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智慧农业技术

2021-07-13 返回列表

农业高新技术推广——智慧农业平台技术，是在中国农业科学院资划所主持的国家“863计划”地球观测与导航技术领域“星陆双基遥感农田信息协同反演技术”的基础上，再融入农业物联网架构，利用无线网、传感器和“3S” 等技术，建成了农田环境参数采集系统、农情遥感监测系统、农业信息智能决策分析系统。本平台取得丰硕成果，共获得20项专利，软件著作权登记32项，发表论文21篇。目前，已经在河南省鹤壁市、吉林省长春市、榆树市、湖北荆门市等开展成熟的应用。
产品和成果的应用先后得到原国务院总理温家宝和河南省委书记卢展工、吉林省现任省委书记巴音朝鲁等领导高度评价，被人民网、新华网、河南日报、中国气象网等媒体广泛报道，产生了较大的社会和经济效益。系统由以下几个部分构成：
一、基于无线网的农田要素采集系统
针对农业生产管理和农情监测需求，在技术可行的前提下，利用农业物联网技术采集空气温湿度、风速风向、光合有效辐射强度、降雨、土壤分层温湿度、水温、水深、作物叶面积指数、作物高光谱、实时视频等5大类13个指标参数。并集成建设了5大采集系统：农田视频监测系统、农田气候监测系统、农田土壤环境监测系统、作物叶面积指数监测系统、作物高光谱监测系统。
系统特征：1）自供电、防雷，安全可靠；2）无线网4G传输，适合野外大田环境；3）监测指标国内最多，无接触、不破坏，符合农学观测特征；4）高光谱监测系统是国内首创产品，5）可视化展示。

二、农田信息监管分析系统

农田信息监管系统，基于网络，针对各监测设备进行综合管理系统，实现远程监控设备，调整设备监测时间、设备开关机、减除警报等，还可以增加删除监测点及设备情况。
叶面积指数提取系统，针对叶面积指数监测设备获取的照片组，运用科学模型进行计算，提取叶面积指数，并入库。
高光谱数据分析系统，针对高光谱监测设备获取的高光谱数据，运用科学模型进行计算，提取作物蛋白质含量、叶绿素含量、纤维含量、水分含量、叶面积指数及植被指数等，并将相关数据入库。
视频数据分析系统，针对视频监测设备获取的实时视频数据，提取株高、行距、生育期、苗情、病虫害等信息，并将数据入库。

三、农情监测与业务分析系统

监测数据库管理与展示系统，采用大数据、云技术理念，综合管理监测区农业历史数据、监测数据，实现农田信息采集系统采集的数据实时入库、初步处理监测数据并进行多维展示。
多源数据预处理系统，对地面数据、遥感数据等多源数据进行预处理，实现数据融合与同化，生成业务监测系统需要的时空连续的标准化数据，实现各种数据格式的转换与互通。
物播种面积监测系统，利用背景数据、监测数据及遥感影像数据，实现作物播种面积的快速提取；可以得到各类作物播种分布图、评价报告与分区统计数据。
土壤墒情监测系统，利用背景数据、监测的土壤温湿度与空气温湿度数据、降雨数据及遥感卫星数据进行土壤墒情监测；得到墒情分级图、评价报告与墒情分级统计数据。
作物长势监测系统，利用面积监测与土壤墒情结果，结合农田监测数据，在作物整个生育期内监测作物长势，并进行分级；可以得到长势分布图、评价报告与长势分区分级统计数据。
作物灾害监测与评价系统，利用农田监测数据、作物生育期、作物生理数据，采用专家模型，实时监测病虫害、低温冷冻害、旱涝灾害等发生范围和规模，评估灾害损失；得到灾害分布图、灾害评估报告与灾情分区分级统计数据。
作物产量预测系统，利用面积、墒情及长势结果，结合气象数据等，在作物未收割前进行产量预测；得到产量预测分布图、评价报告与分区统计数据。
智慧农业信息综合服务系统，通过构建网络共享平台，利用网络和手机客服端，将相关结果推送到主管领导、农户，企业开展专题服务，发挥信息成果的最大效益。

目前，这套硬、软件平台已经基本成熟，农田要素采集系统实现了农田环境要素的可视化采集与展示；同时通过地面监测数据、背景统计和资源数据、遥感影像等数据和信息进行同化和融合，利用相关专家知识模型，实现了作物播种面积、长势、土壤墒情、作物病虫害、冷冻害及产量的实时监测与分析；并利用网络、手机客户端等方式开展农情信息服务。