極的促進(jìn)作用。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)具有數(shù)據(jù)海量化，數(shù)據(jù)分析精準(zhǔn)化的特征，應(yīng)用該技術(shù)可以對(duì)棉花生產(chǎn)與管理過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與篩選，然后將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。比如外界溫度數(shù)據(jù)、降水量數(shù)據(jù)、光照數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析比對(duì)，能夠精準(zhǔn)判定出棉花的長(zhǎng)勢(shì)，以及棉花作物的可能產(chǎn)量，進(jìn)而為棉花的田間管理提供重要的參考數(shù)據(jù)[1]。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用智能傳感系統(tǒng)使人與物品或者物品之間實(shí)現(xiàn)信息交換。在棉花生產(chǎn)管理中，應(yīng)用物聯(lián)物技術(shù)可以對(duì)棉花作物的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)測(cè)，而這一過(guò)程無(wú)需人工介入，只需要操作人員在系統(tǒng)操作終端對(duì)棉花的生長(zhǎng)信息、需水信息、病蟲(chóng)害信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)采取有效的解決措施。因此，該技術(shù)在促進(jìn)棉花作物的健康成長(zhǎng)方面起到?jīng)Q定性作用。

2 智慧農(nóng)業(yè)在棉花不同生產(chǎn)管理階段的應(yīng)用效果

2.1 播種階段

棉花播種階段涉及選種、土壤成分檢測(cè)、灌溉耗水以及播種等內(nèi)容，在選種時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件與土壤條件，科學(xué)選擇棉花良種。該階段可以利用人工智能技術(shù)來(lái)快速和精準(zhǔn)識(shí)別棉花種子的品相。比如利用X射線圖像對(duì)種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描探測(cè)，通過(guò)這種方法可以判定種子的外表面與肌理是否存在操作，胚的發(fā)育情況是否良好，進(jìn)而挑選出發(fā)芽率較高的優(yōu)質(zhì)品種。在檢測(cè)土壤成分時(shí)，可以通過(guò)GPS技術(shù)對(duì)需要檢測(cè)的地塊進(jìn)行精準(zhǔn)定位，然后利用便攜式土壤水分檢測(cè)儀以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)土壤含水量、pH值以及含氮量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以確定該地塊的土壤是否具備播種條件。在分析灌溉耗水情況時(shí)，可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)對(duì)棉花的需水量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，這樣能夠避免過(guò)量灌溉或者灌溉不足情況的發(fā)生。在播種階段，可以借助于GPS全球?qū)Ш较到y(tǒng)確定棉花種子的播撒區(qū)域，然后利用無(wú)人機(jī)實(shí)施精準(zhǔn)播種，這種方法不僅可以減少大量的人工成本，同時(shí)，也能夠有效控制棉花種子的播撒精度。

2.2 棉花生長(zhǎng)與田間管理階段

在棉花生長(zhǎng)過(guò)程中，技術(shù)人員可以利用物聯(lián)網(wǎng)中智能傳感器以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)收集的棉花需水信息、養(yǎng)分信息、病蟲(chóng)害信息，構(gòu)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，然后借助于這一模型來(lái)觀測(cè)棉花的生長(zhǎng)狀況。比如以病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)為例，當(dāng)監(jiān)測(cè)信息反饋給系統(tǒng)終端后，系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析處理，然后通過(guò)與專家數(shù)據(jù)庫(kù)信息的比對(duì)，可以準(zhǔn)確判定出病蟲(chóng)害類型與發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而及時(shí)啟動(dòng)病蟲(chóng)防治預(yù)案。在田間管理階段，主要包括植株灌溉、施肥、病蟲(chóng)害治理、除草、采收等內(nèi)容。比如在田間除草階段，技術(shù)人員可以利用高光譜成像傳感器對(duì)棉花周邊地塊的雜草生長(zhǎng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后確定雜草生長(zhǎng)區(qū)域，利用這種技術(shù)的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率能夠達(dá)到85%以上[2]。

2.3 棉花作物質(zhì)量檢驗(yàn)階段

當(dāng)棉花采收以后，需要對(duì)棉花質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)包括異性纖維的含量以及雜質(zhì)的含量。在這一階段，技術(shù)人員可以利用智慧農(nóng)業(yè)當(dāng)中的建模技術(shù)，并結(jié)合機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)棉花作物中的雜質(zhì)與異性纖維進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，當(dāng)確定雜質(zhì)與異性纖維的含量后，廣大棉花種植戶能夠在短時(shí)間內(nèi)將棉花與雜質(zhì)徹底分離，因此，利用這種技術(shù)既可以提高生產(chǎn)工作效率，而且也能夠節(jié)省大量的人工成本。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)智慧農(nóng)業(yè)在棉花生產(chǎn)管理中應(yīng)用效果的分析可以看出，棉花的產(chǎn)、種、收階段都可以應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的各種先進(jìn)技術(shù)，這些技術(shù)不僅僅在提高產(chǎn)量與質(zhì)量方面表現(xiàn)出了優(yōu)越性，同時(shí)，在改善土壤環(huán)境、提高棉花植株抵御能力、促進(jìn)棉花健康茁壯生長(zhǎng)等方面，也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，農(nóng)業(yè)科技人員以及廣大棉花種植戶應(yīng)當(dāng)始終秉持與時(shí)俱進(jìn)的態(tài)度，不斷對(duì)智慧農(nóng)業(yè)涉及的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改良與創(chuàng)新，進(jìn)而幫助棉花種植戶實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益雙豐收的愿景。