科技入滇环境下云南智能化特色农庄的探索.pdf

Industrial Technology Innovation产业科技创新 2023，5（3）：13科技入滇环境下云南智能化特色农庄的探索李兆文1，孙吉红1，周 正2，张剑波2，钱 晔1*（1云南农业大学，云南昆明650201；2.云南省科学技术院，云南昆明650228）摘要：本文提出了在科技入滇环境下一种新型产业模式由土地管理检测系统、追溯系统、农户管理系统、用户系统和智能化预测平台组成的总系统管理的云南智慧农庄。这种产业模式能够提升农业综合效益，带动农村地区发展，巩固乡村振兴成果，减缓城市白领生活、工作压力，引领健康绿色生活。关键词：科技入滇；智能化农庄；智能化预测；新产业模式中图分类号：F306.1 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2023）03-0001-03作者简介：李兆文（1998-），男，云南昆明人，研究方向：农业信息化。*通讯作者：钱晔（1984-），女，安徽巢湖人，博士，副教授，主要从事软件工程形式化方法、人工智能研究。产业论坛作为我国西部欠发达地区，云南经济社会发展相对落后。科技入滇对接活动的开展为解决云南省企业、科研院所、高校的技术难题、成果短缺等一系列问题搭建了“桥梁”，可有效解决云南省内企业、高校、科研院所对科技成果、科技人才等需求。本文基于科技入滇对接活动视角，结合云南乡村振兴工作，以云南特色农庄的建立为依托，详细设计并分析智能化农庄建设、营运。1 智能化特色农庄构建图 1 智能化特色农庄的架构本文将智能模型与农庄的多个关键要素进行有机结合，设计形成智能化特色庄园。图 1 所示为智能化特色农庄的系统架构图，主要由农庄总系统、土地管理检测系统、追溯系统、农户管理系统、用户系统和智能化预测平台组成。其中，总系统用于管理农庄内所有分系统与信息；土地管理检测系统用于划分土地并存储用户租赁信息和土地农作物生长环境检测；农户管理系统用于管理农户信息、土地信息及对应租用的用户信息、用户发布的委托租用；用户系统是用户在手机、PC、WEB 端上的程序，可以查看自己租用的土地及养殖的家禽等信息。智能化平台用于预测病虫害和价格趋势，面向全体农户开放。追溯系统用于采集记录农作物及牲畜的生长过程、食用食材记录以及销售物流走向并生成具有唯一标识的二维码用以追踪，保证用户对培育与销售各个环节的精准掌控。本文对总面积达到 12000m2的农庄进行智能化设计，如下将从系统视角、农户视角、用户视角和智能化平台视角进行说明与展示。1.1 基于系统视角在系统方面，系统首先对所有注册的用户、农户信息与该农庄的土地信息进行存储管理，其次对整个农庄面积进行划分。12000m2的总面积，划分 1000m2作为农家乐，1000m2用作养殖场，10000m2用作种植土地租赁给用户；再将 10000m2分为 100 个大棚，每个大棚 100m2，大棚内又分为 10 个 10m2的小区域，用户按照每个小区域 500 元/月的价格来租赁。在用户选择租用土地时，系统首先要求用户签署具有法律效力的承诺书，承诺认真对待自己种养殖的农作物与家禽，随后系统提供当季农作物的选择以及各种农作物的成熟时间，用户根据条件、喜好选择农作物、家禽及其相应种养殖区域。每个大棚只种植一种农作物，方便系统和农户的产业科技创新IndustrialTechnologyInnovation2Vol.5 No.3管理。系统在每一个小区域设有摄像头、远程控制的洒水器、温度灯和喷洒农药的设施，用户可以远程控制设备1，也可以到现场来操作。区域内采用基于LVQ神经网络构建的智能模型2对农作物的病虫害进行预测，根据严重程度用绿色至红色之间的颜色渐变在 app 上反馈给用户。系统采用聚类算法构建蔬菜瓜果的价格预测模型3，对各种蔬菜的价格进行预测，在农作物成熟后用户可以选择卖出或者自己带走，卖出的价钱全部归用户所有。对于家禽，系统按牲畜种类分配小隔间，且每个牲畜会带上项圈，上有唯一的二维码用以信息追溯，其生长期间的所有进食信息、活动信息、身体状况以及之后销售的物流流向都记录在数据库内，养殖的用户可以通过 app 内查看，也可以扫项圈上的二维码查看。养殖家禽需额外缴纳 200 元/月的场地管理费，即可选择 3 只家禽进行养殖，若希望增加家禽养殖数量，需缴纳更高的场地管理费；系统还为用户提供委托农户功能，如果用户太忙以至于不能完成相关种养殖工作，那么可以按天数来雇佣农户帮忙完成，需要支付 50 元/天。1.2 基于农户视角图 2 农户视角下农庄的运营农户方面，农户的工资由企业发放的基本工资、委托费和运营农家乐的营收组成。如图 2 所示，农户在农庄内担任管理者、经营者、被委托人的角色。农户作为管理者首先要对土地与养殖场的整体环境提供保护，避免因偶然或恶意的原因遭受破坏、偷盗，以此来支撑维护整个农庄；其次需要签署承诺书，承诺不会恶意破坏用户租用的土地和养殖的家禽。在用户租用土地和选择养殖家禽后，农户需要按照用户的需求提供农作物幼苗并栽种到大棚内或将家禽幼崽放入养殖场内。农户作为经营者可以经营属于此农庄的农家乐，可以低价租用大棚和养殖场，用于培育相关食材，还可以将大棚用作采摘基地以此增加收入。在农家乐中，含有该农庄自己的产品直营店，店内有用户种植的产品，消费者可以选择农家乐的食材，也可以选择用户的食材。选择用户食材时会通过 app 通知用户，消费者也有查看食材追溯码的权利。农户作为被委托人可以在 app 处接受用户委托，帮助用户完成农作物或家禽的日常照料，这也是农户的收入来源之一。1.3 基于用户视角图 3 用户功能图 3 所示为该特色农庄中用户的功能，用户注册使用平台进行土地、养殖场的租用及管理，该平台在移动端、PC端、WEB端都可以运行，且三端数据互联4。用户可以到现场查看想要租用的土地，也可以直接在 app 内查看。选定好区域或家禽，签署相关协议后即可开始种植当季的农作物或者养殖家禽。在种养殖期间，用户随时可以通过 app 调用监控摄像头查看农作物及家禽情况以及环境指标信息，并可远程控制浇水、施肥、喂食等。农庄内有专业的技术顾问对用户进行现场指导，系统内有大量的教学视频供用户查看。系统会对农作物生产条件及家禽生长条件进行智能检测，并对病虫害情况进行预测，相关提示及预警信息通过app告知用户；同时，系统还会预测农作物及产品的价格趋势，让用户可基于价格趋势决定留下或出售自己生产的产品。如果用户太忙以至于没有时间管理农作物及家禽，可以用 app 内置的委托功能委托农户帮忙照料，3第5卷 第3期李兆文等：科技入滇环境下云南智能化特色农庄的探索按照 50 元/天方式付费。最后农作物成熟后可以用户自己来采摘，也可以农户采收后快递到用户住址；多余的产品，可以委托农户进行销售，销售所得收入全部归用户所有，这样用户不仅可以使用自己种植的放心的绿色产品，而且可以带来一部分经济收入。1.4 基于智能预测平台视角在智能化农庄系统中，会以病虫害预测技术和价格趋势预测技术为基础搭建一个智能预测平台，该平台不仅面向内部也面向全体农户。平台会对用户展示出当季的农作物的价格趋势向用户提供种养殖建议。对于传统农业来说，首先，农作物的病虫害预测需要依靠专家或设备，费时费力且成本较高，还有发现病虫害不及时的情况；其次，农户种植完一年的农作物，在选择下一年的种植物种时，通常根据自己经验或参考专家经验进行决策，但由于气候等不可控因素或对收成造成很大的影响。智能预测平台可以很好的解决这些问题：对于病虫害预测来说，平台采用 LVQ 神经网络构建的智能模型，根据当地环境条件先确定发生病虫害的主要因素，如平均温度、湿度、光照时间、土地酸碱度等，通过采集近 5 年数据进行处理、计算、网络训练和对比实现预测。对于价格预测来说，平台采用聚类算法，首先把产品价格分为“高价，中等，低价”三个类别，然后在聚类模型中训练样本，生成目标距离像，最后将数据与其进行比较，完成预测。平台一次预测费用较低且预测准确率能达到90%，能给农户提供可靠、准确的建议，确保每一位农户的基本利益。该平台面向全体农户，下载客户端注册账号即可使用。2 构建智能化特色农庄效益分析大数据、人工智能、物联网等高新技术的出现带动了各行各业的迅速发展，构建智慧农庄将高新技术融入到特色农庄的建设中，能够将原本传统的产业注入新鲜的“血液”。经过对智能化特色农庄进行详细设计后，基于政府、社会等方面进行分析，详解该农庄构建的意义。并且，该智能化农庄的设计将信息化技术落实到农庄的运营细节处，主要集合了农家乐、生产基地、消费者自主生产等多个模块的构建。特色农庄的完成能够带动一个新兴产业，产生一种新的消费模式5。具体表现为以下 5 个方面：本文中智能化农庄的落地，为振新云南乡村产业提供了一种新的思路和方法。政府层面，智能化农庄模式，通过使用权的交易，将农庄的闲置资源与城市需求之间进行最大化、最优化的重新匹配，将不确定的流动性转化为稳定的连接，间接地缩减了城乡差距问题，巩固扶贫成果。社会效益层面，智能化农庄能提供一定数量的就业岗位，缓解就业困难；成果、人才需求层面，智能化农庄的运营离不开多学科结合的复合型人才，通过科技入滇对接活动，将东部发达地区的科技成果、科技人才引入云南，为云南特色农庄的构建提供技术支撑。同时，在科技入滇对接活动中签约项目落地的基础上，安排本土技术人才进入项目的实施过程中，以此培养本土专业技术人才。特色农庄应用层面，通过认养、托管代种、自行耕种、土地养殖场租赁等多种私人定制形式，不仅可以降低经营风险、提升产品附加值，还能够和以往低频消费的用户建立强连接。且有智能预测平台做支撑，让农户能提前避免自然灾害，提前知晓价格变化，最小化质量和价格上的风险。能使农民转变成为股民、收成转变成为收入、农产品现货转变成为期货、农村转变成为农庄，实现农民增收、农业增效、农村增美、“庄主”增福，从而带动农村经济增长。用户-消费者层面，智能化特色农庄拥有追溯系统确保了食材信息和食材流向的透明化与可视化，让其吃到健康、绿色、培育过程可视化的食材。对于城市消费者来说，智能化农庄可以作为一种生活、一个自由呼吸的场所，是介于城乡生活之间的第三种生活方式，是一种新型的、绿色健康的休闲方式和消费模式，使城市消费群体可以暂时摆脱烦闷的日常，拥有真正属于自己的田园生活。3 结论特色农庄的构建，将农庄的设计细化至成本核算系统、成长环境检测系统、虫害病害预测、品质控制以及产品的价格预测等多个维度，全面覆盖农庄各死角，使特色农庄的各个阶段可控化和透明化，从而推动当地经济增长、促进消费、带动就业、培养复合型人才。参考文献：1 宋庆恒.基于多传感器数据融合的蔬菜大棚控制系统设计 J.农机化研究,2015,37（4）:4.2 钱晔，孙吉红，彭琳，等.基于云计算的特色农庄平台设计与探讨 J.计算机技术与发展,2017,27（2）:4.3 孙吉红,张丽莲,武尔维,等.基于智能算法的价格预测模型探究 J.计算机技术与发展,2014,24（11）:4.4 张晨,施俭,付康为,等.支持多平台应用的智慧农业温室大棚监控系统设计J.江苏农业科学,2018,46（12）:5.5 张尔升,刘婷.乡村振兴战略与共享经济模式探析以海南共享农庄为例 J.安徽农业大学学报：社会科学版,2020,29（3）:7.