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一、求好用智能的智慧农场系统?
第一部分：智慧农场的定义
智慧农场是一种以物联网为基础，通过物联化、互联化、智能化的方式，综合无线传感技术、自动控制技术、网络技术和数据库技术实现现代化、智能化管理的农场。
第二部分：方案介绍
随着新一代信息技术飞速融入传统产业，农业数字化、网络化、智能化逐步成为农业现代化发展的基石。依托云计算、5G、物联网等技术，部署于农业生产现场的各种传感节点和通信网络，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析等功能。结合当前乡村振兴战略、大规模农村土地流转等契机，为农业生产提供精准化保障、高质量运营水平、智能化决策支撑。
运用 Hightopo 自主研发的HT产品，全程零代码搭建 3D轻量化LowPoly风格的智慧农场可视化解决方案，无缝融合2D、3D技术，1：1还原农场的区域规划，展开对农作物间的网格化管理。业务囊括远程诊断、安全追溯、信息监测、安全预警等全方位需求。可实时感知现场的光、水、温、肥、热等实时生产环境、作业对象及设备状态，远程监测农业园区的生产过程、作业监督、生态环境，实现科学种植和安全生产。
第三部分：方案功能
气象可视化
支持融合天气雷达或气象管理业务系统，场景内可模拟和复现晴天、雷雨、多云等气象，针对气温、风力、降水、相对湿度等多个关键指标进行综合性监控分析。当面临气象灾害时能提前预警告警，及时输出应急措施，实现对气象数据的全面掌握和及时响应。
2.伐木场监控可视化
目前森林盗砍盗伐、森林火灾事故及非法建设占用等现象愈加猖狂，单纯依靠林业人员巡逻监管成本巨大，也无法起到对有效区域的巡查目的。
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借助无人机的航空影像或视频数据，对设定作业区域进行实时巡视，再由北斗系统高精度定位功能将数据实时回传到监控平台上。针对非法偷盗情况及时告警，精确定位偷盗位置，追踪偷盗踪迹。日伐木量，日栽种量、日运载量多重指标，通过HT丰富的可视化图表呈现于界面2D面板两侧。实现全方位监管动态感知和信息反演，构造一体化感知体系。
3.灌溉/施肥/撒药可视化
根据农田中水稻、玉米、南瓜、西红柿等多种农作物的不同生长方式，可选择自动喷洒器灌溉或无人机灌溉形式，针对特定农作物或旱地作物，进行时长和灌溉量的智能设定。
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无人机灌溉可为管理者提供大量田间时空变化信息，全程自主飞行，任何地形都能对农田灌溉、施肥、撒药提供精准作业路径。可根据侦测到的土壤墒情、生长阶段、植被指数，自主预测其种植面积、作物长势、产值预估，同时输出化肥与农药的用量数值预设建议，结合水肥一体化技术提高肥料利用率，达到变量施肥精量播撒，提高农作物生长速度及生长质量。实现时间计划型、模型驱动型、环境驱动型等多种智能管理模式。
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通过场景交互调取相应农作物的监控视频，同步获取植被长势状态/成熟周期、病虫害百分比、往年收成比对等关键数据，点击场景中的农作物可显示其属性信息。针对关键数值的变化情况，系统将启动自检诊断功能，对预警地块进行迅速定位诊断，输出防治措施，避免延误病情，造成损失。
4.农机管理可视化
搭载北斗导航定位系统、5G通信系统、机具状态检测传感技术，可对“无人收割机”、“无人拖拉机”、“无人采摘机”等多类型农机，进行高精准地理定位、路径自动规划、故障自动检测。结合HT引擎强大的渲染技术，精准复现农机在各地块的作业动态。远程操作农机的启停，根据事先规划好的路径，进行瓜果粮蔬自动采摘收割工程。设有车辆抓拍、移动侦测、入侵报警等智能分析功能，对作业现场、农机轨迹动态监控预警。2D面板图表则呈现各农机的重要运行参数、收割数据详情、历史数据曲线对比等信息。
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5.蔬菜大棚可视化
模拟温室大棚场景，通过远程控制系统遥控大棚中喷灌机、电磁阀、排风扇、卷帘机等设备的启停。系统可根据大棚内定义的种植预设条件，自动控制增温、降温、通风、灌溉、施肥等设备的运行，当超出设定阈值时立即触发告警，通知管理者及时发现及时处理。不仅满足严苛的农作物种植条件，还能节约用电降低生产成本。整合各地块农事操作详情、生产环境数据、全生长周期高清图片，实现数据共享，让生产环节可追溯，资源配置得以优化。
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6.农畜管理可视化
匹配智能传感器，即可满足鱼塘、奶牛场、养鸡场、养猪场等水产养殖场景进行线上查看。联动自动饲养、环境感知、综合诊断、溯源等功能，对获取养殖场环境信息（氨气、二氧化碳、硫化氢、空气温湿度等）进行设备自主调控。点击养殖品种，可显示相应畜禽的规模、产量、存活率等多层面信息。随时随地掌控畜禽养殖投入品和产出品数量、实时诊断动物疫病疫情、预警和防控。加强养殖场舍内环境的数据闭环，对潜在危机急速响应及时止损，减少补救成本，达到养殖场高效分析预警与宏观管理的目的。
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7.有机化肥厂生产可视化
为减少动畜禽粪污对环境的影响，国家大力推进畜禽养殖废弃物资源化利用，通过建设有机肥厂、大小型沼气池、固液分离机、储粪房等粪污资源化利用处理设施，粪污经堆沤发酵处理后变成有机肥，用于农田林地果园，不仅节约肥料成本，还有助于推进生态环境保护。
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HT3D可视化监测畜禽粪污资源化利用情况，可规模化的避免发酵堆肥时氧气浓度、温度以及生物菌群种类之间产生的差异，对化肥生产设备进行集中运行管理、数据查询、化肥转化量统计等支撑服务，缩短发酵周期，节省人工成本，从根本上解决了生产上的短板。可广泛应用于规模养殖场、养殖小区、有机肥厂、粪污处理中心，形成畜禽粪污收集、贮存、运输、处理的综合性利用全产业链。
8.仓储可视化
集成仓储系统应用物联网、输送和分拣技术、RFID托盘等技术，可对仓库产品进行数据采集整理，及时反馈出仓内饲料量、化肥量以及瓜果蔬菜的存量和出入库时间。设有智能搜索功能，即使面对海量数据也能迅速检索出相应的物品信息。3D可视化仓储管高度提升仓库现场的运转秩序和管理效率，让数据共通联动。
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二、鱼菜共生养殖技术
1、改造池塘基础设施：小塘改大塘、浅塘改深塘、整修进排水系统。
2、池塘水质调控：通过生物调控、物理调控、微生物制剂调控、加注新水等手段调节水质。
3、养殖品种良种化：主养品种以销路好、苗种来源稳定、适应当地池塘生态系统的鱼类为宜，要求品种纯正、来源一致、体质健壮、无伤病。
4、饲料投喂精细化：饲料投喂坚持"四定"、"四看"的原则。
5、病害防治无害化：做好疾病防治工作，并切断其传播途径。
鱼菜共生是不是必须要虹吸
1、虹吸不是鱼菜共生必须的，不过最好增加物理过滤和硝化。当然，如果搭建复杂、大型的鱼菜共生小农场，建议务必增加前置、后置过滤系统，以确保水质的优良。家庭用鱼菜共生系统大多会利用虹吸系统，若觉得麻烦，也可以考虑一些更加简单的水循环方法，譬如利用大气压力来取代虹吸。
2、虹吸装置的作用，主要是将植床里过滤了鱼粪的水重新排回鱼池，这样不但可以适当调节鱼池中的PH值，还可以让植物的根部充分呼吸氧气。
鱼菜共生系统的优势
1、持续高效：基质栽培式鱼菜共生系统始终处于运转过程中，生产过程不会中断，所以系统会源源不断地生产鱼和蔬菜。
2、节约能源：它有别于传统的水产养殖，不存在水污染，所以不需要经常大范围地换水。系统本身是一个闭环的生产系统，系统中的水除了蒸发之外，不存在别的耗损情况。
3、高品质产出：通过对鱼菜共生系统产出能力的分析，可以看到在鱼菜共生系统的整个生产过程中，完全不需要使用肥料与农药，鱼和菜的生长是依赖系统中不断流动的水。通过微生物的作用保证鱼和菜的高品质。
鱼菜共生系统的劣势
1、投资大：鱼菜共生系统初始投资金额巨大，这不是普通的中国农民能够负担的。而且，在大规模的投入资金之后，并不会在短期内就立刻见到回报。
2、技术难：鱼菜共生系统的操作者要对动植物学和生物学有一定的了解，要具备相关专业知识。而这样的高要求显然是高于当前我国农民的基本素质的。
3、风险高：在系统开始自循环之后，还有一个最大的风险就是系统的不确定性。因为整个系统是一个相互影响的整体，所以其中有任何一个环节出现问题，都会导致整个系统的瘫痪崩溃。
基于物联网技术的鱼菜共生系统研究进展
2023-06-1914:29·中农富通
随着农业生产技术的不断发展，一种新型的复合耕作模式应运而生——鱼菜共生系统。近年来，针对鱼菜共生技术的研究越来越多，虽然鱼菜共生技术越来越成熟，但是大多数鱼菜共生研究中环境监测、管理等采用人工监测管理或部分自动化监测管理的方式，人工管理方式费时费力，环境参数调节全凭劳动经验，缺少精准监控环境参数管理，很难保证生态系统一直处于最佳状态。随着物联网技术在现代农业中的应用越来越广泛，部分专家逐步开展物联网技术在鱼菜共生技术中的应用研究，基于物联网技术的精准监控、环境参数监测，通过信息感知模块、信息传输模块、信息处理模块，监测生态系统的温度、湿度、光照强度、水温、水溶氧量、pH值等各种环境参数，实现环境信息自动化、智能化管理，为保持生态平衡提供数据支持，可有效解决人工劳力，提高科学化管理水平。因此，将鱼菜共生相关技术研究与物联网技术相互结合，可有效提高研究结果的可控性、数据的准确性，为鱼菜共生技术的进一步完善提供更有效的理论和技术支撑。将物联网技术应用于鱼菜共生系统进行环境监测及智能管理能够弥补传统模式的管理局限，加速农业现代化发展，具有非常广阔的应用前景。鉴于物联网技术在鱼菜共生系统的应用研究较少，本文借鉴了物联网技术在农业领域其他方面的研究，探讨了基于物联网技术精准控制的鱼菜共生系统研究现状、问题与前景，为以后的生态农业发展提供相应的理论支持。鱼菜共生系统以及物联网技术的研究现状01鱼菜共生系统研究现状鱼菜共生系统（Aquaponics）是指融合水产养殖（Aquaculture）与水耕栽培（Hydroponics）这两种农业生产方式，通过科学合理的设计，利用蔬菜充分吸收鱼类排泄物中的养分，起到净化水体的作用，同时将净化后的水再流回鱼池中使用，达到鱼菜科学协同共生的一种可持续发展的新型农业系统。鱼菜共生系统能够高效环保地解决传统水产养殖业中因饲料利用率低造成的水体富营养化与水质恶化，甚至各种疾病爆发等问题。美国、以色列等国对鱼菜共生技术的研究较多，也较为先进，主要利用户外大规模生产的深液流栽培以及温室内的固体基质栽培；我国是近年来才开展的这方面研究，起步略晚，大多偏向于实现集约化生产，系统较易受到外界环境、鱼菜配比、水体营养等条件的影响。张明华等设计了国内首套鱼菜共生实验装置；探索了氨氮、酸碱度等因子对鱼菜不同生长阶段的影响，总结了不同密度鱼菜之间的优化配比以及论述了鱼菜共生系统工程设计的模式，为城市园林建设及家庭园艺美化提供了借鉴经验。基于鱼菜共生理念，采用水培系统净化养殖水体的同时，收获高品质鱼菜具有较高的研究价值。随着科学技术的不断快速发展，鱼菜共生系统也日益完善，耗能较低、管理方便、污染较小，越来越受到人们青睐，充分发挥了生态农业的潜力。02物联网技术在农业领域的研究现状物联网技术主要是指通过射频识别、红外感应器、定位系统等信息传感设备，以物联网域名，将系统与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种技术。通过实时采集系统所处环境温度、水体温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、营养液浓度等参数，自动开启或者关闭指定设备，实现远程控制，便于直观地分析处理问题，为系统信息的自动监测、环境的自动控制等智能提供科学依据，节约成本、提高效益的同时农业物联网技术的应用也为农业现代化注入了新的活力。美国、日本等国农业物联网技术应用较早且较为成熟，美国农场的农业物联网覆盖率超过80%，比如通过物联网感应病虫害指挥无人喷药机喷药、利用物联网控制节水灌溉、实时监测农作物生长状态等，不仅能够避免资源浪费、节约成本，还能够实现设备的精准控制、提高产量等。日本主要由日立等大型科技公司进行农业物联网技术的研发，建立无线网络，连接耕种监控以及传感器，应用于作物耕种、食品安全等方面，实现异常感应、自动警报、智能控制以及移动终端实时掌握监测数据等情况，大大地提高了农业生产效率。物联网技术在我国经过近20年的发展，已经越来越广泛地应用于农业领域，主要集中在环境监测、精细作业、质量溯源、智能控制等方面，基本上实现了节能增效等功能，极大地促进了我国农业现代化进程。王萍等研究了农业物联网技术在大豆生产中的应用，总结了物联网技术对大豆生长环境监测、智能化生产等方面的作用，探讨了存在的问题以及为我国大豆生产的信息化发展提供了理论依据。物联网技术在农业领域中的应用，实现了农业生产上数据的采集以及传输、分析处理等功能，对农业生产进行自动监控以及智能管理，不同程度地改变了农业对自然环境的依赖性，不仅提高了生产数据的准确性以及农业生产效率，还加快了农业发展方式的转变以及转型升级。03物联网技术应用于鱼菜共生系统的研究现状随着信息科技的迅速发展，物联网技术应用于农业领域越来越广泛，食品安全、环境保护需求不断提升，鱼菜共生系统作为现代农业的一个重要部分，越来越受到关注。通过安装光温水气等各种传感器、智能芯片对各仪器设备进行鱼菜的生长状况、营养液浓度等的实时监控，利用无线传感或有线传感等技术手段将数据进行传输，通过分析处理等保证鱼菜获得良好的生长环境，进而提高鱼菜的产量与品质。孙剑等开展了基于物联网技术的鱼菜共生环境监测系统的研究，设计了环境监测系统，通过传感器感知采集空气温湿度、光照、水温、溶氧量等信息，利用传输技术（ZigBee）将数据传输至监测中心并进行范围比对，超出后报警提示用户参数异常，甚至提出相应的解决方案。马子超等设计了一种基于无线传感器网络的鱼菜共生系统，利用ZigBee传输特点，对系统内温湿度等进行实时采集及控制，从而保证鱼菜共生系统的最佳环境，可实现有效节水及废物利用等价值。刚营营等提出了一种基于PLC和LabVIEW的鱼菜共生试验系统控制的方法，在实验室进行了小型系统运行，实现了对多种传感器及设备的数据采集、自动控制、实时显示、存储查询及分析处理等功能，最终实现了对鱼菜共生系统的环境监控，为进一步推广鱼菜共生系统打下基础。HarveyHarbach等研究了植物密度对鱼菜共生系统中非洲鲶的影响，通过视频等观察分析发现，高密度罗勒对非洲鲶鱼有积极影响。陈华等研究设计了景观式鱼菜共生系统，通过增设自动过滤、光伏发电、环境监测以及智能控制等功能，实现环境实时监测以及基本不换水和无废物化运行，具有一定社会效益。赵月玲等设计了一种基于STM32传感器技术的低功耗的鱼菜共生系统，依靠远程WIFI传输数据，能够实现水温、pH值等参数的实时监控与智能控制，对资源节约与生态农业发展起到重要作用。依据不同鱼菜品种的生长习性及生长规律，利用物联网技术调控鱼菜生长所需水温、环境温湿度、光照、CO2浓度、营养液比例等，实现鱼菜的精细化管理。由此可以看出，物联网技术在鱼菜共生系统中的应用已经迅速发展并日益成熟，对我国生态农业产业化、规模化、智能化进程具有重要意义。物联网技术应用于鱼菜共生系统上存在的问题尽管我国不断寻求农业转型升级以及大力支持研究物联网技术，开发了多个获得知识产权的计算机软、硬件以及这些技术在鱼菜共生系统上得到了不同程度的应用，实现了鱼菜共生系统的智能管控、监督预警、数据查询、种养殖分析等功能，打破了传统农业生产模式，产生了较好的智能监控效果及经济社会效益，不同程度提高了鱼菜的生产效率及产量品质，但从物联网技术本身来说，我国鱼菜共生系统中的农业物联网技术应用开发仍处于较低水平，并且对应用前景缺乏足够认识。01物联网关键技术缺乏以及产品开发标准低由于国内目前对鱼菜共生系统中农业物联网技术应用设备仍未进行有效管理以及精准要求，导致系统中物联网技术的应用主要集中在鱼菜生长的环境监控与数据传输上，生产厂家虽然众多，富含关键技术的识别鱼菜生命信息的专用传感器类型少、产品多样但不统一、质量良莠不齐、标准化程度低、数据模型缺乏、网速差以及不稳定使得无法形成有效互联融合及共享，这样就难以保证数据的精准与可靠，难以实现鱼菜共生系统的精准控制，大大降低了物联网技术应用效果，制约了物联网技术发展和农业资源的共享。02物联网应用成本较高，使得大多数企业望而却步众所周知，物联网传感器的精准度影响着整个技术的应用效果，而传感器的精准度越高、稳定性越好，相应的设备价格就会越高，且后期管理及运营维护成本也会越高。我国农业企业中大部分靠政府财政补贴，而相关惠农政策较少，农户更是难以为继，自主资金来源紧缩，而以小规模鱼菜共生系统进行生产为主的企业及农户致力于降低生产成本，系统中的物联网入门、安装使用、核心技术掌控、设备运营维护、数据传输等都需要大量的资金支持，而目前鱼菜共生系统以及物联网盈利能力较为低下，这无疑则会成为企业及农户的负累，投资风险提升的同时，使得大面积普及推广难度加大。03物联网技术专业人才及高素质职业农民缺乏物联网技术是近些年新兴的一种综合性网络技术，技术学习难度略大以及管理不方便，无法有效掌握大多关键技术，因此我国并未真正普及，虽然目前农业从业者超过2亿，然而严重缺乏物联网技术专业复合型人才，并且物联网技术操作人员文化水平参差不齐、专业背景单一、操作规范程度低、使用设备故障率高，专门的物联网技术人才及高素质农业从业人员仍与发达国家差距较大，并且物联网使用中存在网络设备与数据传输的安全问题等，都极大地阻碍了物联网技术在农业中鱼菜共生领域的应用和发展。物联网技术应用于鱼菜共生系统上的发展对策01加大农业物联网关键技术研发与投入，制定与完善农业物联网相关技术产品标准加大农业物联网关键技术研发与投入，深入开展物联网相关技术和产品的研发，打造拥有自主知识产权的产品和配套技术，建立和完善适合本国国情以及农业鱼菜共生系统的物联网发展模式、运行机制以及技术体系标准，鼓励科研院所及企业单位等社会力量参与物联网及鱼菜共生基础建设与研发，注重创新与实用性能，突破关键技术瓶颈，实现物联网与鱼菜共生技术的全面融合与发展。02提高对农业物联网基础建设的政府投入及引导力度，增强企业与农户使用积极性政府方面提高对农业物联网以及鱼菜共生系统基础设施建设的投入及引导力度，统筹规划及重点支持，制定相关扶持发展政策，严格执行专款专用，推行集约化、规模化、标准化、服务社会化生产，不断扩大鱼菜共生领域的环境监测、施肥管理、智能监控等方面的物联网技术研发应用，适当降低物联网基础设施建设的安装、使用以及维护成本，不断增强鱼菜共生企业与农户对物联网技术的使用积极性。03深入开展农业领域物联网从业者的技术培训与素质提升逐步加强对鱼菜共生领域物联网从业者的知识培训与素养提升，使越来越多的人才掌握物联网关键技术以及现代农业科学技术，同时制定培训计划，加强信息化、经营管理等方面的技能培训，联合科研院所进行专业培训，不断提高相关领域研发能力，有效解决物联网应用中的关键性难题，逐步减轻对国外农业物联网技术的依赖，并且要培训职业农民，使其能够管理并逐步应用物联网相关技术。物联网技术应用于鱼菜共生系统上的发展前景随着科技社会的日新月异，现代农业可持续发展模式已经逐步取代传统生产模式，人们对于绿色饮食、有机环保等的需求不断增强，物联网技术也在迅速适应农业中的鱼菜共生领域。想要获得鱼菜共生双赢效益，就必须应用科技手段以及科学管理，实现资源利用最大化。鱼菜共生系统物联网工程是一项能够实现数据监控、智能控制、提高效率、优质高产、节能环保等综合性很强的高科技系统工程体系，提高了鱼菜生产中数据的准确性与可靠性，发展前景广阔，必将成为发展现代可持续农业的趋势。但由于物联网系统的稳定性与安全性有待进一步提升，这是今后的研究重点。因此，要加大投入，积极研发应用农业中鱼菜共生领域物联网关键技术与智能产品，不断推动我国鱼菜共生技术应用与促进农业现代化进程。文章来源：本文节选自《中外农业概览》2023年第11期总第583期，未经许可不得转载；关注“中农富通”公众号并在对话页回复“杂志”即可免费订阅。作者：杨扬/北京中农富通园艺有限公司。原标题：基于物联网技术的鱼菜共生系统研究进展【WINDRISES NETWORK MARKETING】尊享直接对接老板
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