智慧农业:生态节水及农业大数据云平台方案

近年来，国家高度重视水利发展，提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路。以改善和保障民生为中心，以提高农业综合生产能力为目标，以水资源高效利用为重点的战略目标，优化农业生产布局，转变农业用水方式，推广农业节水综合技术，强化科技支撑，完善农业节水机制，创新工程管理体制，加快构建现代农业综合节水体系，以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。
 

生态节水云服务平台，针对我国水资源短缺严重，特别是传统农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费严重等问题而开发，充分利用移动互联网、云计算和无线通讯技术，将数据采集、气象监测、自动化控制、GIS地理信息等领域的先进理念和产品融为一体，通过大量的传感器节点构成监控网络，对周边环境进行信息采集，并将信息以GPRS 等传输技术发送至网络数据服务平台，云平台根据采集的气象数据、土壤墒情、作物品种、地区特点等自动实现灌溉、自动实现水的调配，对作物按需水量实施精准灌溉，从而达到节水效果，实现按作物需求自动化智能灌溉，打破传统的靠“感觉+经验”的农田灌溉模式，大大提高了水资源的灌溉利用率及农作物的产量。同时，让管理者通过计算机、手机、展示屏等多种方式，足不出户就可以随时掌控灌区的土壤墒情、农作物长势、气象环境等信息。

 

生态节水云平台主要包括：泵房自动化控制系统、节水灌溉系统、农田自动化施肥喷药系统、土壤墒情监测系统、气象监测系统、视频监控系统、地下水位监测系统、GIS地图化信息管理系统等，适用于所有农业灌区和温室大棚的节水灌溉工程。
 

（1） 泵房自动化控制系统

由控制终端、变频控制器、压力传感器、流量计等设备组成，通过监测管网压力的变化，自动调节水泵启停和运行功率，实现对管道压力、水流速的控制，解决压力过小影响浇灌，压力过大造成的爆管、跑水、漏水等问题，使管网的压力平稳合理。
 

（2） 节水灌溉系统

由智能网关、智能阀门、传感器、墒情仪以及PE材质的灌溉管网等组成，系统根据地区、季节、所种植农作物的用水特性，结合农田里的墒情、地温、水表、雨水传感器传回的数据，通过对智能阀门的远程开启，对作物进行自动灌溉、按需灌溉和节约灌溉。系统所有的测控设备均采用太阳能或电池供电。
 

（3） 农田自动化施肥喷药系统

农田自动化喷药系统根据农田农作物的生产情况、生长阶段、农作物的营养情况，在灌溉系统的输水入口的施肥箱中添加肥料，输水管网根据压力情况自动吸收肥料，通过灌溉带传送农作物根部。
 

（4） 土壤墒情监测系统

集GPRS通讯、太阳能电池供电、土壤水分、温度传感器计量采集为一体，对周围土壤的不同层面的水分和温度进行采集和存储，并定时将数据上报给管理中心，管理中心根据田间墒情情况，制定多轮次少灌或者定时定量灌溉策略，为田间灌溉系统的灌溉方案提供数据支撑，既节约了田间用水，又降低了水肥流失，提高农作物的产量。
 

（5） 气象监测系统

由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、轻型百叶箱、野外防护箱和不锈钢支架等部分构成。用于对风向、风速、雨量、气温等气象要素进行全天候现场监测。通过GPRS/GSM远程上报至数据中心，以便进行高效的、科学的灌溉管理。
 

（6） 视频监控系统

通过现场安装的视频摄像头，可以实时监控田间农作物的生长情况，包括长势、水肥情况、局部病虫害情况。通过对农作物的视频监控，分析农作物的生长规律、病虫害情况，制定科学、合理的预防措施，杜绝病虫害的发生，促进农作物的快速生长。
 

（7） 地下水位监测系统

使用智能采集终端，水位传感器，实时采集灌区内地下水位数据，借助移动互联网将水位信息上传到管理中心的软件平台，为灌区管理方提供第一手地下水位的变化信息，当水位过低时给出预警，提示管理方及时处理或变更灌溉用水源，确保正常的灌溉作业。
 

（8） GIS地图化信息管理系统

GIS地图化信息管理系统，将通过直观形象的电子地图展示和表现灌区各类工程设施的分布与组合，制作生成诸如渠道防渗、渠系建筑物改造等节水改造工程专题地图等，使之成为部、省两级项目管理部门提高灌区节水改造项目管理信息化的有效工具；彻底改变多数大型灌区在工程设施的管理上还仍以纸质的工程设施地图和资料为主的局面，缩短灌区更新维护地图的时间，提高灌区地图的质量，而且针对工程设施的信息查询（如属性信息、改造信息、地理信息等）和进行专题地图的管理都非常便捷、准确。

 

智能种植云平台，让整个农业生产过程实现标准化生产和精准化管理，做到种苗标准化，农作标准化，采收标准化，整个种养殖过程全部通过物联网设备实现精准的数字化控制。标准化的生产将可以保证产品的品质。
 

农业以配方管理及种植管理为手段，通过智能监控，保障产品的品质。通过生长情况监控，实现对作物生长情况的监测；通过智能预警，掌握病虫害情况并进行及时处理；通过生长环境监测，实时监测气象及作物生长环境信息，维持最适宜的生长环境。      
 

通过物联网络采集相关数据，经过智能种植系统对数据进行分析处理后，获取数据价值。

 

 

智能种植系统包括配方管理子系统、种植管理子系统、智能监控子系统、系统配置子系统、数据接口子系统等

（1） 配方管理子系统

该系统实现了配方生成、配方规则管理、配方手动调整、采收计划、拣货管理等功能；

（2） 种植管理子系统

该系统实现了种植计划、任务中心、信息推送、产能提报、产能预测、分析报表等功能；

（3） 智能监控子系统

该系统实现了智能传感监测、生长环境监测、智能预警、生长情况监测、监测报表等功能；

（4） 系统配置子系统

该系统实现了用户管理、权限管理、园区管理、设备管理、种植模型管理等功能；

（5） 数据接口子系统

该系统通过设备通讯接口APK，实现了数据传输、数据清洗、数据备份管理等功能。

建立农业大数据服务平台，通过信息化手段助力农业产业升级与改造，利用互联网提升农业生产、经营、管理和服务水平，融合产业链各环节的要素，建设典型的网络化、智能化、精细化的现代生态农业大数据服务平台，形成示范带动效应，打造以农业为中心，一二三产业联合发展的产业创新模式。

（1） 涉农数据库

全面、庞大的涉农数据资源涵盖了专题数据、动态数据、共享数据、涉农企业数据、生态节水及智能种植数据库五大模块。平台整合宏观经济、农业、农村等国家权威机构发布的农业相关数据；高频率的数据更新为用户不断输送新鲜资源；共享数据汇集政府、企业、社会三方数据，打破信息孤岛，实现资源互联互通；独家采集的涉农企业数据，帮助用户准确定位企业以及群体的地理分布；节水及智能种植数据库底层实现了与生态节水云平台、智能种植云平台的数据互通，实时收集、更新数据，即可服务于其他企业，也可实现自身平台的不断升级、完善。
 

（2） 农业大数据平台应用

 

 

平台以专业分析为导向，引入数据挖掘理念，为用户提供多角度、多层次、多维度的农业数据在线分析功能，可视化的技术的加入，让用户轻松实现从数据查询、数据分析到成果展现的一站式操作。数据报表可视化、专题数据可视化、农产品价格可视化这三类可视化应用展示以及带有地理分布、区域统计、梯度分布、密度分布多种空间分析方法的GIS地图应用展示，为用户分析思路提供不同的分析方法，多方面满足用户的分析需求。
 

（3） 数据商城

平台实现了将数据变为商品，在不危及个人及国家数据安全的前提下，合法提供数据交易渠道。个人或组织可将数据集上传至平台，供人免费下载，或以一定的价格出售，轻松享受从数据上传、数据定价、数据发布到获取收益的快捷服务，用户在提升收益的同时，实现了跨部门的数据共享。

（4） 农业大数据互动平台

平台开放了个人主页、互加关注、评论等互动模块，在个人主页中，发布的历史专题、历史数据以精彩图文的方式呈现给其他用户；同时 “加关注”功能，为用户随时了解好友动态搭建桥梁；在评论环节中，用户自由发表自己见解，或评价数据的质量，或评论专题阐述的观点，用户间的即时沟通、即时交流，使得单纯的数据平台转化为知识的共享、交流及传播平台。