数字农业产业园建设方案.docx
- 文档编号:30815525
- 上传时间:2024-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:482.21KB
数字农业产业园建设方案.docx
《数字农业产业园建设方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字农业产业园建设方案.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数字农业产业园建设方案
2022.5
目录
一、行业背景
二、面临难题 2
三、数字农业园区发展趋势 3
四、建设目标 3
系统架构 4
网络拓扑 6
五、建设内容 7
(一)生产智能化 7
1、数字地图 7
2、园区管理 8
3、种植管理 9
4、投入品管理 21
(二)经营在线化 21
(二)管理数据化……………………………………………… 23
一、行业背景
国家现代农业产业园已连续多年成为国家政策焦点、乡村振兴抓手、省部重点项目,2021年乃至“十四五”时期依然是大热门。
中央农村工作会议、中央一号文件、《政府工作报告》、国家“十四五”规划纲要……屡屡提到。
现代农业产业园区是传统农业向现代农业转变的典型代表,是传统农业向高产、高效、优质的现代化农业发展的先行者,充分发挥了农业社会化服务体系优势,是深化农业供给侧结构性改革、推动乡村产业振兴的重要抓手。
二、面临难题
先进技术支撑不足:
作业设备机械化水平低;信息化水平低。
过程管理严重匮乏:
作物生长环境无监控,各项参考数据不足;靠天吃饭,自然环境对农业生产的影响很大;在生产过程多凭农牧渔民的经验进行生产,生产技术封闭落后、效率低、肥水药浪费严重,农产品安全品质无保证。
食品安全意识薄弱:
农药喷洒用量无数据监管;食品问题不能快速查询原因,追溯难。
缺乏专业技术指导:
依靠种植经验,未能充分借鉴科学种植;种植过程中的问题无权威专家咨询渠道。
三、数字农业园区发展趋势
可溯化区块链技术将带动更高透明度和公信力的食品追溯机制的建立,并以此倒逼从田间到餐桌全流程的管理变革,更精准的农资投入、更透明的作业过程、更实时的物流管控、更严密的市场监管成为未来数字农业园区产业的新常态。
一体化:
现代产业园区的理念方法将逐步渗透入数字农业园区建设实践中,规划、建设、运营的一体化,全产业链的一体化,技术与管理服务的一体化将成为数字农业园区项目实践的新理念。
低碳化!
碳排放成本的上升将促使农业生产过程变革,环境和资源消耗型的农业生产模式将成为历史,科学种养、精准投放、环境友好、产品生态的管理标准将成为数字农业园区的新名片。
智慧化:
5G、人工智能的快速发展将很快带动农业种养殖生产环节的变革,无人化投饲、无人化作业、无人化车间、实时远程农情研判等场景将逐步成为数字农业园区的新特点。
对未来数字农业园区而言,可溯化是“生命线”,一体化是“成功学”,低碳化是“准入证”,智慧化是“金招牌”。
四、建设目标
通过数字农业产业园的建设,使园区建成生产智能化、经营在线化、管理数据化的三大标准体系。
通过对园区生产、经营、管理等环节进行标准化体系建设,提升园区智能化生产、在线化经营、数据化
管理的能力。
建设园区数字中心,结合生产智能化、经营在线化、管理数据化三大标准体系的建设,为园区的生产、销售、管理、三产融合提供真正的便利,达到高水平的智慧化。
三大标准化体系建成并有效运营后,在生产上实现园区全产业链高度智能化管理。
系统架构
设备层:
主要指保障上层正常运行的硬件设备,包括前端传感设备、自动化控制设备、视频监控设备、风机、水肥一体设备等。
网络层:
介于设备层和接入层之间,它为两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上,进一步管理网络中的数据通信。
接入层:
主要为上层系统提供数据采集、交换、清洗、共享服务支撑,包括视频、环境信息、农业知识、市场信息等。
平台层:
负责为应用系统的运行提供技术支撑服务,并将这些服务能力依据不同功能划分,以松散耦合的形式组织成各类基础服务,这些服务在总体架构内互相提供服务和数据,构成了上层应用系统所需的底层应用支撑。
应用层:
用于支持不同权限管理者和用户的业务应用和农业智能化、白动化生产,远程控制、可视化分析。
终端层:
为各类平台的用户提供良好的用户体验的终端展示控制界面。
网络拓扑
数字化技术的应用可以使农业园区实现对土地、设施、劳动力等生产要素的优化配置,成功构建贸工农一体化、产加销一条龙的农业产业链条。
还可以通过采取各园区的数据集合成农业数据库,对各级各类农业生物数据库、农业环境数据库及农业经济数据库进行科学、集中的管理,形成科学的农业规划系统、农业专家系统和农业模拟优化决策系统,将农业过程的模拟与农业的优化原理相结合,为农业决策提供支持。
五、建设内容
(一)生产智能化
农业生产具有地域性、季节性、专业性、复杂性等特点,不同的农产品具有不同的生产管理流程,且不同的生产管理者往往又有不尽相同的生产管理办法。
生产智能化管理平台以先进的传感器、物联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术为基础,由感知层、网络层和应用层构成。
感知层中各类传感器、摄像头,对种植区域的环境信息、苗情、墙情、虫情、灾情等进行全程精准监测;网络层通过有线、无线、5G等实现数据的传输上传至云服务翳应用层通过PC、手机端实时掌握农作物的种植环境状态,实时远程控制,通过系统中提供的种植模型算法进行精准种植指导。
1、数字地图
根据用户的权限范围,自动加载可视地图范围,在系统界面上2D、3D、卫星图像三种风格显示园区整体风貌,点击地图上的点位信息,如物联网采集设备、视频监控等,可以查看点位的详细数据,使园区的整体风貌得到直观展示,达到通过可视化地图提升园区的招商竞争力的目的。
基于可视化的GIS地理信息系统,通过叠加地理信息基图层,达到
了集中展现园区风貌,实现统一监控、统一报警、统一调度的功能,
打造实用的园区管理指挥监控中心。
2、园区管理
该功能主要是针对园区种植基地、地块、设备、设施、员工、产品等信息的管理。
基地管理通过对基地名称、基地坐标、基地面积、负责人、联系方式并可上传基地平面图等信息进行管理。
地块管理则是通过地块名称、地块编号、地块面积、地块位置、地块用处、种植面积、负责人等信息进行管理。
设备、设施管理包括对采集器、传感器、摄像头、水肥一体机等硬件设备的增删改查及实时在线监控,实现对硬件设备的状态监控和故障监控。
自动采集生产装备的信息,并进行故障判断,及时发送预警信息。
功能主要包括:
设备状态监控、设备状态查询、故障维修记录等。
员工管理针对不同的角色分配相应的权限,根据应用场景制定相应的工作计划,系统会以消息的模式推送给工作人员,结束后工作结果提交平台。
告警中心农业物联网监控平台支持自定义农作物生长过程中的各种传感器规则和策略,通过内置人工智能引擎算法分析后自行生产策略模型,实现作物在生长期中各种智能预警和联动控制。
3、种植管理
3.1、种植模型管理
为充分应用大数据,实现对数据的自定义挖掘和分析能力,构建农业园区种植智能决策算法库,打造智能化种植平台提供算法库的管理能力。
基于作物的生长特性,建立从栽种计划、土地规划、种植管理、生产加工、销售管理、物流管理的全流程系统,细化作物各生长周期的操作流程,建立基础作物的种植模型,并对种植前生产资料的供应、土地管理信息和产中各流程产业的用工、派工、采收量、生产资料用量、生产资料成本、时间周期、土地使用/闲置状况及产后销量、库存、运输等信息进行归档。
3.2、种苗管理
种苗管理系统基于物联网技术、GIS技术搭建种苗信息管理平台,实现对种子基地、苗圃信息维护,并对苗木的生长、养护、入库、销售、耗材等管理智能化、精准化,实现购、产、销一体化。
3.3、种植计划管理
种植计划决定了生产预算的规模,包括年度总用种量、施肥量、用药量、人工以及其它生产资料预计使用量所引发的相关费用。
3.4、农事管理
分为两种形式意思系统自动生成,通过系统设置自动发布时间摄像头跟传感器将截取当前时间的照片、传感器数据自动发布农事信息根据摄像机的移动侦测识别功能动态抓取图片信息自动发布。
二是手机端人工辅助录入,通过移动端记录农事,包含图片、视频、文字、时间、农事类型、场地等信息,发布的同时将保存当前环境的信息。
3.5、精准种植智能化
基于农业AI四大关键能力(环境数据采集、视频图像识别、环境智能调控、水肥智能决策),对作物生长全维度监测,控制生长环境,实现精准种植,提高经济效益。
(1)环境监测
建立完备的物联网系统(气象、土壤传感器),卫星遥感-无人机-传感器的全方位空-天-地农业遥感平台,进行农业信息的动态感知。
“一站式”实时环境监测实时监测空气温湿度、光照、降雨量、风速、风向、大气压力、PM2.5、噪声、气体浓度等各种数据。
并通过设定相关报警阈值,实现即时报警,精准控制种植环境指标。
(2)墙情监测
无线埔情监测设备将实时采集土壤中氮磷钾的含量及土壤水分等参数传送到云平台,平台中根据种植的作物、所需水肥含量进行计算,当种植区土壤湿度、氮磷钾达到预先设定的下限值时,平台下发指令到水肥机,通过水肥一体机控制器白动控制水泵、肥料泵、搅拌器等开启或闭合实现自动控制。
通过墙情监测站与水肥一体化设备进行联动针对不同的作物的生长规律制定不同的施肥计划,根据作物需水需肥规律随时供给,缺什么补什么,做到精准施肥。
(3)长势监测
实现产业园区生产过程的全程跟踪及日常生产管理,在现场内布置监控点,通过安装在种植场所的高清网络摄像机,对种植作物的生长状况进行全天候视频监控,管理人员可以随时随地通过计算机或手机清楚的观看到农产品生长的情况,减少人工现场和巡查次数,提高生产效率。
从科学种植提高管理水平和实现现代化种种植的角度来看,
视频监控是现代化农业发展必然趋势。
(4)精准施肥灌溉
通过对水、肥、土壤多因子的综合调控,帮助用户提高水肥管理效率,节约用水、高效施肥,并达到增加作物产量和改善品质的目的。
水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。
其运作流程为:
将可溶性固体或液体肥料,按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点,配兑成肥液;通过可控管道系统供水、供肥,使水肥相融后,通过管道、喷枪或喷头形成喷灌,均匀、定时、定量,喷洒在作物发育生长区域,使主要发育生长区域土壤始终保持疏松和适宜的含水量。
还可以根据不同的作物的需肥特点,土壤环境和养分含量状况,需肥规律情况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定时定量,按比例直接提供给作物。
阀门控制系统:
阀门监控系统由阀控、电磁阀和田间控制器统组成。
阀门控制系统是对农田灌溉片区运行管网实现水流截断和分输
作用。
系统采用全无线漫游组网,田间不需要铺设线路,通过分区管
理,级联通讯,实现数据的远程传输。
每一个电磁阀有一个专用名称,
根据轮灌制定的计划开启电磁阀,监控中心给指定电磁阀或轮灌组下达指令,开启电磁阀灌水,或关闭电磁阀停止灌水。
可根据土壤水可百二水,分含量,联动阀门控制器实现自动灌溉,系统中设定土壤水分阈值,当土壤水分低于设定值阈值时,开启电磁阀灌水,当达到阈值时,关闭电磁阀停止灌水。
阀门控制器通过线缆与电磁阀相连,阀门控制器通过无线
(lora)与田间控制器通讯,开关阀指令由田间控制器通过lora通讯方式,发送给阀门控制器。
土壤墙情监测系统:
土壤墙情监测系统由阀门控制器、土壤温湿度传感器和田间控制器组成。
土壤墙情监测系统主要针对土壤水份进行采集与处理。
可采用全数字网络化平台管理,将前端数字采集到的数据利用无线通信终端,通过GPRS/4G网络传回到控制中心及各监控中心,实现分布监控,集中控制和管理的功能。
土壤温湿度传感器通过485线缆与阀门控制器相连,阀门控制器通过lora与田间控制器通讯,采集的数据由田间控制器通过4G网络上传至监控中心。
水泵控制系统:
水泵控制系统由机井控制器、PLC和水表组成。
水泵控制系统对深井潜水泵的水泵用电量、水泵机组运行状态、管道流量等参数进行监测,通过GPRS/4G网络传回到控制中心及各监控中心,实现分布监控,集中控制和管理的功能。
水泵机组的控制有三种控制模式:
现地手工控制、远程手动控制和程序自动控制。
水泵控制系统在本地存储实时监测数据。
智能灌溉的多种控制模式:
手动模式是指所有外接设备的开关、水泵、每个施肥通道的独立控制开关、用量,流速施肥时间,施肥形式等都需要人力跟着,并随时调整;自动模式是通过设备先设定好水肥的浇灌时间、用量、施肥形式;也可设置时间进行间隔灌溉或者循环灌溉,控制水肥的用量多少;可点击白动停止,提前停止灌溉,与手动模式相比自动模式更加智能且省时省力。
(5)虫情监测
在农业种植中,农作物病虫害是我国农业生产中主要灾害之一,并且具有种类多、影响大、时常爆发成灾等特点,很容易给农业生产造成重大损失。
既然虫害是不可避免的,那么就要在虫害的防治上下功夫。
过去,大多使用农药杀虫虽然能够发挥很大的作用,但是由于农业种植者长期过量的使用化学农药,很容易导致农药残留、虫害抗性强等问题。
为此,为综合防治的植物保护方针,发展绿色生态农业首先要做的便是做到减药控害,减少化学农药的使用,因此在产业园区应用智慧植保系统解决方案,主要防治吸果夜蛾、尺蛾、突背斑红蛤、桃蛀螟、玉米螟、蚜虫、蓟马、红蜘蛛、棉铃虫等。
利用光电技术实现自动诱虫、杀虫、分装等功能,主要是对虫情进行测报工作。
可以说虫情测报是杀虫灯的前期工作,因为害虫爆发的时间和种类是不固定的,想要防治好害虫,那么就必须做好虫情的测报工作,智能虫情测报仪便是专门用来监测预报虫情的主要仪器。
智能虫情测报仪还运用生物学、生态学、数学、系统科学、逻辑学等知识和方法,利用现代光、电、数控技术、无线传输技术、物联网等技术。
并结合实践经验和历史资料,对病虫害未来发生趋势作出预测,极大提高了劳动效率和监测结果的准确性,为广大科研人员和种植户提供准确、及时的预报服务。
智能虫情测报仪在无人监管的情况下,可自动完成诱虫,杀虫,虫体分散,拍照,传输,收集,排水等操作,实时将虫害类
别和计数情况上传到农业虫情测报平台,并在网页端显示,根据识别的结果,对虫害的发生与发展进行分析和预测。
(6)智能抱子捕捉系统
智能抱子捕捉系统是新一代图像式病菌检测工具,气流动而传播的病原菌电子及花粉尘粒。
主要用于检测病害抱子存量及其扩散动态,为预测并预防病害流行,传染提供可靠数据。
主要检测捕捉植物病害如下:
一是果树上的主要病害,如苹果白粉病、腐烂病、早期落叶病,梨黑星病,葡萄霜霉病和白腐病等二是农田里的病害,如疫病、锈病、腐病、霉病、白粉病、叶斑病、蔓枯病、褐斑病、菌核病等:
三是蔬菜地里的病害,如黄瓜霜霉病、番茄和瓜类病毒病、番茄晚疫病、辣椒疫病等。
智能抱子捕捉系统可以实现24小时无间断自动捕捉病菌抱子,对所捕获的病菌抱子自动实时在线拍摄,然后系统会将清晰的照片上传至云服务器,采用云服务器技术,实现对病菌抱子图片的智能化统计与分析,最终根据对病害的发生与发展进行分析和预测。
(7)智能农机装备
基于北斗导航的自动驾驶(拥有环境感知和自主作业避障技术)的无人农机对农田进行生产全程精准高效作业(整地-播种/移栽-喷药-施肥-收割-烘干-运输-加工);农业机器人(除草、搬运和分拣等)各司其职;产业园区将利用植保无人机(大载荷,续航能力强)等对农作物进行均匀施药/精确施药。
管理者只需在电脑或者手机平台进行智能控制,偶尔进行田间视察、设备维护和能源补给工作。
(8)飞防植保
智慧植保系统解决方案是以“人工智能”结合“互联网+”,在植保领域中的综合性应用系统。
整个智慧植保系统解决方案围绕“大”植保的业务范畴,以病虫害监测与防治为核心对象,让智能化、信息化的技术手段融入到整个农作物种植管护的过程中。
解决传统植保依赖人工经验的问题,也引导农业种植向着高效、精准的方向发展,显著降低农药、化肥使用量,实现环境友好的农业种植。
并且,使农业种植的整个过程以数字化、信息化的方式,实现全程掌控。
无人机飞防植保是目前最行之有效的植保措施,和传统植保相比,主要有四大优势:
喷洒精准,节水节药效果明显。
植保无人机喷洒系统采用离心雾化和超低容量变量喷洒技术,保证所有植株都能均匀覆盖,杜绝漏喷重喷现象,至少节省90%的水和50%农药,农药有效利用率在35%以上!
作业效率高,安全系数大。
药剂喷洒实行的是远距离遥感作业和自动精准灌药技术,摆脱了人为操作和农药侵害的失误。
农用植保无人机每小时作业量可达40-60亩,作业效率是人工的30倍以上,还可以夜间作业,大大减少了事故苗头的发生,安全生产工作得到了有效保障。
操控便利,作业可控。
可在田间地头垂直起降,起降需要的场地小,自动规划最佳作业航线,自主适应不规整地形。
而且通过搭载视频器件,对农作物病虫害可进行实时监控,可远程监控植保作业进度和作业面积,做到每一亩地块的飞防作业都有据可查。
适应性强,应用广泛。
携带方便,使用优势突出,既能适应各种地形条件又满足不同作物品种及不同种植模式需求。
地块与土壤分析:
搭载高清摄像头和先进传感器的农业无人机,能够绘制精确的地块与土壤分析三维地图,为播种制定详密的规划,在农业生产的起始阶段发挥了至关重要的作用。
啧洒作业能够根据地理地形不断调整飞行高度并自主识别、躲避障碍物,依托先进的喷洒系统对农作物实施精准而均匀的喷洒作业。
该技术极大地降低了农药用量,很好地减轻了植保作业对水体以及环境的污染。
农作物监控:
地块大、农作物监控效率低下是农业生产的另一大痛点。
随着全球气温上升,气候变化日益无常,地块状况的管理与维护变得愈加困难。
以前,农户主要依靠卫星图像辅助农作物监控,但其费用过高且需要提前预购,而日均一张的服务效率也难以提供实时准确的农作物监控信息。
搭载实时影像系统的农业无人机应运而生,给农户更加精确地监控农作物生长状况并采取及时有效的防治手段提供了可靠有效的保障。
农业灌溉:
搭载高光谱、多光谱、热传感器的农业无人机,可准确分析并识别地块的干旱区域,为精准灌溉作业提供强大的数据支持。
此外,在农作物生长过程中,该类型无人机还可以计算植被指数,通过农作物自身散发的热量来分析农作物密度以及健康状况。
作物健康评估:
通过搭载可视红外线以及近红外线发射装备,农业无人机可以准确分析农作物反射的绿光及近红外光的数量并绘制多光谱图像来追踪农作物的变化与健康状况。
农户可根据相应的数据
做出快速有效的防治手段,保障农作物远离病虫害,从而显著提升农业生产的效率。
(9)灾害监测预警
对接国家卫星气象数据,提供未来72小时气象预报,实现未来24小时气温、降水概率、大风、极端天气等异常气象预警。
利用遥感实时监测和历年数据分析,准确预测病害爆发期,发布极端天气预警,及时进行防护,降低风险或损失。
根据实时苗情和气象预报对产量和品质进行估测。
4、投入品管理
投入品管理系统可以帮助园区对投入品的采购、入库、出库、库存等工作进行数字化管理,将生产过程中使用的肥料、农药等农业投入品的来源、使用情况和库存状况进行管理记录,实现投入品领用和生产使用的关联,建立投入品使用追溯信息链条。
在每个种植周期内记录你的每一笔信息,核算成本,并根据园区种养殖情况提供库存管理策略。
(二)经营在线化
对农业园区整个生产经营活动进行决策,计划、组织、控制、协调,使供、产、销各个环节相互衔接,密切配合,人、财、物各种要素合理结合,充分利用,以尽量少的活劳动消耗和物质消耗。
其主要包括仓储管理、追溯管理、营销管理。
仓储管理仓储业务核心内容可分为入库作业,仓储管理,出库作业,财务结算和查询报表五个主要部分。
追溯管理:
实现了对农业生产、流通过程的信息管理和农产品质量的追溯管理、农产品生产档案(产地环境、生产流程、质量检测)管理。
营销管理:
农业既要种得好,更要“卖得好”。
利用互联网和手机移动终端的优势,实现网上交易,帮助农户、农业生产企业解决农产品销售难的问题。
农产品电子商务系统建立特色农产品的拍卖制度,使用平台交易,能够让生产者和消费者直接对接,减少了中间的流通环节,降低了中间费用,这样让生产者和消费者都能够得到实惠。
平台功能主要有农产品的发布,农产品资讯展示,农产品交易,在线支付,商户评价和投诉。
(三)管理数据化
随着大数据与农业的融合发展,农业大数据分析应用平台的建设成为必然趋势。
在土地规划、种子资源选用、病虫害防治、生产管理、采销存、精准营销、农产品的储存与渠道对接等各个环节,将不同格式、不同业务领域的海量数据整合成标准统一的数据源,实现数据分析、数据挖掘及数据可视化,及时全面掌握农业的发展动态,其更大用途是,能够根据大数据分析的结果下,来建立的模型去预测某一事件的发生,并可据此进行人为干预,使其向着理想的方向发展。
建立覆盖到产业园区生产要素、田间管理、用工管理、产后处理、销售管理等一切与园区活动相关的信息采集、存储、分析。
管理者依托数字农业产业园管理平台,GIS建模、遥感监测服务,以多屏联动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 农业 产业园 建设 方案