南开大学中国式现代化乡村工作站襄垣县工作站纪实
引言：日新月异的科技为农业发展带来了更多机遇。南开学子学以致用，在孙桂玲教授的带领下，自主研发出农业智能化在线监测系统。这一创新之举替代了传统的玻璃温度计，使农民只需通过手机小程序即可实时掌握农作物生长信息、并及时接收预警，免去了半夜起床记录数据的辛劳。南开师生挺膺时代担当，助力当地农业向数智化转型升级。
一．背景介绍
“强国必先强农，农强方能国强”，自党的十八大以来，党中央始终将“三农”工作置于优先位置，这不仅体现了对农业、农村、农民问题的深切关注，也彰显了对国家长远发展的深远考量。
在山西襄垣，因地制宜发展草莓、樱桃、香菇等特色农业产业。南开大学电子信息与光学工程学院教授孙桂玲和学生来到该县实践时，发现当地村民还在使用传统玻璃温度计，依靠人工抄表的方式监测温湿度。
“半夜1点也得到大棚记录数据”“效果也不好，病虫害还是很多”……村民抱怨大棚种植的烦心事，成为师生记在心里的一件大事。经过多轮实地考察与反复论证，孙桂玲教授团队设计出了一套完善的闭环现代化智慧农业建设方案，并自主研发出了低功耗全天候无线农作物生长信息监测系统。
早在2023年初，在孙桂玲教授与襄垣县各级领导的共同努力下，南开大学中国式现代化乡村工作站襄垣县工作站便已成功建立。今年，我们再次相聚襄垣，共赴暑期社会实践之旅，以 “知中国，服务中国”的理念，捐赠物联网科技支农设备、投入到乡村工作站的进一步建设当中。
二．主要做法
（一）襄垣县在农业生产中的困境
1.传统农业技术的局限性
当地农民仍依赖传统的玻璃温度计来监测大棚里的温度和湿度，记录这些数据的过程依然是人工完成。这种落后的监测方式不仅效率低，而且在时间上存在很大局限性，尤其是在夜间，这使得农民不得不在凌晨时分到大棚检查，增加了劳动强度。
2.数据记录的误差
人工抄表的方式，导致数据记录存在误差，不能为农作物的生长提供准确的环境参数，进而影响种植决策。这种误差可能导致作物病虫害的发生以及防治措施无法及时实施，从而影响产量和质量。
3.缺乏科技支持与技术指导
地方农民在智慧农业相关知识、科技应用等方面的储备不足，缺乏相应的技术指导和支持，导致新技术的推广和应用难度较大。尽管农民对于新技术的需求强烈，但由于缺乏专业知识，他们在实现智能化转型过程中面临着重重困难。
（二）解决方案
针对上述问题，南开大学“物联网科技支农”实践队在实践前便制定了一系列有针对性的解决方案，旨在提升当地农业的科技水平和生产效率。
1.引入智能农作物生长信息监测系统
在多轮实地考察和研究总结后，实践队回归课堂和实验室，依托学科特色，学以致用，自主研发出了智能农作物生长信息监测系统。实现了从田间地头的实地情况考察，到课堂上的原理知识学习，课下的方案研究讨论，最后到实验室进行实操搭建的完整过程。
图为团队研讨并焊接电路板
该农业智能化设备基于现代传感器技术，对温室大棚或农田中农作物的生长信息，如温度、湿度、光照度以及土壤的pH值等进行在线采集。基于广域物联网技术NB-IoT，实现了对农作物的生长环境信息的远距离高可靠传输。团队依托物联网开放云平台OneNET，实现了该系统接入设备管理和数据流的可视化图形化展示，为农作物的生长提供全方位的检测。该系统的无线传感器节点设计，创新性通过生成随机稀疏矩阵的方式进行稀疏采样，减少了数据采集量，极大地节约了系统功耗。使农作物的生长环境信息从温室大棚采集端到云平台，再从云平台到阿里云服务器，拥有了对接入设备的管理、上传数据的图形化展示、数据报警、数据推送等功能。
图为智能农作物生长信息监测系统原理示意图
该智能农作物生长信息监测系统能够全年不间断地记录农作物生长过程中的环境信息。农民可以通过系统提供的界面访问这些数据，进行深入分析，从而做出更加科学的种植决策。例如，通过分析土壤湿度数据，农民可以优化灌溉计划，避免过量或不足的灌溉；通过监测土壤温度，可以预防作物受到极端温度的影响；而光照强度数据则有助于调整作物的种植布局，确保每一棵植物都能获得充足的阳光。
图为手机小程序上的智能农作物生长信息监测系统
此外，长期的环境监测数据还有助于农民了解作物的生长周期，优化种植策略，提高作物产量和品质。
智能农作物生长信息监测系统的应用，不仅提高了农业生产的效率和可持续性，也为农业的现代化和智能化铺平了道路。通过这些数据，农民可以更好地管理作物，提高经济效益，同时为农业的可持续发展做出贡献。
2.给村民开设“小课堂”
在筹备暑期物联网科技支农社会实践活动时，团队精心设计了面向当地村民的科普教育计划。活动伊始便通过调研了解了村民对物联网技术的认知水平和实际需求，从而定制了科普课程内容。并且团队还制作了直观的教学材料，包括PPT、操作示范视频，用简洁易懂的语言介绍物联网技术及其在农业中的应用，设计了将要开展的系列小课堂中的讲授内容，主要围绕物联网基础知识、设备安装与使用等主题进行讲解。
三．取得成效
团队于暑期前往山西省襄垣县，进一步建设南开大学中国式现代化乡村工作站，为解决乡村振兴中的痛点堵点问题提供“南开方案”。
（一）设备捐赠与应用
图为上良村连翘种植基地物联网科技支农设备捐赠仪式
依托乡村工作站，南开大学“物联网科技支农”实践队将拥有自主知识产权的低功耗全天候无线农作物生长信息监测系统无偿交付给当地政府机构、企事业单位及个体农户使用，有力推动了当地农业现代化，进一步丰富了南开大学乡村工作站建设运营案例。
（二）技术指导与培训
图为团队人员进行技术指导
针对该现代化物联网智慧农业建设方案的硬件与软件组成部分，团队为基地技术人员提供了全面的技术指导，并为当地群众现场安装了手机APP，耐心细致讲解操作流程。确保其能够熟练掌握设备的操作。
图为队员实地安装物联网设备
为向种植基地技术员提供推广样例，实践队员们走进种植基地，深入田间地头，针对不同植株的生长情况和基地实际环境，找到最佳位置安装物联网科技支农仪器，为当地种植业注入智能科技力量。
（三）媒体报道与品牌塑造
在实践期间，有关襄垣县乡村工作站的报道登上光明日报、中国青年报、天津日报、山西农民报等权威媒体，团队所撰写的推送与新闻稿在学院及学校官方公众号上发表，此举不仅为当地农产品品牌的塑造及旅游业的发展贡献了力量，更进一步传唱了乡村工作站的事迹，激励南开学子和其他文人志士躬耕乡村基层工作、助力中国式现代化进程。
（四）助力南开大学乡村振兴数据库的建立
实践团队依托乡村工作站，通过实地考察和入户调研，填写并向南开大学乡村振兴数据库上传了30余份家户问卷及村级问卷，进行了认真细致的分析与讨论，成功撰写了一份实事求是的襄垣县乡村振兴调研报告。该报告凝聚了多方智慧与力量，为推进乡村全面振兴和农业农村现代化的进程提供了有力的智力支持。
四．经验启示
在南开大学现代化乡村工作站的建设下，山西省襄垣县在推动乡村振兴发展过程中，积极利用物联网科技技术，对照了市乡村振兴示范村，创建了六大项三十一小项主要参照指标，找准发展路径、补齐短板弱势，确定建设方向，逐渐建成一个个经济有活力、发展有动力、生活有奔头的“美丽新村”。
（一）技术引进与合作
首先，当地政府充分利用现代化乡村工作站这一平台，通过与南开大学建立合作，引进物联网技术，并获得了先进的设备支持。通过物联网技术，实现农业生产环境的实时监测和智能控制，如土壤湿度、光照强度、病虫害预警等，提高农业生产的智能化水平，促进经济发展，从而带动当地其他产业的共同进步。
其次，当地政府鼓励乡村企业与高校、科研机构开展研学活动，共同研发适合乡村地区的信息化技术和产品，推动科技成果转化和应用。当地居民以及政府人员也通过培训、与研发团队交流等方式，提高自身的信息化素养和科技技能水平，从而保证物联网科技全面、深入地为当地农业发展赋能，并通过加强信息基础设施建设、构建信息化服务平台、强化人才与技术支撑以及促进乡村治理现代化等措施的实施，推动乡村地区实现全面振兴和发展。
（二）产业振兴与资源利用
在连续数日的社会实践与深入考察中，我们深刻地认识到，当地村庄以其独到的洞察力发掘了自身的资源优势，并巧妙地将其转化为经济增长的动力。他们不仅成功地开办了洗煤厂，还在村内成立了合作社，这一举措不仅为当地经济注入了新的活力，也为居民提供了丰富的就业机会。洗煤厂的蓬勃发展，不仅带动了当地经济的繁荣，其产生的收益更是被巧妙地用于反哺农业等关键领域的投资。通过这样的循环利用，村庄实现了产业的自我立足，资源的有效盘活，以及对资源的深度赋能和优化。
（三）文化遗产保护与旅游开发
在襄垣县，自然风光与人文历史交织成一幅动人的画卷，散发着独特的魅力。村支部以敏锐的眼光挖掘并提炼了当地的人文历史精华，积极开展古建筑的修缮和古籍的保养工作。这些文化遗产不仅被赋予了新的生命，更成为襄垣县一张亮丽的名片，吸引着众多游客前来学习和传承这些优秀的文化遗产。
同时，襄垣县充分利用其得天独厚的地理优势，围绕湖泊建造了一系列风格各异的民宿，大力发展民宿经济。这些民宿以其独特的湖景为IP，不仅为游客提供了一个亲近自然、体验当地文化的平台，也为襄垣县自身做了一次响亮的宣传。游客们在这里不仅可以享受到宁静的湖光山色，还能深入体验当地的风土人情，这种结合自然与人文的旅游模式，为襄垣县的旅游业增添了新的活力。
撰稿人：
孙桂玲 南开大学中国式现代化乡村工作站襄垣县工作站 校内站长
钟骐骏 南开大学电子信息与光学工程学院本科生
董亮 南开大学电子信息与光学工程学院博士生
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