“智农万感”监管平台介绍

学校名称： 桂林理工大学

指导老师： 姜建武、 李景文

队员姓名：蓝晓玉、 张家林、 邢悦智、 杨振鑫

系统设计背景

智慧农业是智慧经济主要的组成部分， 是消除贫困、实现后发优势、经济发展后来居上、实现赶超战略的主要途径。 目前我国农业发展正处于由传统农业向现代农业转变的拐点上。《国务院关于印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知》提出，要大力发展智慧农业， 推进农业农村现代化建立和推广应用农业农村大数据体系，以信息化引领驱动农业农村现代化。因此，发展智慧农业已成农业现代化发展的必然趋势。

传统模式下的农业生产农业存在数据信息化程度低，数据间相对孤立， 数据整合难度大等问题，只能凭经验施肥灌溉。这不仅浪费大量的人力物力， 也对环境保护与水土保持构成严重威胁， 对农业可持续性发展带来严峻挑战。作物的生产主要依靠人工经验进行管理，缺乏系统的科学指导。 解决这些问题需要大力发展以运用智能设备、物联网、云计算与大数据等先进技术为主要手段的智慧农业。

我们团队基于此开发了“智农万感”监管平台，旨在助力农业快速实现数字化和信息化， 为用户提供更科学的种植方案， 提高农业种植发展与农业生产经济效益。

系统架构

图 1

系统功能设计

本系统以种植园的管理者为主要用户群体。用户可以通过web端和移动端了解种植园区的基本信息，监测和管理作物的生长状态与健康情况。

1.传感器数据对比功能

系统通过对比不同传感器的数据，在地图上将异常数据进行标红。 管理者可以通过其监测和分析该种植区域环境的变化，及时发现异常情况，从而及时采取措施，修正问题，避免对作物生长造成不利影响。  如图 2 所示。

图 2

2.信息查询功能

系统采用GIS及物联网技术。通过点击信息查询， 可以实现地块与数据的联动。选择种植区域， 即可出现该种植区域的地块信息，以及其储罐水位、施肥量、温湿度、土壤元素含量等实时数据， 帮助管理者了解园区的情况。 如图 3 所示。

图 3

3.智能识别功能

建立在物联网基础上， 实时获取园区内监控信息， 并将信息储存在数据库中， 系统通过对存储好的视频监控中的虫害、植株抓拍的视频逐帧提取进行深度学习算法监测出异常事件并预警， 如虫害、植株病害等，以便用户及时发现并处理。 如图 4 所示。

图 4

4.轨道机器人功能

轨道机器人可以通过设定的轨道路径在大棚内部移动，进行巡视和观察， 可以有效的减少园区的人力资源应用。还可以通过视觉识别技术来检测大棚内是否存在病虫害。利用摄像头抓拍、扫描作物，分析图像来识别病害或害虫的迹象，将采集到的信息及时的发送给管理者，以便管理者做出决策。 如图 5、图 6 所示。

图 5

图 6

平台亮点

1.深度学习与大数据应用：依托于传感器提供的海量数据，根据土壤水分，土壤微量元素、 温度、光照等环境因素， 叶片面积， 叶片数量，密集程度等作物因素，建立数据模型， 得出阶段发育与物候期、器官发生与建成、光合生产与物质积累等结果，并以此为依据判断作物生长情况。           

2.多传感器应用：经过卡尔曼滤波法对传感器数据处理，得出一个相对平滑稳定变化曲线， 并对应实景三维的传感器埋设点， 形成一个关联关系，使数据脱离简单的二维应用。

3.精准农业应用平台致力于实现农业精准化，数字化， 基于传感器和深度学习， 提供了智能灌溉， 生长监测， 病害监测等服务，同时用户可以根据需求，实施个性化的农业管理，提高生产效率。“智农万感”监管平台，基于SuperMap iServer发布实景三维地图服务，并结合传感器实时数据、作物模型、人工智能等，与实景三维地图进行联动，实现对农作物的生长环境数据的实时分析、监测，并对异常数据进行预警。有效降低种植园区的人力和物力等成本，提高种植管理者的工作效率与农作物产量和品质。未来我们会继续完善系统，致力于开发更加简化和易于使用的平台，降低技术门槛，使更多农业从业者能够受益于技术的发展。

指导老师点评

该作品选题新颖且具有实际应用意义。界面美观友好，操作简单易上手。提供了多端互联，用户可以通过 web 端与移动端平台对种植园中的作物生长环境进行实时监测与管理，提高种植效率。

通过运用传感器、自动化设备，结合GIS、物联网、大数据等先进的信息技术和数据分析手段，实现了对农业种植过程的数字化与可视化的监测与管理， 精确监测与调控农作物的生长环境。 可以有效降低种植园区的人力和物力等成本， 减少资源的浪费和损失，实现农业可持续发展， 帮助用户合理利用土地、水源和肥料等资源，减少过度开发和过度使用的情况， 保护土壤健康、水资源可持续利用和生物多样性。 通过对大数据的收集、分析和应用，为用户提供精准的决策支持。用户可以根据土地质量和农作物需求，优化农作物种植结构和农业生产计划，选择最佳的农业管理策略等， 提高农业生产的经济效益。实现成果一致化、标准化和最优化。