智慧农业示范区初步设计

刘强

为了更好将现代信息技术、计算机与物联网技术以及无线通信技术在农业生产管理上实现应用，促进现代信息技术和农业技术有机结合，加快农业的提档升级，实现智慧农业引领带动当地现代农业科技进步和示范应用，我们设计了阿勒泰地区智慧农业方案。该方案主要依靠远程智能监控系统实现，包括数据采集、数据处理、视频监控与网络、智能专家决策系统、智能装备自动控制系统。

1项目功能

智慧农业示范重点是要打造示范宣传展示、生产过程的实时监测和控制的功能。对环境数据的采集，通过专家系统分析，系统利用自动操控设备保证农作物处于最佳的生长环境条件，从而达到增产增收，节约人力成本的目的。同时，自动控制设备广泛应用也减轻了劳动强度。

宣传展示主要包括园区短片、重点区域360°实景和生产过程实时监控等内容。

生产控制主要通过监控、传感及控制设备，实现作物栽培农业生产过程的数字化管控，通过对环境变量的采集让系统自动控制各种现场设备为农作物提供更优质的生长环境，达到增产增收、节约人力成本的目的。

2项目分析

阿勒泰地区位于新疆北端，阿尔泰山南麓，介于东经85°31′73″～91°01′15″、北纬45°00′00″～49°10′45″之间，地处欧亚大陆中心腹地，远离海洋，属于中温带大陆性气候区。这里冬季漫长而寒冷，夏季短促、气温平和，无霜期平均为151天。考虑阿勒泰地区的气候特点，再结合该地区有较好的畜牧业基础，我们决定在示范基地种植鲜食玉米。鲜食玉米不仅能改善居民膳食结构，而且玉米秸秆又是畜牧业比较好的青贮饲料基质。同时，示范基地依靠销售鲜食玉米和青贮秸秆可产生比较高的土地附加值。

3设计原则

以实用为基础，用成熟技术做保证。遵循技术和功能匹配、设备和技术匹配、硬件和软件的匹配。具体设计原则表現为：

（1）可行性和适应性原则：要保证技术上可行，经济上可能，并能满足今后不断发展的需要。

（2）实用性和经济性原则：项目建设出发点坚持面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。

（3）先进性和成熟性原则：项目设计既要采用先进的理念、技术和方法，又要考虑系统结构、设备的相对成熟性。示范区要反映当今的先进水平，还要具有进一步发展空间。

（4）开放性和标准性原则：考虑到系统所选用的技术和设备的后续运行维护升级问题，必须追求系统的开放性和标准性。

4智慧农业管理

4.1智慧农业的总控制中心

该中心设有控制平台和网络交换机等设备。该中心主要用于示范区生产的总体控制，形象展示、综合接待、技术培训及办公等。

我们设计有4K高清拼接大屏可以实时显示和控制示范区画面及相对应的环境参数，通过专家系统不仅可以提供实时控制方案，还可以远程提供种植技术指导与服务工作。达到可视化的农事、种植管理一体化指导过程。

4.2智慧农业生产控制

建设智慧农业生产控制，体现在对作物生长过程控制功能，主要包括对耕整地、施肥、播种、中耕除草、青食玉米采摘、秸秆青贮全程的精准管理控制。

它依托传感器采集到的数据、图像各种信息，经过通信网络传到控制中心，再利用专家系统分析指导加以管控。

通过传感器对土壤氮、磷、钾及中、微量元素养分进行测试，了解土壤养料状况，是否满足作物生长需要;通过传感器采集土壤温度、湿度和采集大气温度、湿度、二氧化碳浓度、风向、风速，实时掌握土地状况和环境天气情况;通过视频监测系统还可以实时远程观测作物生长状况;通过视频监测病虫害状况等，实时视频监控收获、青贮过程。

总控中心根据生产控制过程上传的各类数据，由智能专家决策系统形成作物生产全程作业指导。从而实现了农业环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析。再实时通过电话、微信、短信或邮件形式发送给操作人员。

操作人员通过智能装备，即可实现自动控制智能作业。比如通过自动系统对大田灌溉的水肥进行调控，达到

精准灌溉和施肥，不仅节肥节水，而且省工省力;由于精确灌溉，种植环境的湿度降低，还可以减轻作物病害的发生率，达到高质增产的效用。

4.3农产品生产控制

主要通过高清摄像头、空气传感器采集冷库内环境数据，观察和自动控制冷库制冷机组，实时达到调节储存鲜食玉米的温湿度具体要求。

4.4智慧农业示范区网络平台设备选配

智慧农业示范区网络平台系统建设及关系如下图所示。

图示范区网络平台系统图示范区的主要设备配备原则都是选用标准的主流产品。考虑阿勒泰气候干燥、冬季严寒特点，设备都要具备抗低温、防水等功能。必要时要为重点设备架设棚罩。表主要设备选择

序号类别名称1专用传感器二氧化碳浓度传感器空气温度/湿度传感器风速传感器风向传感器土壤水分传感器土壤温度传感器土壤肥力电导率传感器 土壤酸碱度传感器2视频监测农业专用高清枪机农业专用高清全景球机交换机、电源、显示器立杆3土壤养分速测仪4冷链控制系统5水肥一体机6无人机7智能专家决策软件系统8质量追溯系统。