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    “物聯網+”下的智慧農場:農業灌溉、施肥科學

    文章出處:本網站 責任編輯: 發表時間:2017-12-18

      2015年度國家科學技術獎勵大會1月8日上午在人民大會堂隆重舉行。浙江大學何勇教授及其團隊的“設施栽培物聯網智能監控與精準管理關鍵技術與裝備”獲得了2015年度國家科技進步二等獎。

      傳統農業中,作物的灌溉、施肥、施藥,都依靠農民憑經驗操作,這不但會造成作業效率低下、肥水藥的嚴重浪費,還使得農產品品質與安全難以保證。我國農業用水利用率僅為51%,相當于發達國家的三分之二;畝均施肥量是美國的2.6倍,農藥利用率僅為發達國家的五分之三。

      “實施按需施用、精準管理的數字化農業是解決這些問題的關鍵。”浙江大學生物系統自動化與信息技術研究所的何勇教授介紹說,“為了實現這一目的,需要突破兩大技術瓶頸:一是如何準確快速獲知作物生長狀態和實際需求,二是如何根據作物實際需求實現精準化管理。”

      何勇教授及其團隊多年來致力于數字化農業和農業物聯網的研究。自2004年起,在國家863計劃等項目支持下,經過近十年攻關,建立了植物-環境信息快速感知與物聯網實時監控系統,并開發了與之配套的系列裝備,攻克了農田信息快速感知、穩定傳輸和精準管控三大關鍵技術難題。

      快速獲取植物-環境信息

      項目提出了從作物葉片、個體、群體三個尺度開展生命信息快速獲取方法研究的新思路;揭示了特征電磁波譜與植物養分、生理變化的響應機理和耦合關系,自主研制了便攜式植物養分無損快速測定儀和植物生理生態信息監測系統;率先提出了植物真菌病害早期四階段診斷方法,實現了典型病害侵入和感病初期的早期快速診斷。

      對植物信息的獲取,項目還研發了土壤多維水分快速測量儀和不同監測尺度的墑情監測網;發明了非侵入式快速獲取土壤三維剖面鹽分連續分布的方法與裝置;研發了土壤養分野外光譜快速測試技術與儀器。

      無線傳輸網絡的穩定性提升10倍

      針對農業復雜環境下無線傳輸網絡低能耗、低成本、穩定傳輸的需求,項目發明了主動誘導式低功耗自組網與消息驅動機制的異步休眠網絡通信方法,解決了農業信息的低功耗與遠程傳輸問題;提出了網絡局部重組與越級路由維護算法,實現了網絡故障自診斷和自修復,解決了野外節點故障或植物生長與設施對無線信號干擾導致網絡局部癱瘓的難題,提高了無線傳輸網絡的穩定性,單點傳輸距離由500米提高到5000米。

      無人智能值守農場現雛形

      在植物-環境信息即時獲取并穩定傳輸的基礎上,項目研發了植物生長智能化管理協同控制和實時監控系統。何勇介紹說,系統可以根據植物環境的成長需要,實現信息的全自動獲取和溫室的全自動控制,實現了肥、水、藥的精準管理和溫室協同智能調控,大大節省了人力和肥力,取得很好的社會經濟效益。

      項目還研發了基于物聯網工廠化水稻育秧催芽智能調控裝備和設施果蔬質量安全控制管理系統,提出并開發了農產品原產地包裝防偽標識生成方法及系統,提高了質量安全溯源的可控性、防偽性和安全性。

      經過近十年的研究,項目獲授權發明專利36項,實用新型20項,軟著16項,在頂級期刊發表論文105篇,出版著作教材9部。開發的系統及設備已實現了產業化,部分產品出口美國、越南、孟加拉國等國家。近三年在浙江、北京、黑龍江等20多個省市推廣應用,覆蓋了糧油、果蔬和花卉等多種農作物,累計培訓農技人員1萬余人次,累計推廣面積728.3萬畝,累計新增產值28.5億元,取得了顯著的社會、經濟和生態效益,推動了農業科技進步。

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