劉強

為了更好將現代信息技術、計算機與物聯網技術以及無線通信技術在農業(yè)生產管理上實現應用，促進現代信息技術和農業(yè)技術有機結合，加快農業(yè)的提檔升級，實現智慧農業(yè)引領帶動當地現代農業(yè)科技進步和示范應用，我們設計了阿勒泰地區(qū)智慧農業(yè)方案。該方案主要依靠遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)實現，包括數據采集、數據處理、視頻監(jiān)控與網絡、智能專家決策系統(tǒng)、智能裝備自動控制系統(tǒng)。

1項目功能

智慧農業(yè)示范重點是要打造示范宣傳展示、生產過程的實時監(jiān)測和控制的功能。對環(huán)境數據的采集，通過專家系統(tǒng)分析，系統(tǒng)利用自動操控設備保證農作物處于最佳的生長環(huán)境條件，從而達到增產增收，節(jié)約人力成本的目的。同時，自動控制設備廣泛應用也減輕了勞動強度。

宣傳展示主要包括園區(qū)短片、重點區(qū)域360°實景和生產過程實時監(jiān)控等內容。

生產控制主要通過監(jiān)控、傳感及控制設備，實現作物栽培農業(yè)生產過程的數字化管控，通過對環(huán)境變量的采集讓系統(tǒng)自動控制各種現場設備為農作物提供更優(yōu)質的生長環(huán)境，達到增產增收、節(jié)約人力成本的目的。

2項目分析

阿勒泰地區(qū)位于新疆北端，阿爾泰山南麓，介于東經85°31′73″～91°01′15″、北緯45°00′00″～49°10′45″之間，地處歐亞大陸中心腹地，遠離海洋，屬于中溫帶大陸性氣候區(qū)。這里冬季漫長而寒冷，夏季短促、氣溫平和，無霜期平均為151天?？紤]阿勒泰地區(qū)的氣候特點，再結合該地區(qū)有較好的畜牧業(yè)基礎，我們決定在示范基地種植鮮食玉米。鮮食玉米不僅能改善居民膳食結構，而且玉米秸稈又是畜牧業(yè)比較好的青貯飼料基質。同時，示范基地依靠銷售鮮食玉米和青貯秸稈可產生比較高的土地附加值。

3設計原則

以實用為基礎，用成熟技術做保證。遵循技術和功能匹配、設備和技術匹配、硬件和軟件的匹配。具體設計原則表現為：

（1）可行性和適應性原則：要保證技術上可行，經濟上可能，并能滿足今后不斷發(fā)展的需要。

（2）實用性和經濟性原則：項目建設出發(fā)點堅持面向應用，注重實效的方針，堅持實用、經濟的原則。

（3）先進性和成熟性原則：項目設計既要采用先進的理念、技術和方法，又要考慮系統(tǒng)結構、設備的相對成熟性。示范區(qū)要反映當今的先進水平，還要具有進一步發(fā)展空間。

（4）開放性和標準性原則：考慮到系統(tǒng)所選用的技術和設備的后續(xù)運行維護升級問題，必須追求系統(tǒng)的開放性和標準性。

4智慧農業(yè)管理

4.1智慧農業(yè)的總控制中心

該中心設有控制平臺和網絡交換機等設備。該中心主要用于示范區(qū)生產的總體控制，形象展示、綜合接待、技術培訓及辦公等。

我們設計有4K高清拼接大屏可以實時顯示和控制示范區(qū)畫面及相對應的環(huán)境參數，通過專家系統(tǒng)不僅可以提供實時控制方案，還可以遠程提供種植技術指導與服務工作。達到可視化的農事、種植管理一體化指導過程。

4.2智慧農業(yè)生產控制

建設智慧農業(yè)生產控制，體現在對作物生長過程控制功能，主要包括對耕整地、施肥、播種、中耕除草、青食玉米采摘、秸稈青貯全程的精準管理控制。

它依托傳感器采集到的數據、圖像各種信息，經過通信網絡傳到控制中心，再利用專家系統(tǒng)分析指導加以管控。

通過傳感器對土壤氮、磷、鉀及中、微量元素養(yǎng)分進行測試，了解土壤養(yǎng)料狀況，是否滿足作物生長需要;通過傳感器采集土壤溫度、濕度和采集大氣溫度、濕度、二氧化碳濃度、風向、風速，實時掌握土地狀況和環(huán)境天氣情況;通過視頻監(jiān)測系統(tǒng)還可以實時遠程觀測作物生長狀況;通過視頻監(jiān)測病蟲害狀況等，實時視頻監(jiān)控收獲、青貯過程。

總控中心根據生產控制過程上傳的各類數據，由智能專家決策系統(tǒng)形成作物生產全程作業(yè)指導。從而實現了農業(yè)環(huán)境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析。再實時通過電話、微信、短信或郵件形式發(fā)送給操作人員。

操作人員通過智能裝備，即可實現自動控制智能作業(yè)。比如通過自動系統(tǒng)對大田灌溉的水肥進行調控，達到

精準灌溉和施肥，不僅節(jié)肥節(jié)水，而且省工省力;由于精確灌溉，種植環(huán)境的濕度降低，還可以減輕作物病害的發(fā)生率，達到高質增產的效用。

4.3農產品生產控制

主要通過高清攝像頭、空氣傳感器采集冷庫內環(huán)境數據，觀察和自動控制冷庫制冷機組，實時達到調節(jié)儲存鮮食玉米的溫濕度具體要求。

4.4智慧農業(yè)示范區(qū)網絡平臺設備選配

智慧農業(yè)示范區(qū)網絡平臺系統(tǒng)建設及關系如下圖所示。

圖示范區(qū)網絡平臺系統(tǒng)圖示范區(qū)的主要設備配備原則都是選用標準的主流產品?？紤]阿勒泰氣候干燥、冬季嚴寒特點，設備都要具備抗低溫、防水等功能。必要時要為重點設備架設棚罩。表主要設備選擇

序號類別名稱1專用傳感器二氧化碳濃度傳感器空氣溫度/濕度傳感器風速傳感器風向傳感器土壤水分傳感器土壤溫度傳感器土壤肥力電導率傳感器 土壤酸堿度傳感器2視頻監(jiān)測農業(yè)專用高清槍機農業(yè)專用高清全景球機交換機、電源、顯示器立桿3土壤養(yǎng)分速測儀4冷鏈控制系統(tǒng)5水肥一體機6無人機7智能專家決策軟件系統(tǒng)8質量追溯系統(tǒng)。