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以农业信息化技术推动烟叶精益生产

2014年11月05日 来源:烟草在线专稿 作者:黄晶、谭斌、李婧
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  烟草在线专稿  精益生产源于工业化的生产,引入农业生产领域,并不神秘深奥,经过多年的现代烟草农业建设,当前烟叶生产已经具备了实施精益生产的基础条件。下一步,烟叶精益生产选择什么路径?怎么实施?烟叶的精益生产是一个复杂的系工程,在笔者看来农业信息化技术将在烟叶生产的减工降本、提升效率、资源整合、人员协调上发挥至关重要的作用。在此对农业信息化技术在烟叶精益生产上的应用谈几点看法,希望能对这项工作起到促进作用。

  一、农业信息化技术

  农业信息化技术是现代信息技术和农业产业相结合的产物,是计算机、信息存储与处理、通信、网络、人工智能、多媒体、遥感、全球定位、地理信息系统等技术在农业领域移植、消化、吸收和集成的结果,是系统、高效地开发和利用农业信息资源的有效手段。利用信息技术对农业生产,经营管理,战略策略过程中的自然,经济和社会信息进行采集,存储传递处理和分析,为农业研究者,生产者,经营者和管理者提供资料查询,技术查询,辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。农业信息技术为农业生产和经营管理,科学研究和技术推广提供了新的思想方法,管理技术,实验手段和传播途径,促进传统经验型农业向现代精确型农业转变。

  二、烟叶精益生产与精准农业

  精益生产方式诞生于汽车制造企业。二十世纪六七十年代,日本丰田汽车公司首创了精益生产。这一生产方式给工业生产带来革命性变革,也让以丰田公司为代表的日本汽车业在与美国汽车业的市场竞争中不断攻城掠地。精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革,使生产系统能很快适应用户需求不断变化,并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简,最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好结果的一种生产管理方式。如今,精益生产已作为一种普遍的管理哲理在各个行业传播和应用。在笔者看来对于农业领域来说要实现精益生产最重要的一点就是实现“精准农业”。

  精准农业是由信息技术支持的根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统,基于不同尺度的环境及生物生长信息采集、传递、反馈,包括大尺度下的基于3S(GPS、GIS、RS)的信息和基于生物生产认知水平的全过程精细判别以及基于智能化生产设备的准确控制,实现高效率、高收益、低环境危害的可持续农业生产模式。它将遥感、地理信息、通讯网络、自动化技术与地理学、农学等基础学科结合,实现了农业生产过程中对农作物、土壤的实时监测,生成动态空间信息系统,以最大程度的利用土壤、水资源等农业资源,实现最大的投入产出比 。

  三、以农业信息化技术推动烟叶精益生产

  以农业信息化技术推动烟叶精益生产最跟本的就是实现信息技术支撑下的精准农业。下面将分别谈谈GIS技术、RS技术、物联网技术、云计算在精准农业上的应用。

  1、GIS技术

  GIS(Geographic Information Systems,地理信息系统)是多种学科交叉的产物,它以地理空间为基础,采用地理模型分析方法,实时提供多种空间和动态的地理信息,是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据转换为地理图形显示,然后对显示结果浏览,操作和分析。在精准农业中,地理信息系统可以应用于绘制作物产量分布图和进行农业专题地图分析。通过地理信息系统提供的覆合叠加功能,将不同农业专题数据组合在一起,形成新的数据集。在精准农业体系中,CIS主要用于农田土地资源、土壤数据、自然条件、作物疫情、灾害发展趋势、作物产量的空间分布等信息的空间数据库,进行空间数据分析、处理,再次基础上建立各种类型的专题地图库,将这些地图进行叠加分析,建立农业资源、自然环境和作物产出之间的空间对应关系。

  目前该技术已经在《烟站(单元)烟叶管理信息系统》中得到应用。层站在基地单元总体计划量的控制下,进行年度种植区域部署和服务片区管理。系统通过地理信息系统(GIS)将烟田地块进行实例化,加入田块轮作控制,实现种植布局安排与服务片区设定的可视化与合理化操作,形成烟田地块、基本烟田、种植布局、合理轮作、种植合同的强关系联系。

  2、RS技术

  遥感(RS,Remote Sensing)技术是未来精准农业生物技术体系中获得田间数据的重要来源。它可以提供大量的田间时空变化信息。近30多年来,RS技术在大面积作物产量预测,农情宏观预报等方面作出了重要贡献。遥感技术领域积累起来的农田和作物多光谱图像信息处理及成像技术、传感技术和作物生产管理需求密切相关。

  RS获得的时间序列图像,可显示出由于农田土壤和作物特性的空间反射光谱变异性,提供农田作物生长的时空变异性的信息,通过在不同时间采集的图像,可用于确定作物长势和条件的变化,及时提供作物长势、水肥状况和病虫害情况。这让我们能够在烟叶生产过程中能够及时的根据烟叶生产状况进行灌溉、施肥和病虫害防治。

  3、物联网技术

  物联网(The internet of things)即物体的互联网,是通过互联网或无线网将物与物连接起来,具体指把所有物品通过电子标签(RFID 或称射频识别)、红外感应器、传感器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感(采集)设备与互联网连接起来,进行信息交换和互联,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和调度管理。物联网还有两种常见的称呼:一是传感网(指无线传感网络,所使用的硬件是传感器,功能是感知震动、温度、压力、声音等);二是EPC 物联网(这是基于 ERP 标准 RFID 技术应用的物联网体系架构,通过 RFID 技术采集信息实现对物体识别、分类和跟踪)。

  目前我国烟草农业正从传统意义上的精耕细作向精准化和智能化的现代烟草农业演进。物联网技术在烟草农业生产和科研中的引入与应用,对育苗基地、自动播种、智能肥水、无菌化培育、自动温室湿度控制、远程智能烘烤、原烟质量追踪等具有重要意义。以原烟质量追踪为例:原烟烟包调运出站后,烟包关联的烟区环境、生产技术、收购过程等质量信息,跟随电子标签(RFID)传输至工业企业,复烤厂入库检验的检验信息通过检验反馈接口,回传至商业质量数据库,形成工商质量数据互动,实现贯通生产、收购、调运和复烤环节的原烟质量全程追溯。

  4、云计算

  云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。

  对于烟叶生产来说从基层的烟叶种植到收购,数据跨度从区县一级一直上升到国家总局,广度覆盖整个国家,仅仅单个省的每日工作数据就极其庞大。面对如此庞大的数据源如果采用传统的处理方式将要花费大量的资源搭建、维护计算环境。通过云计算虚拟化技术,在不添加新的计算能力的前提下,也能够通过有效地提高物理机硬件利用率,完成庞大数据的计算,从而减少对主机数量的要求,节约系统的运行、维护成本。

  四、需要解决的问题

  1、信息技术推广工作缺乏应有的政策支持和保障

  目前信息化建设存在“一边倒”的现状,在烟叶生产工作中尚未建立完善的政策制度体系。信息技术的应用还停留在“重收购,轻生产”的状态,只起到到了规范收购管理和提高收购效率的作用,信息化工作局限于收购、调运、仓储环节,很少涉及烟叶科学生产、风险控制、种植技术推广等方面的内容。生产信息化工作方面的考核、奖励机制不健全,基层员工对生产信息化工作的积极性不高,对信息采集不够重视,信息技术应用对烟叶生产管理和烟农种植水平的提高并未起到真正的推动作用。

  2、信息化技术推广工作缺乏专业人才队伍的保障

  基层一线人员年龄严重老化,文化素质相对较低,严重缺乏适应信息化建设的基本素质。从2009年开始,湖北省烟草专卖局(公司)本着对行业长远发展负责的态度,把人才引进问题放在全省、全国的大局来谋划,加紧实施“人才引进五年规划”,争用五年时间,从社会引进各类人才1000人。这批人将会成为湖北省烟草农业信息化的基石。

  3、数据的复杂性

  目前亟待解决的问题是田间信息实时采集装置中涉及土壤水分、肥力状况、杂草、病虫害以及作物苗情识别的传感器的开发。这些信息受自然条件的影响其时空变异性大、实时采集难度高、大量信息的采集和处理耗资费时,而且数据量非常庞大。加之农作物生产大部分是非结构化感性信息,从非结构化感性信息到结构化理性信息的加工是一个相对复杂的过程,数据采集的初级过程中增加一道人工处理过程,失真度难以把握,实践过程中数据粒度与失真率成正比,这些导致了数据原始复杂性增加。

 

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