基于物联网的智慧农业系统总体解决方案,包括哪些部分?

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智慧农业系统总体解决方案包括以下内容:智慧农业管理平台,极飞农业物联网,农机自动驾驶系统,植保无人机,自动数据传输设备等等来解决类似智能温室大棚,大型农田里的水肥一体化,土壤里的病虫害。智慧农业是当今世界发展的新潮流,根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事 *** 作技术与监测管理的系统,是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。而农业物联网信息化是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点,是智慧农业的解决方案。

托普云农研发的标准化、个性化物联网解决方案在吉林梨树县、杭州萧山农科所、金华寿仙谷、南充高坪农牧局、湖北金秋农业、宁夏利通区、四川岳池、赣县国家现代农业示范区、广州徐闻县等地得到广泛推广应用,为当地实现节水农业、智慧农业提供着重要的技术支撑!
例如耕地质量保护大数据平台,通过搭建“1个中心,1个平台、N个应用”的平台建设模式。建一个耕地质量保护大数据中心,汇聚土、水、肥三大耕地质量数据,为耕地质量保护监测、管理、服务、应用提供数据支撑。利用大数据分析,达到精准管理,科学决策,形成指挥耕地新业态,通过大数据平台服务公共,服务管理,转变耕地保护方式。
托普水肥一体化智能灌溉系统,托普水肥一体化自动控制系统由系统云平台、墒情数据采集终端、视频监控、施肥机、过滤系统、阀门控制器、电磁阀、田间管路等组成。系统可根据监测的土壤水分、作物种类的需肥规律,设置周期性水肥计划实施轮灌。施肥机会按照用户设定的配方、灌溉过程参数自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等水肥过程的重要参数,实现对灌溉、施肥的定时、定量控制,充分提高水肥利用率,实现节水、节肥,改善土壤环境,提高作物品质的目的。该系统广泛应用于大田、旱田、温室、果园等种植灌溉作业。

湖北省农机化技术推广总站 站长 任耀武

走进如今的农村,我们经常能看到这样的场景:空中,一架架植保无人机飞转盘旋;田间,装载北斗系统的拖拉机自动驾驶;养殖场,农民一部手机远程 *** 控作业。

随着5G时代的到来,大数据、物联网、云计算等现代技术逐渐运用到农业生产各环节,极大地推动了农业现代化发展进程。

2022年中央一号文件指出,物联网、人工智能以及大数据等关键技术支持,将促进农业信息的数字化,推动数字农业的有效实践。

数字农业、智慧农业是农业生产的高级阶段,是现代农业的发展方向。它彻底改变传统的种田场景,大大地提高了生产效率,把农民从繁重的劳务中解放出来,将吸引更多年轻人返乡就业,为乡村振兴注入源源不断的动力。

我省智能农机、智慧农业起步源于国家北斗办与省政府联合实施的北斗高精度定位导航行业应用示范项目。如今,“北斗+农机”技术在我省广泛运用,涵盖耕整地、播种、植保、收获、秸秆还田离田、烘干等多个农业环节,累计监测作业达6168万亩。

当前,我省“光芯屏端网”技术产业优势正在显现,成为拓展智慧农业应用场景的“硬核支撑”。在日益完善的人工智能、物联网等农村新基建加持下,不断迭代的遥感应用技术和图像识别应用技术不断运用,将有效推进农业生产数字化。下一步,我省将围绕水稻、油菜等产业,建设全天候、全过程、全空间的无人农场,培育农业数字经济新型服务产业。

智慧农业 是农业中的智慧经济,或智慧经济形态在农业中的具体表现。智慧农业是智慧经济重要的组成部分;对于发展中国家而言,智慧农业是智慧经济主要的组成部分,是发展中国家消除贫困、实现后发优势、经济发展后来居上、实现赶超战略的主要途径。
智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去,运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制,使传统农业更具有"智慧"。除了精准感知、控制与决策管理外,从广泛意义上讲,智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。
所谓"智慧农业"就是充分应用现代信息技术成果,集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识,实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。
智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。
"智慧农业"是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用,实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。"智慧农业"与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体,对建设世界水平农业具有重要意义。
智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用,主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。
(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息,如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配,如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理,实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制,通过配备无线传感节点,太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统,每个基点配置无线传感节点,每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
(3)实时图像与视频监控功能:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络,通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言,仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了,在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端,而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用,直观地反映了农作物生产的实时状态,引入视频图像与图像处理,既可直观反映一些作物的生长长势,也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。
农业生产环境监控:通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点,实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可通过监测数据对环境进行分析,从而有针对性地投放农业生产资料,并根据需要调动各种执行设备,进行调温、调光、换气等动作,实现对农业生长环境的智能控制。
食品安全:利用技术,建设农产品溯源系统,通过对农产品的高效可靠识别和对生产、加工环境的监测,实现农产品追踪、清查功能,进行有效的全程质量监控,确保农产品安全。物联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节,实现全过程严格控制,使用户可以迅速了解食品的生产环境和过程,从而为食品供应链提供完全透明的展现,保证向社会提供优质的放心食品,增强用户对食品安全程度的信心,并且保障合法经营者的利益,提升可溯源农产品的品牌效应。

1、全球智慧农业发展历经三个阶段

全球智慧农业的发展主要经历了三个阶段,分别为萌芽期、快速发展期和规模应用期。

萌芽期:从20世纪70年代末开始,美国为代表的欧美国家率先开始农业信息化、智能化的应用研究,以农业专家系统(运用新型技术、结合农业知识和专家经验等,为农业生产经营者提供相关咨询服务)为代表的农业信息化应用开始在农业生产领域萌芽。我国在20世纪80年代,也逐步启动了农业专家系统的研制,主要涵盖作物耕种、病虫害防治、生产管理和节水灌溉等方面。

快速发展期:20世纪90年代,农业信息技术快速发展,计算机视觉技术发展迅猛,使农业机器人成为了新的发展方向。“中国863电脑农业”是该项技术应用示范的典型工程,不仅推动了中国农村的发展和农业现代化进程,还为世界范围内各个发展中国家提供了先进经验和典型参考模式。

规模应用期:进入21世纪,各国工业化、城镇化不断发展,农村劳动力短缺,全球面临结构失衡和老龄化等问题,为农业机器人、精准农业等领域快速发展提供空间。在此期间,采摘机器人和计算机视觉技术的结合使水果自动分拣系统得到广泛应用,无人机植保技术也得到发展。新技术的不断应用,推动了智慧农业的发展,形成新的农业发展形态。从社会环境方面来看,农业劳动力不断向其他产业转移,结构性短缺和老龄化趋势已成为全球问题,另外,世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架,提出智慧农业研究计划;欧盟出台《地平线2020》,提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台;欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40;德国发布《有机农业-展望战略》等。全球的宏观环境也展现了全球智慧农业已经步入规模运用期。

2、需求拉动传统农业向智慧农业转型

根据联合国的计算,到2050年,世界上将有97亿人口,比2020年增加约20亿人口。根据联合国粮食及农业组织的说法,2010年至2050年间全球农业产量的增长为69%才能满足所需。由于城市迁移和人口老龄化,农业劳动力变得越来越稀缺。日益加剧的气候变化正在以难以预测的方式改变生长条件,地球的资源和生物多样性正在减少。所以,在接下来的几十年里,农业将变得非常重要,它必须能满足不断增长的人口需求。此外,食品行业目前占世界能源消耗的30%和温室气体排放的22%。因此,挑战不仅在于生产更多的食物,而且在于可持续地生产。这就是农民和农业综合企业转向物联网和智能农业技术以改进分析和提高生产能力的原因。智慧农业正在成为优化和保护人力和自然资源的一种日益必要的方式,全球各国都在加快智慧农业布局,加深人工智能、大数据、云计算等技术在农业领域的应用。

根据联合国粮食及农业组织最新统计数据,2017-2020年全球农业产值呈现增长态势。2020年,全球农业产值达398万亿元,其中亚洲提供了将近一半的农业产值。前瞻根据往年全球农业产量数据,初步统计2021年全球农业产值超过4万亿。

从数字经济农业渗透率来看,中高收入国家大数据、云计算等新一代信息技术运用较广,传统产业数字化转型程度较深。2020年,高收入国家数字经济农业渗透率达125%,中国数字农业经济渗透为89%,离高收入国家还有一定差距。2021年,全球数字经济第一产业渗透率为839%。

3、中国智慧农业相关专利最多

通过智慧芽专利网搜索“智慧农业”、“农业物联网”等关键词,搜索范围包括专利标题、摘要和权利要求,全球共有6514项相关专利。其中,中国是相关专利申请数量最多的国家,申请数量高达4679项,占全球申请数量的718%。其次,申请数量较高的国家为印度,共申请598项,占比92%。

4、智能技术拉动全球智慧农业市场增长

智慧农业已成为当今世界现代农业发展的大趋势,世界主要国家地区的政府和组织相继推出了数字农业农村发展计划。美国搭建人工智能战略实施框架,提出智慧农业研究计划。欧盟出台《地平线2020》,提出利用对地观测技术为小农户搭建智慧服务平台。欧洲农机协会提出以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业40。德国发布《有机农业-展望战略》,明确基于“工业40”的基本理念发展智慧农业。荷兰《数字化战略》明确数字化技术在开放式耕种、精准农业、温室园艺、畜牧养殖、食品质量安全以及生产链各环节的应用。日本发布“机器人新战略”,启动基于智能机械+IT的“下一代农林水产业创造技术”。

智慧农业市场在过去的几年里出现了显著增长,这主要是由于人工智能、物联网等技术在智慧农业中的进步和实施,以及由于人口的快速增长,粮食供应系统面临的压力不断增加,现代农业技术和养殖监测技术越来越受到重视。根据BIS research发布的研究数据,2020年全球智慧农业市场规模约为124亿美元,2021年增长至147亿美元。预计未来全球智慧农业市场将继续保持高增长趋势,至2027年,全球智慧农业市场规模有望超过400亿美元。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智慧农业发展前景预测与投资战略规划分析报告》


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