精准农业先进技术发展重点与方向

1、面向未来的新疆兵团精准农业先进技术 发展重点与方向 石河子大学 新疆兵团绿洲生态农业重点实验室吕 新2017年8月30日提 纲一、农业现代化需要精准农业先进技术二、兵团精准农业先进技术重点方向 一、农业现代化需要精准农业先进技术 （一）精准农业先进技术推动农业现代化进程 农业现代化的发展，要求具有高科技含量的现代农业技术和设备武装农业。而农业信息化、精准农业先进技术是保证农业科学技术快速应用到农业各个领域的重要途径。 信息技术作为现代科学技术的核心技术，信息化作为新的生产力，对推进国民经济的高速发展和现代化建设具有举足轻重的地位和巨大推动作用。精准农业先进技术已成为农业现代化的重要内容和标志。

2、没有农业信息化，就没有农业现代化。一、农业现代化需要精准农业先进技术 现代农业的这些内涵和特点，无一不对信息化的建设提出了更高的要求。 1、农业经营市场化需要信息内容引导2、农业产品标准化需要信息手段规范 3、农业生产规模化需要信息技术实现 4、农业经济产业化需要信息网络维系 5、现代农民知识化需要信息应用提升（二）现代农业迫切需要农业信息化农业信息化是农业现代化的高级阶段，是农业经济高度发达、农业科学技术高度进步的必然产物。其内涵可以从四个方面来加以描述和概括： 1、是农业劳动者的高度智能化； 2、是农业基础设施装备信息化； 3、是农业技术操作自动自控化； 4、是农业经营管理信息网络化。一、

3、农业现代化需要精准农业先进技术（三）信息化成为农业现代化的重要标志一、农业现代化需要精准农业先进技术（四）中国农业与农村信息化日趋完善二、兵团精准农业先进技术重点方向 农业信息技术需要数字化农业模型为基础。需要进一步建立和完善主要农作物生长系统的过程模拟模型，实现生物生长的动态模拟和预测。 另一方面，需要建立农业产业系统的管理知识模型。实现农业生产管理设计和决策的智能化、科学化和数字化。（一）构建精确的农业模型、决策平台与发展数字农业1.加强农业信息基础设施、数据库及农业信息资源咨询服务平台建设 建立包括基于数据库的农业生产信息管理系统、基于3S技术的农业空间信息系统、基于模型的农作管理决策支

4、持系统、基于人工智能的农作管理专家系统、基于关键技术集成的数字农作技术平台，均是兵团农业信息化未来发展的重要内容。 二、兵团精准农业先进技术重点方向 集成农田信息档案管理、农田施肥精准管理、农田灌溉精准管理、农田虫情信息管理、农机信息化管理。精准灌溉土壤养分虫情管理农机管理植株养分二、兵团精准农业先进技术重点方向 2.开发兵团特色的农业生产咨询决策服务系统，提高生产管理精准管理水平精准农业生产信息化管理集成平台（1）条田信息的管理与查询（2）N、P、K以及有机肥、微肥的推荐使用 （3）确定灌水定额、灌水周期、灌水延续时间（4）确定合理的水肥搭配用量和使用时间。（二）滴灌农田水肥一体化精准管理技

5、术实现系统功能二、兵团精准农业先进技术重点方向 针对滴灌棉田追肥管理中缺乏植株养分实时监测，无法精确计算施肥量的问题，采用高光谱技术获取棉花植株养分动态信息，建立了以叶片氮素为诊断指标的追肥模型，确定了各生育期的施肥量；建立了安卓手机施肥决策系统，与PC版系统相比具有易操作、实用、灵活等特点。系统实现了田间实时快速决策及网络传输，提高了决策效率。1、构建作物养分快速监测技术二、兵团精准农业先进技术重点方向 2. 研发滴灌棉田土壤墒情监测与信息自动传输技术 采用土壤水分传感器TDR进行微区布点，结合卫星遥感影像大尺度旱情评估（温度植被干旱指数法），建立棉田微域布点监测与卫星影像大尺度反演相结合的

6、土壤墒情监测方法；开发集成了基于总线、G网和频移键控（FSK）技术的数据采集器（DATALOG）和信息传输模块，实现了棉田墒情数据的实时采集、传输与处理。二、兵团精准农业先进技术重点方向 （三）利用空间信息技术，提高农情信息的监测水平1.基于GIS的土壤养分图与推荐施肥分区图编制技术应用2.主要农作物旱情监测与分析系统 建立旱情遥感监测模型，实现棉花旱情遥感监测功能。二、兵团精准农业先进技术重点方向 （三）利用空间信息技术，提高农情信息的监测水平3.主要农作物长势监测与分析系统 3.利用可用于团场尺度的卫星数据进行作物长势监测与分析，大幅度提升作物长势精准监测的水平，为及时制定与实施作物精准栽

7、培管理措施提供信息。石河子莫索湾垦区棉花长势分析结果二、兵团精准农业先进技术重点方向 （三）利用空间信息技术，提高农情信息的监测水平4.应用无人机农情信息监测与分析系统4.无人机机载影像采集设备可以对地面进行高精度、大比例航拍，提高农情信息的监测精度和范围，建立农事作业规范。二、兵团精准农业先进技术重点方向 北斗导航系统应用于棉花测产：棉花产量信息的实时获取技术是分析棉田产量差异性和生成棉花空间分布产量图的基础，也是对棉田实行精细管理和变量作业的依据。测产传感器及系统行走速度控制智能控制系统 北斗导航系统应用于采棉机实时监控：通过物联网组网，实时了解各采棉机的位置、作业状态、及时准确的调度，对

8、提高采棉机的管理水平和利用率具有重大意义。 北斗导航系统（三）利用空间信息技术，提高农情信息的监测水平5. 发挥北斗在兵团农业生产中的作用二、兵团精准农业先进技术重点方向 （四）互联网+现代农业互联网+现代农业主要是将互联网技术运用到传统农业生产中，利用互联网的优势提升农业生产水平和农产品质量控制能力，并进一步畅通农业的市场信息渠道、流通渠道、是农业的产、供、销体系紧密结合，从而使农业的生产效率、品质、效益等得到明显改善。二、兵团精准农业先进技术重点方向 “互联网+农业”从农业企业的信息化开始，经农业产业的互联网化布局，最终走向“互联网+智慧”。二、兵团精准农业先进技术重点方向 “互联网+农业

9、”全景“互联网+”现代农业应用当前，我国“互联网+”农业蓬勃发展，以阿里和京东为代表的大型平台商积极下沉推进，以邮政、供销为代表的传统城乡流通网络积极上线发展，以生鲜电商为代表的新兴领域专业电商积极探索商业模式，上行下行双向流通，多元主体良好互动的发展格局正在形成。2015年，阿里平台完成农产品销售695.5亿元，整个平台来自农村地区的消费达到230亿元。截至2016年10月，阿里平台的数据显示，全国共有1311个淘宝村，比2014年多了近1100个。2016年农村农产品电商销售额约为900亿元，大概占到农村电商总交易额的16.14%。二、兵团精准农业先进技术重点方向 “互联网+”现代农业应用

10、消费品下乡方面，2015年第一季度，淘宝网（含天猫）发往农村的订单金额已占全网的9.64%。农产品进城方面， 2015年全国涉农电商共3.1万家，其中农产品交易电商4000家，农产品网上零售额年增长率超过50%。除了消费品下乡，大型综合农资电商平台依托移动互联、大数据等技术，创新农资供应、配方施肥等社会化服务提供模式，加速布局抢占农村市场，“互联网+”正全面渗透农业生产的全过程。二、兵团精准农业先进技术重点方向 “互联网+农业”趋势与未来生态圈融合趋势智慧农业趋势二、兵团精准农业先进技术重点方向 产前产中产后生产资料供给方生产资料流通市场农资服务商农资服务平台土地承包商产权交易平台农产品经营主

11、体种植户农场主产业化龙头农产品流通市场农产品需求方案农产品交易平台消费者大数据农资电商农产品电商定制化生产大数据、物联网互联网+农业综合服务平台运营商生态圈融合趋势农业新产业链二、兵团精准农业先进技术重点方向 智慧农业趋势“互联网+”集成“智慧农业”体系和农村信息服务体系，助力“智慧农业”和农村信息服务大提升互联网将通过精准农业、农业物联网、互联网云服务、大数据分析等来实现农业生产技术问题、农业规模化难以推进问题、农产品质量安全问题、以及产品价值实现问题的改造，大幅推动“智慧农业” 的进程二、兵团精准农业先进技术重点方向 （五）利用物联网技术，创新农业信息技术应用水平【物联网技术的农业领域应用

12、】二、兵团精准农业先进技术重点方向 Remote Sensing MonitoringNetwork TransmissionPrecision ControlIntelligent DecisionIntelligent and precise fertilizing system of drip irrigationFertilizing the online monitoring systeminformation systemTechnical serviceMobile phone systemFertilizer management centerCloud servicesFer

13、tilizer space information centerGatewayInternet3G4GCCDSPADSpectroscopyPrecise control of fertilizer applicationApplication LayerApplication Support Sub-LayerNetwork LayerPerception Layer二、兵团精准农业先进技术重点方向 2.物联网农田水肥管理Fertigation ApplicationFertilizing decision system was build based on nutrition estima

14、tion model and topdressing model , combining with Android smartphones, in order to make fertilization more rapid and flexible.3.物联网农田水肥管理-移动互联二、兵团精准农业先进技术重点方向 control unit for man-machine interfacePLC integration control unitloop/recycle controlheight of level control unitPrecision distribute fertil

15、izer control unitcontrol unit for piston drivenInfall Solenoid Valve control unitFertilizer Solenoid valve control unitintake pump control unitPrecision Fertilizer control unit4.物联网农田水肥管理-智能控制二、兵团精准农业先进技术重点方向 Data managementRapid monitoring of cotton nutrient statusFertilization formula decision mak

16、ingDevise automatic distribution and release of the fertilizer二、兵团精准农业先进技术重点方向 5.物联网农田水肥管理-智能管理摄像机射频签发射机计算机自动计量自动清洗系统二、兵团精准农业先进技术重点方向 6.物联网精准养殖与管理（六）发展农业机械智能装备，提高农业生产规模化管理水平【现代化棉花精准播种技术】 棉花精量播种技术是现代精准农业技术的一项重要内容，是常规农业生产向现代农业生产发展的必然趋势，是棉花种植技术史上的一大进步。二、兵团精准农业先进技术重点方向 （六）发展农业机械智能装备，提高农业生产规模化管理水平规模化采棉技术

17、机械打顶技术二、兵团精准农业先进技术重点方向 通过农业智能装备设计和技术创新，在复杂多变的农业作业环境下，其具有更好的易用性、可靠性、有效性以及人与机、机与物之间交互性，其工作运行表现为更高、更快、更好。二、兵团精准农业先进技术重点方向 （六）发展农业机械智能装备，提高农业生产规模化管理水平（七）利用大数据、云计算技术，开发兵团特色的农业大数据平台【农业云计算的应用前景】1、基于云的农业农村海量信息资源库2、基于云计算的农业网络信息专业搜索引擎3、农业生产过程的云管理与云决策4、农业视频监测数据的在线云存储5、农业视频监测数据的在线云存储6、农产品质量安全追溯管理二、兵团精准农业先进技术重点方

18、向 农业进入大数据时代二、兵团精准农业先进技术重点方向 “大数据”,主要是来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据，并命名与之相关的技术发展与创新。互联网行业是大数据应用的领跑者，目前，大数据正在加速向农业领域拓展。基础架构关键分析主要应用开源的项目二、兵团精准农业先进技术重点方向 农业的新变化- 随着传感器、智能移动设备、互联网等的发展，数据呈现爆炸式增长。数据无处不在数据无时不有数据无物不生数据无人不感地域性季节性多样性周期性农 业农业大数据（Big data）是指在现代农业生产、经营、管理等各种活动中形成的，具有潜在价值的、海量的、活的数据。是现代农业建设、发展、管理的“基准线”。二、兵团

19、精准农业先进技术重点方向 目前，中国每年产生并被存储的数据总量超过800EB（1018字节），相当于全人类讲过的话160倍。KB （103字节） MB (兆，106字节) GB (吉，109KB ） TB (太，1012字节) PB (拍，1015字节) EB (艾，1018字节) ZB (泽，1021字节) 农业每年产生的数据量约为8000PB （1015字节）农业数据每年将以50%-80%的速度增长农业生产数据2500PB农业管理数据1200PB农业自然资源数据3500PB农业市场数据800PB（数据来源：ZDNET数据中心2013：硬件重构与软件定义年度技术报告）农业进入大数据时代气象数

20、据生物信息数据资源环境数据 生长监测数据农业统计数据二、兵团精准农业先进技术重点方向 全球气候观测系统（Global Climate Observing System）2012年每天新增超过250GB，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告中采用了超过了29,000个观测资料序列，第五次报告中使用的数据量达到了2.3PB。（1）气象数据1.农业大数据的类型1984年，由NIH创办的基因数据库（GenBank）；截止2011年4月，在传统数据存储区，共有1.35亿条序列记录，包含1265亿个碱基对；在WGS（Whole Genome Shotgun）分区内包含1914亿个碱基对，62

21、72万个基因组序列。全部数据若是装订成册，将载满700多辆卡车。（2）生物信息数据二、兵团精准农业先进技术重点方向 对地观测（遥感）技术农业资源研究提供空间数据，而且，遥感监测一直向高时空分辨率、高光谱、多频段方向发展，数据生产能力越来越强；美国NASA和USGS研究生产的包括GLS1975、1990、2000、2005和2005（EO-1）五个子集的一套Landsat卫星影像，总数据量超过5TB；（3）资源环境数据二、兵团精准农业先进技术重点方向 视频监测气象监测-24个指标土壤养分监测-15个指标土壤水分监测-5个指标生长监测-16个指标实时监测仪器、设备全天候监测，随着设备种类的增长、价

22、格的降低，监测点将成指数级增长，所产生的数据，将快速增长。仪器监测每10分钟采集1次数据（60多个指标*5万次/年）+市场监测数据+统计监测数据+视频监测数据 15G/年（4）作物生长监测数据二、兵团精准农业先进技术重点方向 （5）农业统计数据农业部统计报表 农业综合调查制度农村经营管理情况统计报表制度全国乡镇企业统计报表制度 农业资源环境信息统计报表制度全国土壤肥料专业统计报表全国植保专业统计报表农业机械化管理统计报表制度种子管理机构报表种子企业报表953个品种，全国1000家市场，每日价格等11个指标的信息，每天超过1000万个数据二、兵团精准农业先进技术重点方向 农业大数据思维大数据最大

23、的作用在于给人们带来了思维上的转变数据文化：尊重事实、强调精准推崇理性 万物皆比特，一切皆数据! 数据制度：数据立法、用数机制尚数环境 数据治理：事前管理、科学决策数据创新 资源配置：精准化、智能化、高效化二、兵团精准农业先进技术重点方向 我国农业大数据平台应用现状 目前，从农业生产、经营、消费、市场、贸易等不同环节来看，大数据在精准生产决策、食品安全监管、精准消费营销、市场贸易引导等方面已经有了较为广泛的应用。随着农业部“信息进村入户”工程、“物联网区试工程”、12316热线、国家农业云服务平台等的建设和推动，中国的农业信息服务体系逐步得到完善，“三农”对信息的需求也更加迫切。二、兵团精准农

24、业先进技术重点方向 地方农业大数据中心应用情况 农业部2016年10月正式公布了农业农村大数据试点方案方案说，“通过试点示范扎实推进农业农村大数据发展和应用，今年起将在北京等21个省（区、市）开展试点”。目前代表性试点有北京的生猪、江西的柑橘、辽宁和吉林的花生、内蒙古的马铃薯、山东的大蒜试点、江苏的大闸蟹，和云南普洱茶等试点。二、兵团精准农业先进技术重点方向 1、兵团农业大数据中心建设与应用2、农田信息与农业资源管理平台3、农业生产信息化智能管理平台4、农产品生产监测平台5、农产品质量安全管理平台6、农业电子商务平台二、兵团精准农业先进技术重点方向 兵团农业大数据与综合服务平台总体设计兵团农业

25、大数据与综合服务平台总体设计方案二、兵团精准农业先进技术重点方向 构建设计思路（1）兵团农业大数据中心建设 通过建立集中的数据平台，把GIS数据，农业信息化数据，产品溯源数据和电子商务交易数据都纳入一个平台，项目间实现数据共享，统一管理统一调配。兵团农业大数据中心平台总体物理架构二、兵团精准农业先进技术重点方向 （2）农田信息与农业资源管理平台 采用GIS技术，建立以兵团农田信息管理为主体，构成兵团团场农田信息大数据网络体系，实现兵团、师（市）、团（镇）的农田信息三级管理规范，实现基本农田信息档案的全面全程监管。基于GIS的农业资料管理系统二、兵团精准农业先进技术重点方向 （3）农业生产信息化智能管理平台 以开展基于物联网的农业信息化智能管理系统为目的，将农业生产过程中的温度、湿度、光照、土壤墒情、养分、病虫害、杂草、农作物长势等信息，通过互联网技术集中整合到智能决策中心，集成智能管理平台。农业生产信息化智能管理平台二、兵团精准农业先进技术重点方向 （4）农产品生产监测平台 以高分遥感影像为主要数据源，结合地理信息系统对兵团农业种植结构、大尺度范围的农情和产量等影响农产品供给安全因素的进行监测，主要功能如下：（1）农作物种植结构监测（2）农作物种植长势监测（3）农作物种植病虫监测（4）农作物种植产量监测（5）农作物种植墒情监测二、