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信创5G数字农业园区应用解决方案

Jay 发表于 2023-7-20 09:05:08 [显示全部楼层] 回帖奖励 阅读模式 关闭右栏 0 208
一、方案简介
辽宁牧龙科技5G数字农业园区应用解决方案是利用5G、卫星无人机遥感、人工智能等技术,赋能平原地区玉米、水稻等品种种植,构建无缝网络+无人机遥感应用+农机自动驾驶+智能软件平台模式的大田数字农业解决方案。 方案以5G网络为载体,搭配无人机遥感、农机自动化驾驶、智能物联网感知体系和农业大数据分析。实现对农业环境数据、虫情数据、视频数据、交易数据、流通数据、生长模型、设备监控的一体化管理。让农事活动科学化、高效化和数字化,实现智慧农业体系的完整建设,完成数字农业园区的整体建设。
二、应用亮点
辽宁牧龙科技5G数字农业园区应用解决方案使用无人机遥感实现植保作业,对获得的病害光谱特征进行建模,获得稻瘟病病害程度等级,继而根据病害等级生成无人机喷药作业处方图。最后,使用无人机变量控制技术,进行植保作业、虫害与农作物长势分析。方案基于5G远程操控农机自动作业,在大田种植的耕、种、管、收各个环节,基于5G网络和北斗定位系统,在作业过程中综合使用位置信息、姿态信息、航向角信息、传感器信息,控制电液转向控制装置实现按照规划路径行驶,达到完成耕整地、播种、种植、田间管理和收获等各类作业目的。
三、方案概要
目前,我国大型农用机械普及率逐年升高,主要农作物耕种收机械化覆盖率超过80%,而农机智能化水平处于初级发展阶段。在产业数字化转型的当下,本方案通过5G技术,实现农机自动驾驶与作业监测,解决传统农机信息孤岛问题,构建区域级农机大数据系统,具有极为广阔的市场前景与实际意义。
东北地区作为我国主要粮食种植产区,对高效大田种植与黑土地保护两方面需求巨大。基于5G的农业园区数字化解决方案,围绕东北地区大田种植,因地制宜设计建设项目,一方面通过5G技术与农业技术相结合,探索了大田种植的精准化、科学化种植模式,满足了东北及相似气候条件地区玉米、水稻等主要农作物的集约式发展需求,具备相当推广价值;另一方便,通过物联网杀虫、无人机病虫害监测、智能灌溉等设备的使用,减少了农药化肥的使用,节约人工成本,降低了二氧化碳排放,满足了黑土地保护与农村生态环境保护的迫切需求。
四、方案架构
(1)1张无缝网络
基于各类面向农业场景应用的感知终端,形成基于5G的一体化无缝网络,全方位覆盖整个农业园区,为业务数字化提供坚实的连接基础。
(2)2个业务平台
2个业务平台包括物联网设备管控平台和数字农业基础支撑平台。通过物联网设备管控平台对所有感知设备进行连接控制和数据采集,通过数字农业基础支撑平台对物联网数据和园区生产、加工、销售数据进行提取、挖掘和分析,为各类应用提供数据可视化能力。
(3)4类感知能力
通过各类感知设施,全方位全时段面向园区农田及生态的4大类场景实现智能感知,采集各类关键参数,汇聚到业务平台为分析与决策提供数据支撑。4类感知包括空-天遥感监测、环境监测、绿色防控和生长可视化。
(4)5大应用系统
通过构建农业生产管理系统、农产品溯源系统、大数据分析决策系统、掌上农业、遥感监测系统等5大应用,分别面向园区管理人员、生产人员、农业专家、消费群体和社会公众构建“互联网+”现代农业服务。
辽宁牧龙科技5G数字农业园区应用解决方案利用5G、卫星无人机遥感、人工智能等技术,赋能我省平原地区玉米、水稻等品种种植,构建无缝网络+无人机遥感应用+农机自动驾驶+智能软件平台模式的大田数字农业解决方案。方案利用5G技术高带宽低延时特性,突破以往大量数据移动传输的瓶颈,使得无人机多光谱实时分析农情有了商用基础。无人机遥感不同于传统定点物联网传感器,不受空间限制,可短时间监测大范围农业种植区域,实用性更高。结合计算机视觉技术,5G无人机遥感监测将逐渐成为未来大田农情监测主流模式。
五、业务功能
(1)无缝网络
在农业园区构建有线+无线的无缝覆盖网络,结合5G使人工智能、大数据、物联网赋能农业园区,实现农业园区运行的智能化、便捷化和高效化。
(2)业务平台
1)数字农业基础支撑平台
智慧农业是以物联网为基础,以信息化技术为支撑通过对于科研、生产、物流、销售的各个农业生产环节的信息化管理,实现科学指导、高效生产、科学预测、精准销售、数据决策。
2)物联网设备管控平台
物联网设备管理平台作为中间件,向下对不同厂家的异构设备进行抽象与统一建模,以通用物联网平台所定义的统一数据格式与模型对设备进行描述。提供统一数据交互接口,通过调用统一交互接口访问符合平台标准的数据与设备模型,以此来与异构设备交互,进行数据访问与指令控制。
(3)基础设施部分
1)5G植保无人机
植保无人机用于农药播撒、农情监测,配合遥感监系统与大数据分析决策系统,后期可灵活拓展应用场景。
2)农机自动驾驶系统
农机自动驾驶系统以高精度全球卫星定位系统为核心技术,通过电液转向控制装置和导航控制算法控制农机沿预定作业路线自动跟踪行走。
3)灌溉控制设备
结合园区的实际情况调研,根据种植区布放智慧灌溉控制设备,对水肥进行智能控制,设备内置变频控制器、流量、流速监测模块、统计分析模块、远程监管模块,将智能控制器、交流接触器、无线通讯单元、电器避雷防护单元以及配电设备安装在一个机柜内。
4)环境监测设备
环境监测设备包括气象微环境监测设备、土壤墒情监测设备和水体指标监测设备,所有设备均由5G网络或光纤网络接入,保障监测数据的实时有效。
5)智能视频监测站
作物生长可视化监控设备(智能视频监测站),前端摄像机实现对监控目标图像信息采集,是监控系统的原始信号源,其功能状态、质量优劣直接影响整个系统的功能发挥。
6)虫情检测及灭杀设备
目前农业园区的农产品主打绿色无公害,通过安装虫情信息自动采集传输设备和物联网杀虫灯实现虫情识别和物理灭虫,最大限度减少农药用量。
(4)应用系统
1)遥感监测系统
遥感监测系统是基于天空地一体化感知体系,通过卫星遥感、无人机、传感器设备、视频监控以及互联网等多种手段实现卫星遥感影像、无人机航拍影像、导航定位数据、物联网采集数据、视频监控数据、气象站点数据等多源异构数据的感知汇聚。
2)生产管理系统
系统通过调用物联网设备的数据,对农业生产现场气候变化、土壤状况、水质情况、作物生长、病虫害,以及灌溉等农业基础设施运行状态,实行远程自动360度全方位监控、控制与管理,对作物生产中的各种异常情况进行自动预警提醒,生产者可及时采取防控措施,降低生产风险;同时生产者可远程自动控制生产现场的灌溉、通风、降温、增温等设施设备,实现精准作业,减少人工成本的投入。
3)农产品溯源系统
利用信息化手段和网络技术,对农产品生长过程数据进行采集、汇总,建立农产品溯源体系,实现对农产品的来源进行追溯,实现“从农田到餐桌”的全过程信息化管理。
4)大数据分析决策系统
大数据分析决策系统综合行业专家经验、环境数据、气象数据、病虫害诊断信息、市场信息等,建立种植、经营等决策分析模型和制定紧急预案,为管理人员提供科学的种植指导,方便管理人员及时做出正确决断。
5)掌上农业应用
掌上农业应用定位为智慧农业的移动终端版,主要针对政府管理部门、农业专家、种植管理人员等,根据不同权限实现政策信息、预警信息的及时发布,农业生产现场气候变化、土壤状况、作物生长、水肥使用、设备运行等实时监测展示,对异常情况的自动报警提醒,生产现场灌溉等设施设备的远程控制,标准化生产管理流程的创建、分配与跟踪,农业专家系统的交互等。
六、核心优势
1无人机遥感技术
利用5G技术保证无人机在高速移动状态下稳定实时传输多光谱图像到云服务端,利用作物群体长势在不同时段光照、温度、水分、气体、土壤等外界环境条件的长势差异,以及植被覆盖度、叶面积指数、冠层色素含量、冠层叶片色密度等指标,构建多尺度植物长势分析识别系统。实现对大田土壤肥力分布监测、出苗率识别、作物长势动态监测以及产量预估。
2农业物联网技术
将传感器、物联网技术、信息处理技术、数据分析技术相结合应用于农业种植场景,实现作物生长全周期的数据获取与作业监测。通过多种传感器实时获取大田种植环境参数,为大田种植技术有传统的经验种植模式向数字化以及标准化种植提供数据支撑。通过农机物联网监测技术,实时监测农机作业数据信息,实现对农机作业质量在线评估,农机作业监管,农机调度等。
3人工智能与识别技术
利用图像识别技术,对农机作业监测面积进行图像分析处理,利用基于OpenCV图像处理函数库的作业区域图像提取,实现农机作业区域面积核算精准算法、有效剔除重复作业面积、监测地块遗漏作业,同时基于GPS序列的地块聚合算法采用图像处理技术和基于密度的空间聚类算法实现地块聚合算法。
在保护性作业监测中,采用人工智能算法与机器深度学习技术相结合,对作业地块的秸秆进行深度分析,识别地表秸秆覆盖率,结合农机作业监测数据,对保护性作业质量进行综合判定。
4农机自动驾驶技术
使用北斗自动驾驶导航系统,利用差分定位、机械控制和卫星导航等技术,通过智能控制方向盘电机,使农机按照规划好的路线,自动调整行进方向。目前,该系统已商业应用于大田种植服务过程中的播种,耕地等对直线度及结合线精度要求较高的农业生产作业。
5精量播种技术
利用RTK差分定位技术,获取播种机高精度定位信息,并根据定位信息对排种器进行精确控制,进而达到精量播种的目的。精量播种系统将种子按照农艺要求的播量、行距、株距、深度精确播入土壤内,一次完成开沟、施肥、播种、覆土和镇压等多项作业,大幅提高作业效率。

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