概述

围绕耕种管收无人管理需求，建成涵盖农机农事农管等的无人农场。

需求详情

一、需求背景在国家产业政策支持和农业发展趋势要求的时代背景下，加快、推进智慧农业建设已成为农业建设的新趋势。培育一批农业战略科技创新力量，推进生物种业、重型农机、智慧农业、绿色投入品等领域的自主创新及农业数字化、无人化、精准化必将成为趋势和主流。为顺应当今智慧农业时代背景，光明农业发展（集团）有限公司根据集团公司信息化发展规划，提出智慧农业无人农场需求。二、项目预期1.数字化农场建设，实现“一张图”农场全局管理以农田高清影像为底图，将企业在农事生产管理中的各种农作物、农事、农机、物联网设备等耕种管收的数据进行信息化、数字化存储，并以空间坐标和时间维度进行管理，让数据能够自动关联到田块上。支持通过GIS 视图，从空间和时间维度，完整呈现每个种植季从开始到收获的过程，让管理者能够随时从全局角度掌握农场的生产、运营状况。2.空地一体化监测网络部署，实现无人化高效巡田搭建空地立体化农田环境观测网络，利用遥感技术在墒情、苗情、长势、病虫害、轮作休耕、产量监测等方面的应用，配套建设田间综合监测站点、物联网测控系统，实现生长环境和作物本体的实时数据采集。利用机器代替人工巡田，实现多维度、全方位快速获取的作物生长信息，为田间环境智能分析监测提供数据支撑。3.农事生产全程智能监管，实现异常情况预警预报通过为农机安装接入互联网的智能监控终端，综合应用卫星导航、工业传感器、集成电子、信息软件等技术，初步实现农机作业状态实时在线监控、作业面积审核统计、作业质量核查、作业进度分析、异常预警等功能，实现农机生产作业全过程智能监管。4. AI、大数据等先进技术引入，实现农情精准分析基于人工智能、大数据分析等先进技术，开发AI智慧农业大脑，通过对无人机遥感及地面监测获取的多源数据进行智能分析，及时发现田间作物生长异常情况。提供地势分析、出苗率分析、草情分析、作物长势分析和产量分析等应用，为灌溉、施肥、植保、收割等农事活动提供依据。三、建设原则本平台建设需遵循农场数字化、农艺精准化、作业精准化、监管智能化、数据海量化五大原则，做到以需求为先，突出特色，立足实际，注重实效，循序渐进。四、具体需求1. 高清农田，实现一地一码使用高分辨率遥感无人机拍摄农田高清地图，基于RTK定位的厘米级经纬度座标，建立精准农业基础数据，确保厘米级农田的全局高清地图，保证田埂、田间地物设施等清晰可见。对每一块条田进行唯一标识，如身份证号，进行每块条田建档，通过条田编码，定位地块位置、回溯作物种植过程、生产的农事、投入的农药化肥，甚至干旱、病害等。支持对地块范围进行绘制、分组及地块基础信息录入，包括地块基本信息、作物生长信息等，同时支持地块属性拓展。精细化农田管理到人、精准到厘米。土地权属、耕种作物查询简单易用一目了然。通过对每个地块的大小、位置、归属、作物长势、农事、耕种管收等进行全面监测。同时按生产区创建地块分组，保证农场可进行分区管理，并可按生产区生成统计分析报表。对每个农田设备设施进行唯一标识，支持将物联网设备、传感器、晒场、泵房、仓库、出入水口等设备、设施边界、位置等信息进行信息化定位标注记录，支持通过全局视图总览基础设施分布情况。2. 农时预警，实现知天而作在田间部署小型精准气象站，协同卫星气象服务数据，提供公里级网格气象服务，实现历史积温、积雨数据统计分析，以及灾害天气预警预报等；田间部署土壤传感器，实时采集土壤的数据，如氮磷钾、温度、湿度等，为无人农场建设提供最基础的数据底板。3. 智能灌溉，实现大田管水无人化实现从泵房到田间进排水的实时监控、自动化启闭、水位控制、故障预警保护、用水统计、远程视频监控及作业全程记录回溯等，可智能化执行保水、上水、排水、晒田、水层管理等灌溉方案。扬水站设置无人值守泵房控制柜，可对水泵进行实时开启/关闭操作；对每一台水泵的运行情况进行实时监测，可通过出水口的水位传感器实时监测水位信息，当监测数据出现异常时对水泵进行实时保护，并将信息实时上报；可对接区域微型气象站，实时监测解析现场的气象数据，包含空气质量、温湿度、二氧化碳、光辐射量、雨量、风速、风向和气压等信息。田间干渠设置智能闸门，系统平台可远程监控干渠闸门状态，实时监控设备的在线/离线状态，通过系统平台和微信客户端实时对现场闸门进行开启/闭合远程操作，当设备因网络故障无法开闭时，也可以利用近场模式在现场通过APP连接设备主机进行开闭；同时布置水位传感器，可通过指令预设开闭幅度，如：开启/闭合20%、50%、70%等操作。田间支渠进退水也同样设置智能闸门，基础功能与干渠智能闸门类似，另外可实现现一次性、一个期间内多个阀门的的自动灌溉控制；利用土壤水势传感器监测土壤的含水量，实现多个阀门的全自动灌溉控制；根据扬水站或者干渠的实际给水情况，实现定时编组轮灌、利用灌溉量设定轮灌补灌策略。4. 无人农机，实现农机作业全流程监控对农机进行智能化、无人化改造，实现耕地、耙地、播种、收割等场景的无人化作业，在传统农机设备上安装农机盒子，精准获取设备轨迹、速度、作业照片等，全流程记录农机作业信息、作业质量、油耗情况等，提高作业监管效率，建设农机调度模型，基于农场高精地图实现智能农机调度。搭建农机综合监管平台，以GIS为基础让农机作业数据自动精准记录及可视化展示，让农田中的一切作业过程都可追溯。实现主动警报，让异常情况可以得到及时纠正，避免因为作业质量不达标损失效益，实现直观的统计分析，对作业数据进行多维度分析、异常预警，让每一个问题都能找到根源。通过主动汇报作业进展和异常情况，降低管理成本，提高管理效率。使用无人机进行施肥打药，基于AI技术分析飞巡无人机拍摄的农田影像，形成作物长势报告，进而生成作业处方图对接农业无人机，有效指引农业无人机精准变量施肥、打药。实时监测农用无人机飞行轨迹、速度和喷洒量等，实现植保时间、匀度、轨迹的精准化，提高病虫草害的防治效率和质量，有效减药减肥，降低农机作业对作物的碾压。5. 精准农事，打造专家决策体系线上全程管理农事生产计划，实现农事全过程记录，监督农事生产任务执行，让农田中的一切活动都可追溯，便于排查问题。同时建设面向农业的知识引擎，打造智能自适应的农业“知识图谱”，线上管理、记录、监督农事生产全流程，形成种植模型和决策体系，提高整体效益。以数据化监管农事任务的下发以及执行人员的执行情况和作业质量反馈。根据指标量化作物生长阶段、信息化规划农业生产措施计划、技术形成指导方案。通过建立农艺技术知识库和决策模型，实现农艺知识传承。降低农业学习的门槛。在系统中添加种植方案，记录作物生育阶段、关键指标、农事措施等信息，将种植经验数字化为作物模型和决策模型，承载高产种植栽培技术方案（生产规划指导），降低农艺学习的门槛。基于AI识别的作物长势信息，自动推送近期农事建议。系统与APP联动，管理者可在平台上对需要完成的农事任务进行指派，可具体到某个地块、某个任务、某个执行的人、具体执行时间等。6. 智慧农资，建立科学高效的智慧仓库管理系统建设农药、肥料、农机配件等物料从采购、入库、出库、运输、使用全流程的信息化跟踪管理，实时掌握农资消耗情况及库存状态，并跟踪农资使用路径，同时与财务打通，为生产经验分析、成本核算提供可视化数据支撑。7. 无人巡田，建立作物生命周期情报站利用遥感无人机代替人工进行田间巡查工作，如利用遥感无人机查看水层情况、人工劳动情况、田埂情况等。通过遥感无人机采集种植地块区域近距高清影像，结合AI智能分析技术，实现采集点农情精准分析，有效指导农事执行，提升巡田效率，降低人员投入成本。遥感无人机需支持多种巡田模式：航测模式、三维航测模式、飞巡等模式。无人机可采集田间多维数据，可获取厘米级精度的二维高清地图、三维地形数据、作物群体生长状态数据（包括可见光及多光谱数据）。平台应支持远程设置派发巡田任务，包括巡查范围、飞行高度、相机拍摄角度、AI识别内容等信息，并生成农田飞巡任务，通过系统派发至无人机操作员的账号上，操作员通过相关APP操控遥感无人机即可自动执行该任务。遥感无人机应支持自动飞行采样，无需人为介入，采集到的数据自动上传至云端，利用遥感无人机采集到的田间照片，可远程查看农田中的作物长势、杂草、沟埂等农田概况。无人机飞巡采集分析的成果数据及时回传至系统，数据按照经纬度和时间等，自动归集保存至云端，可点击电子日历上的日期快速复查当个时间段的飞巡数据，对于一些有问题的图片通过识别结果标识框的方式在照片上进行展现，显示飞巡识别结果（缺苗、杂草）等，后期指导对应的农事活动。平台需提供创建图像分类、物体检测、图像分割、图像回归4类分析算法，用户可通过AI助手训练如场景识别、物候期识别、草害识别、出苗率识别等模型，支持查看模型能力信息，包括：模型能力基本信息、能力强弱程度信息、训练信息，支持通过创建分析任务，使用能力模型。分析水稻穴数，基于飞巡航拍照片，提供水稻穴数分析用模型，估算每亩穴数情况，让用户根据基本苗偏离目标值高低，调整栽培促、控措施，可为高产、优质、稳产奠定基础。分析飞播基本苗，基于飞巡航拍照片，提供水稻飞播基本苗分析用模型，估算每亩基本苗情况，让用户根据基本苗偏离目标值高低，调整栽培促、控措施，可为高产、优质、稳产奠定基础。分析水稻穗数，基于飞巡影像自动识别计算当前水稻穗数，并估算亩穗数，同时提供穗粒数分析，为后期的产量测算提供支持。分析倒伏情况，基于遥感无人机采集的农田高清影像，自动统计每个地块的倒伏面积、标记倒伏区域范围。8. 智慧粮仓，实现粮食收储智能化利用物联网传感器技术、自动化控制技术和网络技术，集成粮温监测系统、粮库监控系统、进销存设备和粮库内环境调控设备，结合粮食收储业务流程，为粮库的经营管理、质量管理、粮食出入库、仓储保管等提供信息化的支撑，实现粮食购销计划、合同执行、品质检验、作业调度等功能的信息化管理。夯实监管数据治理，平台监管购销数据、粮情数据、视频监控等全链条业务数据，统管集团下属各地粮库数据。并规范监管数据接口标准，与市级监管平台对接。升级粮库硬件设备，开展门岗地磅设备、粮情监测设备、安防监控设备等硬件设备升级，搭建库区综合布线，以满足监管基础要求。粮库信息系统业务全覆盖，完善粮库基础信息，深化粮库各子系统建设，做好新旧信息系统、测控系统之间的匹配，补齐关键业务信息管理，规范化粮库信息管理系统。

项目预期

①经济效益：建成一套集智能灌溉、智能监测、智能装备、无人驾驶等为一体的可复制推广的无人农场模式，全面取消管水工人，农机可实现24小时作业，农机利用率提高15％，巡田效率提高20倍，人均管理面积提升至1000亩，有效减药减肥20％，土地利用率提高5%，亩产增加50斤。②社会效益：为稻麦产业发展提档升级提供一套可复制、可推广的“智慧农业新模式”，以新技术、新农业生产装备为支撑，以“机器换人”提升稻麦生产效率，缓解农业从业人员老龄化、劳动力短缺、生产人员成本高居不下的难题，实现区域稻麦产业提质增效。③生态效益：项目无人农场水稻秸秆直接还田利用或离田综合利用，实现资源利用率达100%。同时，在水稻种植过程中，建立完善的绿色防控体系，实现绿色防控覆盖率达100%。