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我國傳統農業種植過程中，一方面“看天吃飯”的種植模式，未能實時預警異常環境信息和開展科學管理，造成產量極不穩定；另一方面，不合理的灌溉、施肥方式，造成水肥利用率低，帶來成本高、收益低、環境污染等一系列問題。作物生產信息感知與節水減施增效關鍵技術是解決上述問題的有效途徑。 （一）主要用途： 1、精準采集種植環境信息：通過一體化農情采集設備和科學布設物聯網傳感器，實時采集大田“四情”信息，為農業科學管理和大數據應用提供精確數據基礎。 2、水肥一體遠程節水灌溉：該技術支持均勻、定時、定量浸潤作物根系生長區，應用智能水肥機和節水滴灌系統，通過無線灌溉控制器和APP進行遠程灌溉管理，短時間內即可完成萬畝農田/果園灌溉，達到節水節肥、降低勞動強度、提質增效目的。 （二）主要功能： 1、氣象監測：實時監測農田空氣溫度、濕度、降雨量、風速、風向、氣壓、CO2濃度等信息，獲取精準局部氣象信息，滿足現代農業單點多參數監控需求，有利于農業精準管理。 2、土壤監測：實時監測土壤水分、溫度等，三層深度監測（支持定制），通過云平臺智能分析土壤狀況，為智能灌溉、土壤條件調整提供精準依據。 3、蟲情監測：通過高清攝像機，定時采集種植現場圖像，自動上傳到遠端的物聯網監控服務平臺，監測病蟲害信息。 4、苗情監測：定時采集作物、植物生長發育狀態和各類生物在自然狀態下的動態、病蟲害活動的圖片。 5、災情監測：由高清紅外攝像系統、傳輸、控制、顯示、存儲五大部分組成，用戶通過視頻系統可以清晰直觀的實時遠程查看植物區作物和生長及病蟲害情況。 6、智能灌溉：水肥融合后通過管道和滴頭形成滴管，均勻、定時、定量浸潤作物根系生長區。根據不同農作物的需肥特點、土壤環境、養分含量狀況，以及農作物不同生長期需水、需肥規律情況，進行智能灌溉。 7、自動報警：當溫濕度、氣象等數據異常時，自動推送報警信息。 8、遠程操控：支持全天24小時連續在線監測，可通過App查看以及進行設備操控。 9、無線通信、太陽能供電：支持LORA和GPRS無線通信，太陽能供電。 （三）適用范圍： 該技術可應用于荔枝、龍眼、柑橘、花卉、火龍果、蔬菜等經濟作物種植監測，以及農田灌溉、果園灌溉、溫室栽培、園林綠化等所有節水灌溉和種植監測領域。目前，已成功應用在全國145個農業龍頭企業和專業合作社，包括新會陳皮村、柑人匯合作社、西荔王果蔬專業合作社、梅州“客家農夫”產業基地、佛山康喜萊蔬菜專業合作社、連正農業發展有限公司、利泰農業公司、廣東藍海科技農業、梅州鴻源生態農業、華農互聯農業、田田綠新農業、內蒙古通遼市東升村等種植園區和種植農戶提供智慧種植服務，累計帶動2000多農戶，近三年覆蓋面積達3.7萬畝。

（一）技術要點 ①本技術通過有線/無線傳感器等感知設備，與互聯網相結合，實現溫室大棚、農田、果園環境的溫度、濕度、光照、土壤水分等數據采集、融合與處理，并通過操作終端，實現智能化識別和管理。 ②溫室內外環境監控信息采集，包括室內外氣溫、光照、二氧化碳、土壤水分等，可根據需求調整信息采集傳感器類型。 ③實現所有田塊、地塊土壤墑情監測，為水肥一體化自動控制系統提供參考依據。 ④提供三種監測方式供選擇：自動監測、定期監測和立即監測。其中，自動監測可設定自動監測時間；定期監測可設定監測站每天監測土壤水分次數，以及每次監測的時間；立即監測通過墑情監測站接受用戶指令，立即執行數據采樣，方便用戶在特殊情況下，即時獲取數據資料。 ⑤本技術采用無線通信與有線通信相結合的方式，實現監測數據集中采集、分析、遠程發布和信息自動推送（可通過短信、Email等方式）。 （二）比較優勢 ①綜合應用多傳感器多通道數據采集、GPS定位、信息融合、嵌入式等技術，研發適于華南地區種植業的農情信息快速獲取關鍵技術及設備，實時采集田間土壤成分/養分信息、土壤特征信息、作物生長小氣候信息、視頻與圖像信息、和地理空間定位信息等，實現農情信息的一體化快速獲取，為智能環境調控設備的自動化控制提供可靠依據。 ②通過構件化的SOA 架構實現面向服務的領域構建庫平臺，將一個大的應用系統分解為成千上百個小的業務流程，每個業務流程可以用構件組合而成。當業務需求發生變化時，通過構件的重新組成，方便、快速地改變業務流程或實現新的業務需求，從而實現支撐服務平臺的可擴展性和可配置性。

近些年，該技術裝備在新會陳皮村、柑人匯合作社、西荔王果蔬專業合作社、梅州“客家農夫”產業基地、佛山康喜萊蔬菜專業合作社等100多個基地得到廣泛應用，證明產品實際使用情況良好，運行穩定、數據可靠，能夠實現長時間監測及智能灌溉、促進增產增收、節水節肥等預期效果。

（一）水肥一體灌溉設備（系統）: 1、CPU: SIEMENS ?SIMATIC S7-200 SMART CPU SR60； 2、A/D: SIMATIC S7-200 SMART EM AE08； 3、人機界面: 10'觸摸屏，圖型化中文操作界面； 4、標配4通道肥罐輸入（可定制擴展,最大支持8通道肥罐輸入）； 5、標配12通道前端灌溉電閥控制輸出(可定制擴展,最大支持32通道前端灌溉電閥控制輸出)； 6、每個施肥通道工作容量：在3.0bar的壓力下實現30-300 升/小時的肥料溶液或酸液處理; 7、用戶灌溉施肥程序定義：16組； 8、EC測量：支持； 9、pH測量：支持； 10、流量測量：支持； 11、遠程計算機桌面控制：支持； 12、手機控制：支持。 ? （二）土壤墑情監測設備（系統）: 1、通信：LORA無線通信，LORA調制，最遠可達2Km；蜂窩網絡（可選），GPRS / 4G； 2、測量范圍：濕度0～60%，溫度-50-100℃； 3、分辨率：溫度0.1%，濕度0.1℃； 4、供電方式：DC 12V 、DC 24V； 5、電流 ＜25mA； 6、響應時間 ＜10秒； 7、測量穩定時間 5秒； 8、工作溫度-5℃～55℃； 9、其他特征：采用優質塑料管，可防老化，更耐土壤中酸堿鹽的腐蝕;用環氧樹脂做為密封材料，可長期浸泡水中而不會發生滲漏;測量精度高，性能可靠，受土壤含鹽量影響較小，適用于各種土質;采用抗沖擊包裝，運輸存儲更安全；具有電源線、地線、信號線多向防誤接保護。 ? （三）農情信息采集設備（系統）： 1、空氣溫度：測量范圍-50~100℃；分辨率：0.1℃； 2、空氣濕度：測量范圍0~100%RH；分辨率：0.1%RH； 3、大氣壓：測量范圍 10~1100hpa；分辨率：0.1hpa； 4、風速：測量范圍0~70m/s；分辨率：0.1m/s； 5、風向：測量范圍0~360°；分辨率：1°； 6、日累計雨量：測量范圍0~999mm；分辨率：0.1mm； 7、通信：LORA無線通信，LORA調制，最遠可達2Km； 8、工作環境：溫度-20℃～60℃；濕度：0~95%RH（無凝結）； 9、電源參數：供電電壓12V； 10、供電方式：太陽能+鋰電池供電。

（一）技術成熟程度 該技術于2019年入選廣東省農業主推技術，其中涉及技術均已獲得計算機軟件著作權登記證書，部分取得發明/實用新型/外觀涉及等專利證書，并得到廣東省農業農村廳、廣東省高新技術企業協會、廣東省農業技術推廣獎評審委員會、廣州市人民政府等的認可和獎項授予。 經反復研究測試，解決了市場上類似產品存在的主要問題：①發展農業環境監測多源信息融合、海量信息管理、智能信息服務技術，可對實時獲取包括水產、溫室、土壤等各類農情信息進行優化處理，保障不同的農業生產環境調控設備聯動控制的穩定性和可靠性； ②集成無線傳感器網絡、通信網絡和互聯網技術，保持實時在線互聯，充分保證數據集中采集和遠程上報的安全性，同時滿足系統全局性與整體性要求，能夠根據未來進行功能擴充，保持可持續性； ③構建可對所有采集的各種類型數據進行全面分析感知的監控系統，在系統中可實現對整個區域的智能化所有物的故障排查、配置和管理機制，同時還可對本區域所有異常情況發出警告，保證整個監控系統的穩定可靠及實時維護性。 采用優質材料，保障技術穩定性。本技術采用優質塑料管，可防老化，更耐土壤中酸堿鹽的腐蝕;密封材料為環氧樹脂，可長期浸泡水中而不會發生滲漏;測量精度高，性能可靠，受土壤含鹽量影響較小，適用于各種土質;采用抗沖擊包裝，運輸存儲更安全；具有電源線、地線、信號線多向防誤接保護。 （二）產品市場接受度 1、優勢顯著，應用前景廣闊 本技術具有節水節肥、降低勞動強度、提高種植產出效益、緩解農業生產環境污染、保障農產品質量等眾多優勢。農業大數據統計顯示：使用該技術，每畝地每年節省用水60-70%，節省勞動力投入300 元以上，節省肥料、農藥投入700 元以上，增效30%以上。2018年推廣0.6萬畝，共節本增效348萬元。在我國應對農業勞動力老化、發展節水農業灌溉和現代農業過程中，應用前景廣闊。 2、產品實用性強，市場化程度高 近三年累計推廣規模3.7萬畝，累計帶動農戶2000戶，平均增產60公斤每畝。目前推廣應用單位包括西荔王果蔬專業合作社、梅州三圳九嶺“客家農夫”產業基地、佛山康喜萊蔬菜專業合作社、連州市現代化農業生產示范基地等145個現代農業基地。 （三）市場競爭力 本技術具有功耗低，方便安裝、操作及維護簡單等特點，且獲得廣東省農業農村廳、廣東省高新技術企業協會、廣州市人民政府等的支持和認可，推廣應用廣泛，具有較強的市場競爭力。同時通過成果轉化與示范應用，掌握了先進的作物生產信息感知與節水減施增效關鍵技術及裝備研制控制方法，建立了先進可行的示范推廣工作模式，積累了豐富的推廣經驗和技術基礎，在產品質量和市場推廣上都具備競爭優勢。