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智慧農業技術

2021-07-13 返回列表

農業高新技術推廣——智慧農業平臺技術，是在中國農業科學院資劃所主持的國家“863計劃”地球觀測與導航技術領域“星陸雙基遙感農田信息協同反演技術”的基礎上，再融入農業物聯網架構，利用無線網、傳感器和“3S” 等技術，建成了農田環境參數采集系統、農情遙感監測系統、農業信息智能決策分析系統。本平臺取得豐碩成果，共獲得20項專利，軟件著作權登記32項，發表論文21篇。目前，已經在河南省鶴壁市、吉林省長春市、榆樹市、湖北荊門市等開展成熟的應用。
產品和成果的應用先后得到原國務院總理溫家寶和河南省委書記盧展工、吉林省現任省委書記巴音朝魯等領導高度評價，被人民網、新華網、河南日報、中國氣象網等媒體廣泛報道，產生了較大的社會和經濟效益。系統由以下幾個部分構成：
一、基于無線網的農田要素采集系統
針對農業生產管理和農情監測需求，在技術可行的前提下，利用農業物聯網技術采集空氣溫濕度、風速風向、光合有效輻射強度、降雨、土壤分層溫濕度、水溫、水深、作物葉面積指數、作物高光譜、實時視頻等5大類13個指標參數。并集成建設了5大采集系統：農田視頻監測系統、農田氣候監測系統、農田土壤環境監測系統、作物葉面積指數監測系統、作物高光譜監測系統。
系統特征：1）自供電、防雷，安全可靠；2）無線網4G傳輸，適合野外大田環境；3）監測指標國內最多，無接觸、不破壞，符合農學觀測特征；4）高光譜監測系統是國內首創產品，5）可視化展示。

二、農田信息監管分析系統

農田信息監管系統，基于網絡，針對各監測設備進行綜合管理系統，實現遠程監控設備，調整設備監測時間、設備開關機、減除警報等，還可以增加刪除監測點及設備情況。
葉面積指數提取系統，針對葉面積指數監測設備獲取的照片組，運用科學模型進行計算，提取葉面積指數，并入庫。
高光譜數據分析系統，針對高光譜監測設備獲取的高光譜數據，運用科學模型進行計算，提取作物蛋白質含量、葉綠素含量、纖維含量、水分含量、葉面積指數及植被指數等，并將相關數據入庫。
視頻數據分析系統，針對視頻監測設備獲取的實時視頻數據，提取株高、行距、生育期、苗情、病蟲害等信息，并將數據入庫。

三、農情監測與業務分析系統

監測數據庫管理與展示系統，采用大數據、云技術理念，綜合管理監測區農業歷史數據、監測數據，實現農田信息采集系統采集的數據實時入庫、初步處理監測數據并進行多維展示。
多源數據預處理系統，對地面數據、遙感數據等多源數據進行預處理，實現數據融合與同化，生成業務監測系統需要的時空連續的標準化數據，實現各種數據格式的轉換與互通。
物播種面積監測系統，利用背景數據、監測數據及遙感影像數據，實現作物播種面積的快速提取；可以得到各類作物播種分布圖、評價報告與分區統計數據。
土壤墑情監測系統，利用背景數據、監測的土壤溫濕度與空氣溫濕度數據、降雨數據及遙感衛星數據進行土壤墑情監測；得到墑情分級圖、評價報告與墑情分級統計數據。
作物長勢監測系統，利用面積監測與土壤墑情結果，結合農田監測數據，在作物整個生育期內監測作物長勢，并進行分級；可以得到長勢分布圖、評價報告與長勢分區分級統計數據。
作物災害監測與評價系統，利用農田監測數據、作物生育期、作物生理數據，采用專家模型，實時監測病蟲害、低溫冷凍害、旱澇災害等發生范圍和規模，評估災害損失；得到災害分布圖、災害評估報告與災情分區分級統計數據。
作物產量預測系統，利用面積、墑情及長勢結果，結合氣象數據等，在作物未收割前進行產量預測；得到產量預測分布圖、評價報告與分區統計數據。
智慧農業信息綜合服務系統，通過構建網絡共享平臺，利用網絡和手機客服端，將相關結果推送到主管領導、農戶，企業開展專題服務，發揮信息成果的最大效益。

目前，這套硬、軟件平臺已經基本成熟，農田要素采集系統實現了農田環境要素的可視化采集與展示；同時通過地面監測數據、背景統計和資源數據、遙感影像等數據和信息進行同化和融合，利用相關專家知識模型，實現了作物播種面積、長勢、土壤墑情、作物病蟲害、冷凍害及產量的實時監測與分析；并利用網絡、手機客戶端等方式開展農情信息服務。