國內智慧農業—農業領域的運用

核心提示:1 我國農業的發展現狀中國農業的生產結構包括種植業、林業、畜牧業、漁業和副業,但數千年來一直以種植業為主。由于人口多,耕地

1 我國農業的發展現狀

中國農業的生產結構包括種植業、林業、畜牧業、漁業和副業,但數千年來一直以種植業為主。由于人口多,耕地面積相對較少,糧食生產尤占主要地位。在傳統觀念中,種植五谷幾乎就是農業生產的同義語。

中國幅員遼闊,物產豐富,存在東西差異和南北差異之分。中國東部濕潤、半濕潤的季風氣候,地勢平坦,水、熱、土配合良好。東部華北平原、東北平原和長江中下游平原、四川盆地等地區主要是以種植業為主。而林業集中分布在東北的大小興安嶺和長白山,西南的橫斷山區,東南丘陵地區;漁業分布在我國東南沿海和長江中下游地區。西部氣候干旱,降水稀少,地形以高原、山地為主,水、熱、土配合較差,農業以畜牧業為主。

中國的南北差異主要是氣溫環境造成的。以秦嶺—淮河為界,北方平原面積廣大,但氣溫較低,冬季月均氣溫0度以下,降水量較少。耕地主要為旱田,以一年一熟為主,種植小麥、玉米、大豆等溫帶植物。而南方主要是平原和丘陵,熱量條件較好,降水多,冬季氣溫超過0度。因而,耕地主要以水田為主,一年能夠兩熟到三熟,主要種植水稻、棉花、油菜和甘蔗。

我國在不同地區的農業差異形成了各具特色的農業生產作業帶和生產模式,信息化技術將充分與這些傳統的農業生產模式相結合,用現代化的科學技術來改造農業,裝備農業,不斷提升農業生產效率和產品質量。

2.智能農業育種/育苗

智慧化農業的一個突出應用是智能育種/育苗管理。圖5-1展示了一個基于物聯網手機的大棚控制系統沙盤圖,此類系統可有效地應用于智慧化的育種和育苗應用。

國內智慧農業—農業領域的運用

通過在育種/育苗生產現場安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統,智慧農業智能育種、育苗管理系統可對整個育種/育苗生態環境進行檢測,從而及時掌握影響種子和種苗發育的一些參數,并根據參數變化適時調控諸如灌溉系統、保溫系統等基礎設施,確保農作物有最好的生長環境,以提高產量和保證質量。

現在東北某農墾分局的生產管理人員只要輕點手機,就能查看大棚作物生長狀況、遙控通風、灌溉和微噴等操作,隨時隨地掌控育種/育苗大棚的生長環境。該農場農業研發中心的30棟標準化大棚中,共設置了35個視頻、溫度、濕度、光照和土壤采集器和傳感器。利用這些儀器采集數據,系統實時繪制出一目了然的數值空間分布場圖,根據設定報警值向管理電腦和手機實施聯動報警。由于可以通過手機和電腦對棚內的光照、溫度、濕度進行管理,非常方便,并且根據統計,采用智能農業育種的大棚苗要好于其他棚的苗,平均多兩片葉左右。

和該農場一樣,很多農業重點省市區也相繼開展了智慧大棚——精準農業的項目建設,例如,在浙江、黑龍江、湖南、陜西、江蘇、上海等多個省市實現的農業物聯網應用試點,成效顯著,并主要用于土豆脫毒、花卉養殖、蘑菇養殖等具有高經濟附加值的農作物的精細化培育和種植,圖5-2所示為一個用于花卉養殖的現代化智能溫室大棚現場圖片。

國內智慧農業—農業領域的運用

在智能化溫室大棚的建設過程中,為了更好地對溫室大棚現場有直觀的了解,還通常會部署一些視頻監控設備,通過遠程采集圖像,直觀明了。另外,對生長環境能夠定時拍攝,向用戶及時傳送圖像,還可以降低巡檢次數,減少人力和物力成本。

通過這些綜合性的感知設備采集的數據,在后臺可以分析農產品生長基本規律,并運用智能補光、補水和調溫技術,將不同作物集約化生物培養基、營養杯生產,具有創能、循環、節能、節地、節時、節水、環保的特點,改變了傳統農業生產受時間和空間制約的基本特征,真正實現田間變車間、黑夜變白天、光能變電能、空間換時間的系統農業生產變革。

3.農業信息推送

天氣預報當然是農業信息推送的一個重要方面,但智慧農業的發展給農民提供了更多、更精準的預測生產支持因素。除天氣預報外,現在的農業信息渠道所包含的信息內容也更加廣闊——從天氣預報到病蟲害預警,從幼苗培育到施肥選擇,從種子遴選到入庫檢查等方面,覆蓋了傳統農業生產的各個環節,給千千萬萬的農業用戶帶來實質性的便利。

目前,在黑龍江部分地區已實現把測土配方施肥數據傳輸到農戶手機上的業務功能;在安徽省發布了病蟲害預警及防治短信業務,根據不同地方、不同時期病蟲害的特點發送防治短信,及時提醒農民防治病蟲害,有針對性地為農業生產服務;河北某地市建立了種子網,幫助農民篩選不同的作物品種,管理和規范種子生產的秩序。

4.農業病蟲害監控

我國是農業病蟲害的多發國家,病蟲害災情每年都給國家造成嚴重損失。傳統的農業病蟲害通常等到疫情爆發以后再進行處理,無法達到對病蟲害及時監測、管理及預測防治的要求。因此,利用無線通信技術對農業作物生長情況、農田環境監測、病蟲害情況、蟲種類和數量情況、蟲害趨勢進行監測管理分析是一個很好的選擇,具有廣闊的應用前景。

目前我國病蟲害監控主要是通過各種外接傳感器對農田作物生長環境(溫度、濕度等)參數進行采集,并同時采集病蟲害的圖像信息,然后這些圖像、環境數據通過無線或有線通信網絡實時傳輸至遠程中心服務器,即管理中心。后臺中心服務器接收存儲圖像、數據,對數據解析處理,而管理者可通過后臺定時獲取環境數據和圖片,對該數據匯總分析農田環境、蟲害情況,及時做出預防措施,實現生產環節的分布式監測,集中式管理。圖5-3簡述了智慧農業病蟲害防治監控的流程。

國內智慧農業—農業領域的運用

5.糧倉監控

作為人口大國,中國擁有世界上最可靠的糧食儲備,儲量大、儲期長。生產收割之后,糧食的安全存儲是智慧農業關鍵的一步,也是關系到國計民生的戰略大事,科學保糧具有重要的社會意義與經濟價值。糧倉監控系統主要完成對糧食溫度、濕度和氣體濃度等參數的采集、存儲和向監控中心傳送數據,以及執行監控中心的指令等功能。

糧食在存儲期間,由于環境、氣候和通風條件等因素的變化,糧倉內的溫度或濕度會發生異常,這極易造成糧食的腐爛或發生蟲害。同時,糧倉中糧食存儲質量還受到糧倉中氣體、微生物以及蟲害等因素的影響。針對糧食存儲的特殊性,糧倉監控系統一般以糧倉和糧食的溫度與濕度為主要檢測參數,糧倉內氣體成分含量為輔助參數。

智慧糧倉監控系統通過現場監測儀采集糧倉糧情的相應參數,如倉庫溫度、濕度,糧倉內二氧化碳、硫化氫氣體含量,糧食溫度、水分,以及糧食蟲害的變化情況等,將糧倉內的各項指標定時或根據指令發送至監控中心,通過網絡及時、準確、快速地反映糧堆情況;監控中心將收到的采樣數據以表格形式顯示和存儲,然后將其與設定的報警值相比較,若實測值超出設定范圍,則通過屏幕顯示報警或語音報警,并打印記錄。與此同時,監控中心可向現場監測儀發出控制指令,監測儀根據指令控制空調器、吹風機、除濕機等設備進行降溫除濕,以保證糧食存儲質量。監控中心也可以通過報警指令來啟動現場監測儀上的聲光報警裝置,通知糧庫管理人員采取相應的措施來確保糧食存儲安全。通過智能糧倉可以實現糧情的巡測、選測、存儲、檢索、分析、處理,省時省力,為糧食的安全儲藏和遠程管理發揮了積極的作用。此外,由于糧倉中能夠保持恒溫存儲,糧食不會生蟲,綠色環保,而且口感更好,糧食品質也能夠得到提升。

目前,“基于物聯網的數字糧庫解決方案”已經在國家發改委、科技部、國家糧食局的支持下,在江蘇、黑龍江等多個省份成功試點,可實現糧食行政管理部門對國家、省級、地方儲備糧的高效監管,實現糧庫規范化、智能化管理,保障國家糧食安全。


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