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智慧云谷智慧農業解決方案

來源:智慧云谷發布時間:2015-02-13 02:31瀏覽量:37324


第一章 概述

(一)前言

      在農業生產過程中,農作物的生長與自然界的多種因素息息相關,其中包括大氣溫度、大氣濕度、土壤的溫度濕度、光照強度條件、二氧化碳濃度、水分及其他養分等等。傳統農業作業過程中,對這些影響農作物生長的參數進行管理,主要依靠人的感知能力,存在著極大的不準確性,農業生產也就成為一種粗放式管理,達不到精細化管理的要求。隨著科學技術的發展,伴隨著城鎮化改革的進行,在農業生產過程中,越來越多的勞動力被解放出來,勞動力成本不斷增加,傳統農業無法進一步的發展,也逐漸滯后于社會的發展。因此,對傳統農業的要求在不斷提高,將先進技術應用于農業將得到廣泛推廣,智慧農業隨之產生。

(二)、智慧農業發展現狀

1、政策方面

      以建設現代化農業為著力點,以實現農業增效、農民增收為目標,以提高增效為核心,以提高農業產業化水平和增強農業綜合生產能力為主線,大力發展特色農業、綠色農業、科技農業,加快推進農業全面發展,努力實現我國農業發展的新跨越。

2、技術方面

      隨著物聯網技術的不斷發展,越來越多的技術應用到農業生產中。目前,遠程監控系統、無線傳感器監測等技術日趨成熟,并逐步應用到了智慧農業建設中,提高了農業生產的管理效率、提升了農產品的附加值、加快了智慧農業的建設步伐。

3、應用方面

      目前,利用基于云計算核心的GPRS模塊,采集農業生產信息,通過云計算中心或短信進行簡單設置后即可將任何設備的數據傳輸到農業云管控平臺,并可通過農業云管控平臺下發控制指令,以幫助農民及時發現問題,并且準確地確定發生問題的位置,使農業生產自動化、智能化,并可遠程控制。

      溫室大棚在不適宜植物生長的季節,能提供生育期和增加產量,多用于低溫季節喜溫蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因此對種植作物生長環境的要求要精確的多。大多數農戶加溫、澆水、通風等,全憑感覺。人感覺冷了就加溫,感覺干了就澆水,感覺悶了就通風,沒有科學依據。農業進入信息化時代后,對溫室內部的空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度及光照等農業環境信息的采集也越來越重視。因此,將物聯網技術引入溫室大棚中來,實現溫室種植的高效和精準化管理。

(三)需求分析

      本方案研發的基于云計算核心的物聯網智慧農業控制系統將所有控制終端連接到云計算服務器,云計算中心服務器采用多端口、多進程、多線程復合通訊技術,能夠支持極大量的終端同時連接,并且能夠做到實時數據傳輸與控制。另一方面,可以通過控制中心對不同的終端設備進行協議設置,云計算服務器會將協議透傳給終端設備。

      1、項目建設是民生所向。目前我國糧食生產實現“十一連增”,農民增收實現“十一連快”。然而在糧食連年豐收的背后,我國農業持續發展的壓力明顯加大,通過推進農業智能化建設,加快農業發展方式的轉變,從依靠拼資源消耗、拼農資投入、拼生態環境的粗放經營,盡快轉到注重提高質量和效益的集約經營上來。將推動“物的新農村”和“人的新農村”建設齊頭并進。農業已成四化“短板”,推進農業智能化刻不容緩。

      2、項目建設是行業發展趨勢。智慧農業已成為合理利用農業資源、提高農作物產量和品質、降低生產成本、改善生態環境及農業可持續發展的前沿性農業科學研究熱點之一。智慧農業技術的引進和應用會給我國農業發展帶來新的機遇,為我國推廣、應用和發展現代化農業起著示范和推動作用 。

      3、項目建設為國家農業科技規劃及相關政策重點支持發展領域。我國政府部門高度重視我國農業的發展,先后出臺了一系列政策,全力支持“十二五”期間我國農業的發展,并且明確規定,積極調整支出結構,不斷加大投入農業物聯網建設,主要包括環境、動植物信息檢測,溫室農業大棚信息檢測和標準化生產監控,精農業中的節水灌溉等應用模式。

(四)方案的目的

      智慧云谷發揮在3G網絡、云計算技術、物聯網技術、全球眼技術等方面的優勢,積極響應國家號召,參與智慧農業建設。提供了從科學育種、農作物精細管理、農作物遠程控制到食品溯源、農機定位等智慧農業的一系列解決方案。發展智慧農業能夠加速提升農業科技水平,進一步增強農產品競爭力,實現高效農業,保護環境、促進農業的可持續發展。

第二章 公司簡介

(一)關于我們

      智慧云谷 (Wiscloud)成立于2007年,擁有一流的研發設計團隊,始終堅持自主創新,公司擁有自主知識產權的嵌入式操作系統,Wiscloud nebula protocol(星云自動組網協議),WisOS云計算操作系統,為用戶提供全球領先的物聯網、云計算、游戲等軟硬件產品及平臺服務,主要產品有:

      物聯網&云計算

      基于云計算核心的工業自動化控制設備及云計算控制平臺;

      基于云計算核心的自動化節能控制設備及云計算控制平臺;

      基于云計算核心的iWiscloud智慧家居控制中心;

      全球領先的無線環境及空氣質量傳感器;

      具有自動電流及故障檢測功能的無線自組網觸摸開關;

      全球領先的無插件多人實時網頁/手機游戲平臺。

      “云”是公司產品的“代言人”,所有產品都是基于云計算核心。

      公司網址:http://www.hulanbaojie.com/

(二)硬件基礎

      智慧云谷擁有功能完備的大型云計算數據中心,采用先進的網絡框架設計,電信、聯通、移動千兆光纖接入,目前存儲能力已達PB級以上;CDN負載均衡,實現數據更快更穩定的傳輸;異地替換方案,保證了數據不會丟失,當一個數據中心發生故障時,異地的數據中心會立刻將工作進行替換,確保我們穩定的服務;多臺在線式大功率智能UPS可提供48小時以上的后備供電設備發電機;同時數據中心有幾十臺小型機、大量高端服務器、大型磁盤陣列等設備。強大的硬件設施使我們擁有強大的運算能力,災難應對和恢復力,能為用戶提供高速、安全、穩定的數據服務。

第三章 系統總體設計

(一)系統設計原則

      本方案設計遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素,并將為今后的發展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統設計內容是系統的、完整的、全面的;設計方案具有科學性、合理性、可操作性。其具有以下原則:

1、先進性與適應性

      系統的技術性能和質量指標達到國際領先水平;同時,系統的安裝調試、軟件編程和操作使用簡便易行,容易掌握,適合中國國情和本項目的特點。該系統集國際眾多先進技術與一身,體現了當前計算機控制技術與計算機網絡技術的最新發展水平,適應時代發展的要求。同時系統是面向各種管理層次使用的系統。其功能和配置以能給用戶提供舒適。安全、方便、快捷為準則,其操作應簡便易學。

2、經濟性與實用性

      充分考慮用戶實際需要和信息技術發展趨勢,根據用戶現場環境,設計選用功能和適合現場情況、符合用戶要求的系統配置方案,通過嚴密、有機的組合,實現最佳的性能價格比,以便節約工程投資,同時保證系統功能實施的需求,經濟適用。

3、可靠性與安全性

      系統的設計具有較高的可靠性,在系統故障或事故造成中斷后,能確保數據的準確性、完整性和一致性,并具備迅速恢復的功能,同時系統具有一整套完成的系統管理策略,可以保證系統的運行安全。

4、開放性

      以現有成熟的產品為對象設計,同時還考慮到周邊信息通信環境的現狀的發展趨勢,可以消防、防盜、聚光系統實現聯動,可實現遠程控制。

5、可擴充性

      系統設計中考慮到今后技術的發展和使用的需要,具有更新、擴充和升級的可能。并根據今后該項目工程的實際要求擴展功能,同時,本方案在設計中留有冗余,以滿足今后的發展要求。

6、追求最優化的系統設備配置

      在滿足用戶對功能、質量、性能、價格和服務等各方面要求的前提下,追求最優化的系統設備配置,以盡量降低系統造價。

7、保留足夠的擴展容量

      該項目設置的控制容量保留一定的余地,以便在系統中改造新的控制點;系統中還保留與其他計算機或自動化系統連接的接口;也盡量考慮未來科學的發展和新技術的應用。

8、提高監管力度與綜合管理水平

      本項目系統設備控制需要高效率、準確及可靠。本系統通過中央控制系統對各子系統運行情況進行綜合控制,時時動態掌握監視及報警情況。閉路電視監控大大減少勞動強度,減少設備運行維護人員;另外,系統的綜合統籌管理可使設備按最優組合運行,在最佳情況下運行,既可節能,又可大大減少設備損耗,減少設備維修費用,從而提高監管力度與綜合管理水平。

(二)系統結構





智慧農業控制系統



      智慧農業控制系統能夠將多達幾十萬臺的控制終端同時連接到云計算中心,可以在同一平臺下對多個地區,多個控制點進行集中控制,更能夠進行大范圍綜合計算與綜合控制。

(三)系統特點

1、基于云計算核心

      Wiscloud 智慧農業控制系統基于云計算核心,分組控制與用戶不需要自建服務器,不需要固定IP,只要一臺能夠上網的電腦/平板/手機即可通過云計算平臺對多個地區的多個終端進行控制,所有數據記錄在云計算數據中心,數據永不丟失,可以方便的進行歷史數據查詢與分析。

2、最強的控制能力

      Wiscloud 智慧農業控制系統終端主機具有5個485及232通道以及12個專用擴展通道,核心系統支持線程模式,可同時采集多個通道的數據,通過擴展通道可以擴展大量的采集模塊,通過云計算中心能夠對每個擴展模塊的控制通道進行采集控制,單個終端主機可擴展至多達4096個A/D通道,1792個IO,1024個RS485接口以及512個12位D/A通道,具有極強的擴展及控制能力。

3、無需任何編程

      Wiscloud 智慧農業控制系統終端機采用觸摸屏一體化設計,在施工部署時不需要任何的編程,具有完美的模糊控制理念及控制算法,可以將所有輸入輸出接口進行任意組合控制,并且可以完全脫離云計算中心自動運行,也可以通過云計算中心進行極端復雜的流程控制。

4、開放&開放 

      Wiscloud 智慧農業控制系統開放所有控制終端、控制模塊、云計算平臺接口,軟件企業可以用自己的軟件對智慧農業控制系統進行控制,形成自己的軟/硬件自動化控制產品,物聯網及自動化控制企業可以將硬件接入到智慧農業控制系統的云計算平臺中,通過云計算平臺進行實時通訊,實時控制,并可集合大量終端進行綜合控制,并能夠將歷史數據保存到云計算中心。

(四)系統功能

      1、基于云計算平臺:擁有自己的云計算中心,無需自建機房和數據中心,可以在手機、平板等任意終端連接到云計算中心,進行高效率的數據運行及運算能力,并可以在云端對所有設備進行設定,實現了隨時調用,隨時監管,隨時控制。

      2、系統成本低:省去了PLC系統自拉光纖、自架服務器、購買UPS和蓄電池等額外的財力消耗,同時也省下了后期昂貴的系統維護費用。

      3、控制能力強大:單機可承載1萬以上的終端連接數量且運行毫無負擔。物聯網控制終端主機具有5個485及232通道以及12個專用擴展通道,嵌入式軟件開發時采用了線程模式,可同時采集多個通道的數據,通過擴展通道可以擴展大,終端主機能夠將擴展模塊的數據自動打包上傳到云計算中心,也可以通過云計算中心對每個擴展模塊的控制通道進行控制,單主機通過擴展可實現多達2048以上通道的數據采集以及控制。

      4、擴展能力強大,擴展方便快捷:可達到無縫擴展至10萬以上的終端連接數量,獨自研發的物聯網終端設備的透傳協議,使后期新增擴展模塊時無需重新編程,模塊的通用性強,自帶輸入、輸出、485、Mbus、模擬量采集適應用戶的新增需求。

      5、穩定性強:一體化開發的自有系統,直接集成通信模塊,信息實時傳輸、反饋、報警、處理,我們的主機高度集成化,把觸摸屏的控制、DTU和主機的處理部分、以及采集部分、下位機通信部分集成一體,任何節點的損壞都不會影響整個系統的運行,運行更加穩定。

      6、人性化服務:支持地理信息系統,觸摸屏終端可隨時提供動態數據,提供系統運行的評價指標,提供對運行分析和參數預測所需的各種溫度、濕度和流量分配的圖表,對同類參數進行分析比較,并可進行人性化參數重置。

      7、后期運維方便:系統不需要專門維護,一旦發生故障,根本不需像老式系統那樣等待專業人員現場編程調試,只需請電工按照操作要求重新安裝備選模塊即可,傻瓜式操作,方便快捷,時效性高。

      8、兼容性強:能兼容并學習市面上幾乎所有品牌的熱表、壓力表等設備的協議,進行遠程操作,無需配備指定設備,利于廠家控制設備成本。

      9、服務持久:智慧農業管控系統將與公司系統同步升級。

第四章 智慧農業解決方案

      智慧云谷基于云計算核心的物聯網技術的智慧農業,是指充分利用各類iWiscloud無線傳感器和先進設備,實現現代農業生產的實時監控、精準管理、溯源管理、遠程控制和農業信息知識支撐的農業綜合智能信息化解決方案。

      以開發利用基于云計算核心的智慧農業控制系統為主導,對氣候、土壤、水質等環境數據的分析研判,系統規劃園區分布、合理選配農產品種,科學指導生態輪作。智慧農業建設主要包括環境、植物信息檢測,溫室、農業大棚信息檢測和標準化生產監控,精準農業中的節水灌溉等應用模式,例如農作物生長情況、病蟲害情況、土地灌溉情況、土壤空氣變更等環境狀況以及大面積的地表檢測,收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量,有關土地的濕度、氮濃縮量等信息的監測。

第五章 智慧云谷智慧溫室管控系統功能描述

      在這列舉智慧溫室大棚的解決方案,智慧溫室大棚控制可以根據用戶需求,隨時進行處理,為農業生態信息自動監測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據。大棚監控及智能控制解決方案是通過光照、溫濕度、二氧化碳等iWiscloud無線傳感器,實時采集農業大棚內溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環境參數,自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。

智慧云谷基于云計算核心的溫室控制系統采用無線傳感器網絡技術、基于云計算平臺的數據存儲與分析,嵌入式技術和傳感器技術相結合的方式,精準采集溫室內部環境的各項指標,驅動相應執行器件,如風扇、加濕器、加熱器,平穩控制溫室內部環境的變化。實現了如下12項功能:

      (一)空氣溫濕度監測功能  工作人員可根據智能溫濕度傳感器,實時監測溫室內部空氣的溫度和濕度。測濕精度可達±2%RH,測溫精度可達±0.5℃。并把數據傳送至智慧云谷農業云管控平臺,中心對數據進行分析處理后將數據分發給云計算終端。如果溫室內空氣濕度小于設定值,系統會自動啟動加濕器,達到設定值后便停止加濕;如果溫度過高,系統會自動開啟卷簾機,然后打開通風系統,直到達到設定的溫度值,當溫室內溫度低于設定值時,系統便啟動加熱器來升溫,直到溫度達到設定值為止。自動調節溫室內溫濕度,保證作物生長于一個最適宜的環境中,為安全高效生產提供保障。

        (二)土壤濕度監測功能 工作人員可根據智能土壤濕度傳感器,實時監測溫室內部土壤的濕度,并把數據傳送至智慧云谷農業云管控平臺,當土壤濕度低于設定值時,采用智能控制與手動控制兩種噴淋裝置來噴水,可以依照溫度濕度和其他參數,或者根據植物生長模型對灌溉設備進行開關控制或者進行精準的變頻控制、高速計數控制(可以是灌溉精度達到1毫升/每小時精度級別)等高效且精準的灌溉控制方案。也可以通過本地或者遠程對棚內整體或者局部進行灌溉。監測設備可以將根據水流量等技術參數計算出實際的灌溉用水量,支持實時檢測自動閉環灌溉、定時定量灌溉、系統預警等,可實現多種模式下的精確灌溉,達到節能控制與精確控制的完美結合,具有成本低廉、適用性強、操作簡單、部署靈活、安全性高、擴展性強等優點。

      (三)光照度監測功能 采用智能光照度傳感器來實現對溫室內部光照情況的檢測,對弱光和強光有較高的靈敏度,傳輸距離長,抗干擾性強,測量精度高等特性保證了穩定性,并把數據傳送至智慧云谷農業云管控平臺,植物光合作用需要光照和二氧化碳,當光照度達到系統設定值時,系統會自動開啟風扇加強通風,為植物提供充足的二氧化碳。在弱光的時候工作人員采用智能定向補光系統,基于植物生長環境光照不足和各階段紅藍光需光亮差異問題,采用對應植物吸收峰值波長的紅藍兩色LED微光源,應用分類限值設置、分段光強檢測鉻溫度檢測,精確計算補光量,控制LED驅動電流,從而實現低耗能按需精確定量補光。

      (四)二氧化碳智能補充系統  植物通過吸收二氧化碳完成光合作用,進行新陳代謝產生養分,而空氣中過多的二氧化碳含量卻反而會抑制作物的生長,通過控制溫室大棚中的二氧化碳濃度可以有效控制植物的光合作用,采用智能二氧化碳傳感器實時檢測溫室內二氧化碳濃度,根據不同作物所需濃度計算補充量,從而精確控制二氧化碳產生設備的開啟與關斷,將溫室二氧化碳維持在植物生長所需的最佳濃度范圍內,達到加快植株生長;當濃度超過系統設定值范圍,通過iWiscloud二氧化碳傳感器將相關數據傳送到智慧農業云管控平臺,由相關工作人員做出相應控制,也可以設置自動打開與之相連的通風設備,也可增加對作物的光照,使之進行更多的光和作用,從而減少二氧化碳的濃度,為植物生長提供良好的空氣含量,提高農產品內外品質、實現增產增收。

      (五)安防監控功能 采用人體紅外感應模塊,當溫室大棚周邊有非法人員出現時,智慧云谷監控系統向云管控平臺發送信號并報警,短信發送報警信息至用戶手機。它檢測的最遠距離為7米,角度在100o左右,可對多個農業大棚進行360度全方位監控可24小時不間斷工作,并可以長時間保留監控資料。

      (六)遠程視頻監測功能 基于3G無線網絡,在溫室大棚內每隔50米安裝一個高清攝像頭,實時捕獲溫室內部的畫面,將畫面數據傳輸給智慧云管控平臺。我們可以通過遠程訪問的方式來觀看溫室內部的實時畫面,當發現農作物上出現害蟲時,工作人員可以及時開啟自動噴灑農藥系統,可以及時的減少農作物損失;也可以在觸屏液晶顯示器上看到溫室內部的實時畫面,農業技術人員可以隨時看到植物生長情況。

      (七)遠程訪問與控制功能 采用云計算遠程控制系統,這樣用戶便可以使用智慧云谷主機訪問數據,通過操作智慧云谷農業云管控平臺界面遠程控制溫室內的執行器件,維護系統穩定。

      (八)GPRS云計算數傳模塊 智慧農業云管控平臺接入GPRS,用戶便可以用手機來訪問數據,了解溫室內部環境的各項數據指標,如溫度、濕度、光照度和安防信息等,實現云端控制,永不掉線。

      (九)控制參數設定及瀏覽 對所要實現自動控制的參數如溫度、濕度、氧氣濃度等,進行設置以滿足自動控制的要求。用戶既可以直接操作網關界面上的按鈕來完成系統平衡參數的設置,又可以通過電腦或手機遠程式的方式完成參數的設置。

      (十)顯示實時數據曲線 實時趨勢數據曲線可將系統采集到的溫室內的數據以實時變化曲線的形式顯示出來,便于觀察系統某時間段內整體的生長狀況。系統可擴充多種記錄數據分析處理軟件,能進行繪制棒圖、餅圖,進行曲線擬合等處理,可按TEXT格式輸出,也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數據處理。

      (十一)顯示歷史數據曲線 可顯示出溫室內各測量參數的日、月、年參數變化曲線,根據該曲線可合理的設置參數,可分析環境的變化對植物生長的影響。便于對溫室大棚運轉情況進行分析做出改進,提高溫室大棚的生產效率。

      (十二)分塊控制  實現同一個棚內劃區域管理,不同區域種植不同作物的要求,整套系統可以實現每個控制節點實現2-4個區域控制區域劃分。每個區域有自己獨立的控制模型來適應不同的作物。即可以實現每個種植區不同溫度,不同濕度,不同氣體配置等環境技術指標?筛鶕脩粜枰纯梢詫⒄麄大棚變成一個整體,也可分成多個區域來進行種植。這樣可以實現多環境作物同時培育,也方便一些科研實驗的多環境任務要求。對于用戶來說可以通過智慧云管控平臺來監測、查詢各分塊數據,也可以對個分塊進行單獨控制和整體協調控制,F場工人和實施人員還可以對各自的控制區域實現手動控制。

第六章 智慧農業的意義

(一) 加速提升農業科技水平

      我國農業的整體科技水平較低,與世界發達國家還存在較大差距,如傳統的灌溉、施肥技術和農藥、除草劑的大量施用,不但造成生產成本的提高和資金的浪費,而且直接危害人畜健康,污染農產品、環境和水質。因此需要利用能夠根據作物生長需求、田間雜草及病蟲害分布情況,實現精確噴灌、施肥及定點噴藥,減少成本和環境污染的自動控制機械與技術。例如用于除草的噴藥機械要求較高的控制精度,能夠利用計算機視覺技術進行雜草識別,進而控制噴藥的地點與用量。智慧農業是以高科技帶動的農業科技創新技術體系,對于加速提升我國農業科技水平,促進我國農業現代化進程具有十分重要的意義。

(二) 進一步增強農產品競爭力、實現高效農業

      智慧農業是質量效益型農業,以優質高效為目標,追求以最少的投入實現優質、高產、高效。我國化肥利用率相當低,僅為30 %~40 %,且氮、磷、鉀肥施用比例不合理,中、微量元素缺乏的情況沒有得到及時糾正,氮肥損失率高達70 %~80 %,浪費十分嚴重,肥料的增產效益未能充分發揮,養分管理和施肥技術方面的研究基礎更是薄弱。實施智能農業,可在作物田塊內,依據特定小區的作物生長潛力投入不同水平的管理(變量播種、施肥、噴藥等) ,提高化肥、農藥的有效利用率,降低農用成本和作物中有毒物質的殘留量,從而提高作物的產量和品質,增強農產品的競爭力,實現高效農業。

(三)有效地保護環境、實現農業可持續發展

      從我國近幾十年的農業發展來看,環境保護與農業發展間存在著一定的矛盾,且日益嚴重。目前中國農村化肥、農藥、除草劑、農膜的大量使用已經造成了嚴重的面污染,例如過量的化學氮不僅形成大氣污染源,且同過量的磷向水體淋溶,形成水體富營養化。實施智慧農業可以減少因農業化學物質濫用造成的環境污染,是保持農業可持續發展的有效途徑。

(四)有利于促進農民生產觀念轉變、生產技術和素質的提高

      智慧農業使農業勞動力的就業結構發生變化,從事密集型農業生產的勞動力逐漸減少,農民的知識結構也將從根本上得到改變,這是突破千百年來形成的傳統耕作觀念的關鍵之一。我國農民幾千年來在小塊土地上經過密集型勞動生產的投入和豐富生產管理經驗的積累而形成的“傳統精耕細作”技術,也可以在小塊農田內達到很好的經濟產量,只是沒有現代科學方法的定量研究和現代工程手段的支持來形成大規模的生產力,F代農業技術與電子信息技術的發展,使定量獲取這些影響作物生長因素及最終收成的空間差異信息、實施基于知識和現代科技的分布式調控、達到田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的經濟產量成為可能。智能農業技術可顯著提高耕地的生產潛力,節約良種、化肥農藥、能源和勞力的投入,并獲得良好的經濟效益。

(五)有利于促進研究開發高新技術在農業領域的應用

      智慧農業的關鍵技術是實現采集地塊作物收獲量分布狀況,生成小區產量分布圖;根據田間作物生長條件的差別,以及田間土壤類型、水分、肥力、實測的產量分布圖、作物栽培模型等,并綜合專家知識決定如何操作處理地塊內小區間的條件差別,對地塊小區產量分布圖進行分析,定義需要進行特殊處理的區域,分析形成決策方案,生成決策圖;根據地塊決策圖生成控制指令,對變量作業機械進行調節與控制。農業機械的精確定位與變量作業,需要空間信息技術的支持,由于GPS、GIS、RS 與其他傳感控制技術的發展,使變量機械的設計成為可能。如帶有谷物產量傳感器的聯合收割機能繪制產量分布圖,帶有GPS 與測量谷物產量傳感器的聯合收割機能繪制小區產量分布圖,這些產量分布圖反映了地塊小區的差異;用于除草的自動監控噴藥機械,能夠利用計算機視覺技術進行雜草識別、進而控制噴藥的地點與用量;用于滅蟲的噴藥機械,需要相對定位,可以利用帶GPS 數據采集器繪制地塊的病蟲害分布圖,作為噴藥的依據;變量施肥播種機具,能根據土壤肥力的不同,自動調節施肥量,同時也能根據土壤水分、土壤溫度的不同,自動調節播種深度。

第七章 總結

      智慧農業目前已經形成一種高新技術與農業生產相結合的產業,是農業可持續發展的重要途徑。在農業等大規模生產方面,如何把農業小環境的溫度、濕度、光照、降雨量等,土壤的有機質含量、溫濕度、重金屬含量、PH值等,以及植物生長特征等信息進行實時獲取傳輸并利用,對于科學施肥、灌溉作業來說具有非常重要的意義。它將農業大棚內視頻監控、安全防范、環境采集、異常報警、生產管理等功能集于一身,是傳統視頻監控系統在農業應用上的延伸和擴展,通訊手段上的升級和進步,將會是未來農業數字化管理的主要發展方向。

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