参赛信息

土壤墒情监测系统土壤墒情监测与智能灌溉决策云服务应用系统

项目介绍

摘要:利用云服务技术,解决土壤墒情监测和智能灌溉信息服务的低成本、按需服务和快速搭建应用信息系统问题,面向农业高效节水信息化领域,提供节水灌溉物联网云服务技术解决方案,针对大田灌溉物联网感知、分析和控制关键环节的应用需求,云服务核心功能覆盖“实时监测、灌溉决策、智能控制”节水灌溉控制物联网应用全流程,能实时监测灌区的气象、墒情等作物生长环境信息和作物生长状况,通过模型分析实现针对各灌区的灌溉信息智能决策,制定灌溉计划和灌溉预报,决策信息能够向相关生产管理人员的手机和灌溉控制设备自动推送,实现远程智能灌溉控制;可基于云服务快速构建节水信息化应用系统,且适用两种主流应用模式:基于B/S的WEB端服务和移动端APP服务。技术成果取得发明专利1项软著2项论文3篇,已在北京、新疆、宁夏、江西、河北、河南等地示范应用,节水面积20000亩,平均节水量达14%,与传统的信息化建设相比,信息化投入成本节省15~90万/千亩。
项目目标:针对节水农业存在的墒情监测自动化程度低、精量灌溉决策难、灌溉控制设备智能化程度低、传感设备统一集成难以及节水信息化系统构建成本高、建设慢、维护难等问题,基于云服务技术开展农田高效节水灌溉智能控制物联网应用示范,利用云服务技术减少节水灌溉信息化的成本,缩短信息化建设周期,降低信息化维护难度和成本;采用先进物联网技术与传统农业生产相结合,规模推广以智能灌溉控制技术为核心的高效农业灌溉,提高灌溉水利用效率,满足水资源保障工作的需要,同时提升农业技术水平,减轻劳动强度,增加承包规模,促进农业规模化发展。
科技成果:
(1)农田节水灌溉物联网云服务
开发了基于作物需水模型的农田节水智能灌溉决策云服务。实现灌溉实时监测、灌溉辅助决策和灌溉远程自动控制功能。其中核心云服务的具体实现功能如下:
灌溉实时监测云服务——墒情实时监测、农田与气象环境实时监测、苗情实时监测和灌溉设备实时监测;集数据接收、上报、查看、存储、分析、下载以及可视化模块为一体,覆盖PC端、移动端应用,功能丰富、操作便捷,数据安全;管理人员不出门即可远程、实时查看作物生长环境状态;多级用户管理架构,可满足省市县等不同级别管理部门用户对墒情监测数据管理的需求。
灌溉辅助决策云服务——基于实时气象监测和预报信息,结合作物类型、生育期、土壤状况和用户自定义参数,自动计算作物蒸腾量和需水量,提供辅助的灌溉计划指导;根据过去时段的实测作物需水情况和未来6日的预测作物需水情况,为各个灌区制定具有针对性的近期灌溉计划,灌溉计划内容包括具体量化的灌溉日期和灌水定额。
灌溉远程自动控制云服务——面向灌溉控制设备提供控制接口,将灌溉计划转换为可操作的灌溉方案,并自动向控制设备发送控制指令,达到远程自动灌溉控制的目的;针对不同的市场主流型号灌溉控制设备开发适配WEB服务,实现田间现场灌溉设备的远程控制,包括控制决策的远程发送、灌溉过程的实时监测、记录与可视化展示。
(2)异构物联网设备接入标准协议与接口
设计并实现了异构物联网设备接入标准接口,支持各种网络通信模式下、不同厂商设备接入。
(3)农田节水灌溉物联网云服务应用系统快速构建
在各示范点集成田间气象、墒情、苗情监测设备,并选取其中条件较好的示范地块集成田间灌溉控制设备,按照各示范点不同的农田节水灌溉需求,选取相应功能的云服务,快速构建农田节水灌溉物联网应用系统。
(4)智能墒情信息服务APP:
利用云服务技术,解决智能灌溉信息服务的低成本和快速服务问题;利用移动互联网技术,解决智能灌溉信息服务的即时性问题。(扫描设备二维码,即扫即用)
经济效益:
农田高效节水灌溉智能控制物联网云服务应用示范的实施,将从水资源利用效率、农民增收节支、节省信息化投入等方面带来经济效益。首先,科学决策与管理带来的水资源投入减少的节约部分,平均节水量达14%;第二,直接经济效益方面主要体现在省工减少了人力成本投入,可节约人工成本33~127元/亩,农产品产量的增加可增加收入约180元/亩;第三,间接经济效益是基于云服务构建为示范点定制应用软件,并部署运行在阿里云平台,与传统的信息化建设相比,可节省15~90万信息化投入成本。项目实施一年后产生直接效益,从而推动云服务技术和物联网技术在现代农业企业尤其是新型经营主体中进一步推广应用。

社会效益和生态效益:
项目的示范推广对于国家大力推进的水资源保障工作意义重大,通过项目的实施,无疑将有效提高灌溉水资源利用效率,降低农业用新水量,满足水资源保障工作的需要,同时引领与带动节水农业的现代化科技水平。
采用先进物联网技术与传统农业生产相结合,规模推广以智能灌溉控制技术为核心的高效农业灌溉,有效解决了灌溉水利用效率低的问题。节水灌溉使得地下水位下降的趋势得到有效控制,生态环境明显改善,对保障绿色发展具有积极作用。节约的水量及时满足了工业、城镇和生态发展的需要。
基于云服务技术的节水灌溉信息化的示范,可有效减少节水灌溉信息化的成本,缩短信息化建设周期,降低信息化维护难度和成本,提升了农业整体技术水平,减轻了劳动强度,增加了承包规模,促进了农业经营主体的规模化发展。
项目成果的推广应用将提高我国节水灌溉云服务技术和物联网技术的研发和应用水平,促进我国农业云服务技术水平的提升,扩大云服务应用的深度和广度,提高我国国际竞争能力;另外,通过大田节水灌溉物联网技术示范,将提升我国农业节水技术智能化、自动化和现代化水平,降低农业生产成本,提高水资源利用效率,缓解水资源紧缺问题,带来巨大的社会效益。

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