精準農業示范基地安全生產與規范化建設建議

張博 郭瑞

摘要：精準農業示范基地是推動我國農業現代化發展的重要抓手，在物聯網、大數據、智能農機等為代表的先進技術裝備的研發、實驗、驗證、中證、應用宣傳過程中起著重要支撐作用，而精準農業示范基地的安全生產則是保障上述工作順利開展的前提與關鍵環節。以北京小湯山國家精準農業研究示范基地為例，從農機設備安全生產、消防用電安全、危化品安全管理和基地網絡信息安全等方面分析了精準農業基地安全生產管理現狀，并圍繞精準農業示范基地的科研轉化、生產示范等需求提出了基地建設規范化建議。

關鍵詞：精準農業；示范基地；安全生產；規范化；信息化提

中圖分類號：S126 ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2022）02-0182-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.02.017

Review of Safety Production in Precision Agriculture Demonstration Base

and Suggestions for Standardization Construction

Zhang Bo 1， 2， 3， Guo Rui 1， 2， 3

（1. Research Centre of Intelligent Equipment， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Beijing 100097， China; 2. National Engineering Research Centre for Information Technology in Agriculture， Beijing 100097， China; 3. Key Laboratory of Agri-informatics， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， P. R. China， Beijing 100097， China）

Abstract： Demonstration base of precision agricultureis an important part in the development of China's agricultural modernization， it plays an important role in the research， development， experiment， verification， and application of advanced technical equipment improvements such as Internet of Things， big data， intelligent agricultural machinery， etc. Where as the safe production of precision agriculture demonstration base is the premise and key link to ensure the smooth implementation of the work above. Therefore， this paper combs the safety production of precision agriculture demonstration base using the example of Beijing Xiaotangshan National Precision Agriculture Research Demonstration Base with the aspects of agricultural machinery and equipment， fire electricity， hazardous chemicals management and network information included. Some standardization proposals are also put forward for the scientific research transformation， production demonstration and other needs of the precision agriculture demonstration base.

Key words： Precision agriculture; Demonstration base; Safety production; Standardization; Informatization enhancement

近年來，隨著農業機械、信息系統、智能裝備等技術的快速發展，“面朝黃土背朝天”的農業傳統印象逐漸成為過去，科技手段成為保證我國農業連年豐收的重要力量。但我國農業仍處于現代化轉型的關鍵期，對土地性狀認識不清、水肥藥等要素超量投入、勞動力成本逐年攀升、病蟲害頻發、氣象災害抵御能力弱等依舊是我國農業產業的痛點。在全球糧食供需趨緊和我國水土資源短缺的大背景下，精準農業利用有限的農業資源生產更多優質糧食，降低對生態系統的負面影響，是實現農業綠色可持續發展的必然要求［1 ］。

精準農業能夠根據作物需求、水土氣象條件的時空差異性，精確、有針對性的投入生產要素，是一種節約成本與資源、保護環境、高產優質的農業生產方式，自提出以來在國際上得到普遍認可，也是近年各國農業領域研究的熱點［2 ］。在信息化、智能化飛速發展的背景下，精準農業系統通過集成遙感、物聯網、大數據決策、智能控制等技術，進一步提升了農業生產作業的精細化程度與智能化水平。對于典型的精準農業系統，信息獲取是基礎，信息處理分析是關鍵，信息管理是核心，田間變量作業是目標，萬物互聯是保 ? ?障［3 ］。精準農業相關的技術、系統、裝備在全面進入規模化應用前需要進行長期的實驗、驗證、中試，并通過實際生產中示范展示，把先進的技術裝備面向廣大用戶進行宣傳與推廣。精準農業示范基地是科研走向產業實際的關鍵環節［4 - 5 ］。隨著農業生產的機械化、信息化、網絡化發展，精準農業示范基地的安全生產內涵不斷豐富，如何更好地發揮精準農業示范基地在技術成果轉化應用中的引領作用，保障農業科研生產安全，實現安全生產與技術示范協同發展，是農業示范基地建設中面臨的重大問題［3， 6 ］。我們以北京小湯山國家精準農業研究示范基地為例，介紹了基地安全生產管理與規范化建設中的措施方法，以期為引領我國精準農業、智慧農業的發展提供支撐。

1 ? 小湯山精準農業示范基地概況

小湯山國家精準農業研究示范基地位于北京市昌平區小湯山鎮，由國家發改委和北京市人民政府共同投資，北京市農林科學院承擔建設的農業高技術科研基地［7 ］。基地占地面積近166.67 hm2，用于精準農業、農業物聯網、農業智能裝備、農業新品種選育等農業高新技術的科學研究、產品中試、示范展示、培訓交流。經過20 a的建設發展，該基地已成為世界一流、國內有重大影響的大型農業科研基地和支撐引領現代農業發展的國家級農業高新科技創新平臺，依托基地形成了農田信息采集、農業精準監測、農業自動控制、智能農機具、田間作業導航五大類100多款系列產品，填補了我國在精準農業領域的多項空白，累計授權專利1 762項，榮獲國家科技進步獎9項，成果已在全國31個省市推廣應用。基地還面向我國各級農業管理部門、高校、中小學校等開展不同類型的參觀學習活動。如基地每年定期舉辦全國性的農業信息化培訓與現場觀摩，作為中國農業大學、北京師范大學等國內著名高校的聯合培養點與實訓基地開展現場教學，每年接待參觀人員逾2萬人次，是精準農業技術普及宣傳、推廣的重要窗口。

基地各試驗及功能分區如圖1所示。基地西側主要是約66.67 hm2的小麥、玉米機械化智能化綜合試驗區，東側主要是約26.67 hm2的玉米育種試驗區，北側是約20.00 hm2的飼草、觀賞草繁育試驗區，基地中央部分為約6.67 hm2的露地蔬菜試驗區，包括16幢現代化日光溫室的設施蔬菜區以及果樹試驗區。基地建有專門的實驗室，除開展精準農業技術產品研發調試外，還覆蓋了農業裝備功能性能測試、電磁兼容測試、農產品分級分揀、農業航空風洞測試等功能。此外，基地還建有專用的農機庫、農機坪，用于大型農機具及智能裝備的組裝、調試、維護等。明確完善的功能劃分為加快科研成果產出成轉化落地提供了良好的支撐條件。

2 ? 基地安全生產管理

安全生產是基地建設管理的第一要務［8 ］。基地建設過程中始終以科學發展、安全發展理念為指引，深入排查隱患，重點針對基地農機作業安全、消防用電安全、危化品使用安全、網絡信息安全等做好監督工作（圖2），不斷完善安全生產管理體系，積極構建安全生產長效機制，切實落實安全生產主體責任［9 - 11 ］。

2.1 ? 農機設備安全生產管理

精準農業示范基地作為新型農機與智能化裝備研發應用的第一場所，農機設備安全管理主要可分為常規安全生產管理和智能化安全生產管理。在常規生產管理方面，首先要做到農機設備定期檢修維護與安全生產檢查，發現安全隱患及時排查整改。設備使用尤其是農機作業須由具有資質的專業人員操作，嚴禁酒后作業，嚴禁疲勞作業，嚴禁帶病作業。在作業過程中，必須嚴格遵守安全生產規章制度和操作規程，服從管理，正確佩戴和使用保護用具，嚴禁違規操作或違章作業，嚴禁無關人員進入農機設備作業區［11 - 12 ］。尤其要強化農機設備操作人員的安全意識，責任到人，農機設備需由專人維護、專人使用。

在智能化安全生產管理方面，由于精準農業示范基地日常科研試驗與應用涉及許多智能化的農機設備，要通過裝配北斗定位、物聯網等信息化終端，有效實現農機作業、溫室大棚設備運行狀態的實時監測預警。例如，目前，各種智能農機上都安裝有 GNSS（衛星定位）裝置，農機作業過程中將農機的位置、作業軌跡、作業速度等實時回傳至管理中心，對非作業區域行駛、超速行駛等安全隱患行為及時發現并預警。通過安裝在農機上的各種工況傳感器，可遠程監控農機的實時工況，如拖拉機的發動機參數、PTO 轉數、行駛速度；收獲機的割臺高度、脫粒滾筒轉速、清選風扇轉速、凈糧升運速度和喂入量；播種機的播種量、播種堵塞狀態和播種深度；植保機的噴霧壓力、藥液流量和噴頭區段狀態等。如出現農機參數異常，會立即向農機操作人員或農場管理中心發出報警信息。對于一些支持無人化作業的智能農機，還裝有障礙物識別傳感器，識別到障礙物為移動式物體（如人、車、動物等）或機器故障（收獲機堵塞等）或信號問題（衛星或 RTK 信號丟失等）時則自動停車，并報警信息。通過智能化監測的方式可進一步提升農機作業的安全水平［13 ］。

2.2 ? 消防用電安全管理

基地基礎設施中的各類試驗室、溫室大棚、農機庫等均使用380V AC動力電源，且溫室等設施中塑料薄膜、棉被等均屬于易燃品，秋冬季節棚室之間還易出現干燥的秸稈、干草、尾菜等，如若出現違規用火用電行為容易發生火災事故，因此精準農業基地的消防用電安全也是安全生產中重要部分［14 ］。從基地建設規劃階段就需要重視消防用電安全問題，新建棚室時應適當增加溫室間防火間距，提高溫棚建造構件的阻燃性能；電源布線上要充分考慮消防與用電安全，電源線應采用專用管道鋪設，盡量遠離水管和機械活動部件，以免出現漏水、磨損等造成電路損壞。應注意加強基地消防應急設施建設，基地應設置消防車道、消防水源，實驗室、農機庫等重要區域周邊須滿足消防車作業要求；溫室大棚等均需留有消防用水源，并配備滿足一定滅火要求的水槍、水帶等設備作為輔助消防設施。

在日常使用管理中嚴禁亂拉電線，定期排查電路、電源，尤其是一些大功率用電設備，發現問題及時排除。用電器、插銷座、電閘箱、電源線的作為重點防火部位進行管理，并責成員工作為本崗位重點防火點進行防護。禁止在插銷座、電閘箱附近及其下方堆放可燃物品，其他農資用品擺放要與插銷座、電閘箱、大功率電機等間留出安全距離，嚴禁將插銷座、電閘箱、電源線埋壓［15 ］。基地還應健全消防安全應急預案，保證有效處置突發火災。按照“控制源頭、全員看護、重點把守、處突準備”原則，制定特殊天氣條件下的火災防控預案。切實加強消防安全管理，突出抓好基地動力設備消防安全，尤其要堅持大功率動力設備夜間運轉值班制度。

2.3 ? 危化品安全管理

基地的日常實驗和生產示范中涉及農藥、化肥、實驗試劑等危險化學品，在使用中需建立完備的危化品安全管理制度，設立專用危化品儲存室，嚴格執行危化品管理臺帳登記以及劇毒、危化品雙人保管記錄制度，定期檢查。嚴格落實防盜、防火、防潮、防雷、防腐、防滲漏等安全管理措施。尤其是農藥等有毒殘液、包裝袋等廢棄物，需要通過專門渠道處理，嚴禁作為普通垃圾傾倒或丟棄。

在基地日常管理的同時，還可以借助信息化手段［16 ］，將危化品的申購、審批、使用、存量以及處置全過程進行動態化、信息化管理。例如，射頻識別（RFID）等物聯網技術已成為實現高毒性危化品的重要監管手段，能夠利用信息傳感裝置將網絡信息與實物產品連接起來，進行辨識、追蹤、監測與管控；通過大數據分析技術能夠從有關數據中挖掘有價值的信息，提高危化品的流轉效率，減少基地危化品存儲、積壓量，并為危化品隱患識別和事故處置提供決策輔助；采用區塊鏈技術，憑借其去中心、不可篡改特性，能夠有效提升危化品實時監管的信息質量。信息化手段對提高危化品管理出入庫、使用的規范性和安全性起到重要作用，信息技術可以延長危化品安全管理的臂長，形成精準農業基地危化品全流程安全管理閉環，有利全面提升基地對危化品使用的管理水平。

2.4 ? 網絡信息安全管理

隨著云計算、物聯網、大數據、人工智能、5G等為代表的技術與農業生產的深入融合應用，信息化、網絡化、智能化成為精準農業示范基地發展的趨勢，因此在傳統的農機設備、消防用電、危化品等安全管理方面之外，精準農業園區的網絡信息安全管理成為新的挑戰［17 ］。對于精準農業示范基地網絡系統而言，除了實驗室辦公網絡外，還承擔著物聯網設備、智能農機、科研儀器等設備的網絡接入，未經授權訪問和惡意網絡攻擊不但會損害數據的完整性和可用性，還會對接入網絡的控制設備運行安全性能造成嚴重影響［18］。精準農業生產中的網絡信息安全問題，輕則會造成系統工作異常，浪費水肥藥等農資；中度則造成部分農機設備損壞，影響局部產量；嚴重則造成大量農機設備癱瘓或種植區域大面積減產等。因此，農業網絡信息安全是智慧無人化作業的重要前提與保障。

為了保證精準農業示范基地的網絡信息安全，首先要對生產管控網絡和辦公網絡進行物理隔離，建立智慧農機作業專用局域網絡；農機無人作業的高精度、低延時對網絡信息安全要求極高，建立專用局域網絡可嚴格限制跨網操作權限。建立農業數據分級安全交換機制，高精度、細粒度、大范圍的數據由相關部門統一管理，根據農業生產需要，對于低精度、局部數據可進行交換共享，以保證數據安全可控。在精準農業示范基地網絡信息安全制度建設方面，還要構建關鍵數據信息安全保障體系，完善網絡和信息安全保障管理制度，加強信息系統等級保護定級、測評和整改，強化重要信息系統和數據資源安全保護。實行數據資源分類分級管理，提高網絡信息安全保障能力，實現數據資源安全、高效和可信應用，強化網絡信息安全設備和安全產品配備，完善身份鑒別、訪問控制、安全審計、邊界防護及信息流轉控等安全防護手段，科學布局災備存儲等。

3 ? 基地規范化建設建議

3.1 ? 加強規范化和標準化

規范化和標準化是現代化精準農業發展的重要因素，也是精準農業園區安全生產管理的重要手段與措施。在基地的規劃、建設、管理、運行等規范化方面，還需要根據精準農業示范基地的生產業務建立相配套的技術標準體系，在總體功能上應和基地規劃一致，服務于基地整體的科研、生產、示范工作［19 - 20 ］。同時，在基地安全生產規范化建設中，還要綜合考慮建設成本與效益，要在科學規范、技術先進的前提下，充分發揮信息技術優勢，做到經濟合理。

3.2 ? 建立現代化農業示范基地規范化體系

精準農業示范基地規范化建設是以現代科學技術和現代管理技術為支撐的一項系統工程。因此，現代農業示范園區標準化工作必須堅持以科技為動力，以農業標準化原理為指南，從普及科技著手，從規范生產過程著力，狠抓傳統農作意識的改造和農業標準化基地的規范化建設。重點圍繞精準農業示范基地的設施規劃、生產管理、科研支撐、應用示范、科普宣傳等開展規范化建設，充分利用信息化手段提升精準農業示范基地的規范化工作水平，促進農業科研、農業生產等與基地規范化的有機結合，建立現代化農業示范基地規范化體系。

4 ? 小結

作為國家級精準農業研究示范基地，為了更好地發揮基地對科學研究和產業應用的支撐作用，承載好“科學研究、技術創新、產品中試、示范展示、科普教育”等功能，基地在安全生產和規范化建設方面應進一步開展以下方面工作，一是專業設施的規范化，配備消防、危化品、網絡信息安全等專用設施與農機作業安全防護設備，增加規范作業標識警示等；二是人員隊伍的規范化，在各類安全生產問題上都需要有經過培訓、具有資質的專人負責，同時開展長期性的安全生產培訓，提供人員的安全意識與規范化水平；三是將數字孿生技術引入到精準農業示范基地管理之中，進一步發揮信息化技術在安全生產與基地規范化建設中的作用。

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收稿日期：2022 - 10 - 27

基金項目：農業農村部農業科技創新能力條件建設項目（2022ZYJ19）。

作者簡介：張 ? 博（1976 — ），男，北京人，會計師，研究方向為科研管理與基地信息化建設。Email： zhangb@neicita.org.cn。

通信作者：郭 ? 瑞（1985 — ），男，北京人，助理研究員，碩士，研究方向為農業信息化。Email：guor@nercita.org.cn。