随着全球人口的增长和资源的日益紧张,农业可持续发展成为国际社会普遍关注的焦点。当今社会,农业生产面临着诸多挑战,包括气候变化、人口增长、资源短缺、环境污染等问题。高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目是指运用现代信息技术和物联网技术,通过对农业生产、资源环境等进行数字化、智能化的管理,实现农业生产精准化、智能化、可视化、可控化发展的现代农业生产方式。通过物联网、云计算、大数据、人工智能等技术,对农业生产各方面进行监控和高效分析,实现农业生产的可追溯性和可控性,降低农业生产成本,提高生产效率与农产品质量和安全性。
(一)智能节水灌溉
智能水肥一体化功能通过传感器采集传回的信息,判断分析土壤需水量,自动浇灌,达到设定的阈值时,停止浇灌,达到节约用水、精准灌溉的目的。支持远程控制、手动控制、自动控制、定时控制等多种工作模式,可对所有的灌溉设备进行控制,有效节约人力,达到增产目的。通过结合电磁阀、管网及田间系统,实现精确的水量分配和计量,同时结合轮灌控制和数据存储分析功能,进一步提升灌溉管理的智能化水平。电磁阀控制器承担着精确控制水流、智能联动各种环境感知设备以及故障监测的重要任务。
(二)田间硬件设施
(1)土壤墒情监测
该模块涵盖了数据采集、数据分析与评估、阈值设置与报警、数据可视化、历史记录与报表等功能。实现精准监测,异常情况快速预警;实时监测土壤水张力、土壤温湿度、水位、溶氧量、pH值等。通过设定报警阈值,当土壤数据异常时,如湿度过高,系统自动发出预警消息提醒工作人员。
(2)农业植保监测
虫情监测涵盖了虫情设备管理、虫情设备管理、图像采集、AI 虫情识别、实时报警、虫害趋势分析等功能。 通过虫情监测实时查看农产品种植基地虫情监测数据,通过虫情预警设置,可实现虫情监测数据提前预警,提前预知虫害灾情,减少虫害损失。
(3)农业植保监测
监测中根据收集到的症状信息(如叶片斑点、变色、枯萎等)进行分析确定病害的可能性。基于历史数据气象条件预测潜在的病害爆发;利用高分辨率摄像头或传感器拍摄作物叶片、茎秆等部位的图像,通过图像识别技术自动识别病害类型;记录治疗过程中的各项操作数据如施药时间、施药剂量、防治效果观察记录等自动评估防治效果。
(4)可视农业监测
对种植作物长势情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控,实现现场无人值守情况下,种植者对作物生长状况的远程在线监控,直观地展示了作物生长的实时状态。实现种植作物实时监控、远程智能控制、视频监控、设备运行状态自动监控、智能报警等,大大提高管理效率。
(三)智能管理系统
系统支持县级统一调配管理,包括接收田间硬件设施上传信息,显示和分析农田各类信息。为县级管理人员提供直观、易用的可视化界面,实现对农田信息的深入了解和详细分析。
(1)智慧农业“一张图”
支持通过“一张图”的形式,在地图上直观展示农田的分布、作物种类、生长状况及环境参数等信息。可清晰地看到不同作物的种植区域、生长状态以及土壤湿度、温度等环境参数的分布情况。
(2)远程监控与控制
支持对田间物联网设备的远程监控,实时查看设备运行状态和农田环境参数。允许县级管理人员通过系统远程控制物联网设备,如调整灌溉系统、启动或关闭通风设备等,实现远程自动化作业。
(3)预警与通知
当农田环境参数或作物生长状态超出正常范围时,系统自动发送预警信息至县级管理人员的终端设备。提供任务提醒功能,根据作物生长周期和农事活动安排,自动发送灌溉、施肥、病虫害防治等任务提醒。
(4)联动控制功能
根据环境参数采集系统获取的数据,以及各类作物适宜环境参数,实现手动控制和联动控制,实现农产品种植基地水肥控制阀门等控制设备的远程控制,实现作物生长过程智能化精确控制。示范区通过联动控制可有效减少人工成本,减少操作人力,实现灌溉、施肥等操作的远程控制。控制过程中可对每一次远程控制进行记录,实现所有开关记录都有据可查,保证操作安全。
(5)示范区
示范区将管理系统的web端和移动端相结合,基于SAAS云平台租户的管理理念建立。可每个租户建立账户后,可通过web端下发对应农产品种植的农事任务,农事执行人员可通过APP端接收任务并执行农事任务,执行完毕后,可上传回执,确保每个任务都执行到位,实现闭环管理。
(四)移动端
移动端涵盖了农事任务、实时监测、远程控制、智能预警、数据分析、农业知识库、个人中心等功能,用户可以通过小程序便捷地查看和管理农事任务,实时监测环境数据,进行远程控制,确保设备正常运作。同时智能预警功能能够及时识别潜在问题,帮助用户迅速应对。数据分析功能提供针对性建议,提升决策效果。农业知识库则为用户提供丰富的农业科普和技术支持,促进持续学习和提升管理水平。个人中心为用户提供个性化服务,全面提升智慧大棚的管理效率与用户体验。
(一)社会效益
(1)提升农产品质量
通过物联网、大数据分析等技术,实现对土壤湿度、养分、气候等条件的实时监测和精准控制,从而提高农作物的产量和质量。同时及时发现病虫害情况,采取有针对性的防治措施,减少农药的使用量,降低环境污染风险,同时保障农产品的安全性。
(2)满足社会多样化需求
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目能够根据市场需求调整种植结构,实现农作物的多样化生产。这不仅丰富了市场上的农产品种类,还满足了消费者多样化的需求。
(3)促进农村就业
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目的建设和运营需要一定的技术支持和管理人员,这为农村地区创造了新的就业机会。此外,随着农业产业链的延伸和拓展,还将带动相关产业的发展和就业。
(二)经济效益
(1)提高农业生产效率
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目通过引入物联网、大数据、人工智能等现代信息技术,实现了农业生产过程的精准管理。这些技术可以实时监测农田环境参数,如土壤湿度、养分含量、气候条件等,并根据作物生长需求进行智能调控。
(2)降低生产成本
通过智能化管理,实现了水、肥、药等农业生产要素的精准施用。这不仅可以减少不必要的浪费,还可以降低生产成本。
(3)增加农民收入
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目的经济效益最终将体现在农民收入的增加上。由于提高了农业生产效率、降低了生产成本、提升了农产品品质以及促进了农业可持续发展,农民可以获得更多的经济收益。
(三)生态效益
(1)资源利用效率提升
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目利用物联网、大数据和人工智能等技术,实现精准施肥和智能灌溉。通过土壤和作物生长数据的实时监测与分析,采用差异化肥料投放和自动调节灌溉时间和用水量,从而显著提高养分和水资源的利用效率,减少化肥和水的浪费。
(2)生态环境改善
高标准农田(灌区)智能化示范区建设项目的精准管理和智能决策,有助于维持农田生态系统的平衡。通过合理的灌溉、施肥和病虫害防治措施,保护农田生物多样性,提高农田生态系统的稳定性和抵抗力。
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