隨著"互聯網+"技術的不斷發展,對信息服務平臺提出了更高的要求.為解決智慧農業領域不斷增加的信息需求,借助信息聚合推送技術開發了基于"互聯網+"的智慧農業信息服務平臺,整合了眾多農業成果,農業科研報告等資源,并實現精準推送,為服務智慧農業發展提供資源支撐和智力支持.
一、 天空地一體化農田環境和作物信息自動采集系統
綜合利用物聯網和農業遙感技術，進行示范區內農情信息的采集，獲取實時的農業氣象、土壤、作物等多方面數據。將田間無線傳感器網絡、無人機遙感 與衛星遙感技術有機結合、優勢互補，構建天空地一體化農情信息采集系統，為智慧農業系統提供快速、精確的基礎農情數據采集方案。首先，利用無線 傳感器網絡精確獲取重點地塊、樣本點上實時的農業氣象信息、作物參數信息、土壤信息、田間光譜和視頻信息。其次，利用無人機獲取中等尺度的面狀 農情信息。按需進行小區域作物長勢調查、作物估產、農業災害調查及定損等定制作業。再次，利用中、高分辨率的衛星遙感影像開展非重點地塊及大尺 度（縣域、市域尺度）的公益性、業務化常規農情信息采集。此外，研發“天空地一體化”農業信息采集方法，實現多傳感器協同反演，利用田間觀測數 據改進基于作物參數遙感估測精度。該系統主要包括以下子系統和模塊。
1.1. 基于無線傳感器網絡的農情信息采集子系統
基于無線傳感器網絡的農情信息采集子系統主要實現如下功能：
? 基于自動農業氣象站采集農業氣象參數，例如：氣溫、濕度、降水量、風向、風速；
? 利用無線傳感器采集土壤參數，例 如：土壤溫度、土壤濕度、灌溉水溫度、土壤氮磷鉀含量；
? 利用無線傳感器采集作物參數，例如：株高、行距、葉面積指數、葉片葉綠素含量。
1.2. 田間遙感影像和視頻信息采集子系統
用以獲取田間監控視頻與可見光、近紅外波段的多光譜作物冠層影像。
1.3. 無人機、衛星影像獲取子系統
用以獲取試驗區內較大尺度的無人機影像和縣域、市域尺度的衛星影像。
1.4. 天空地一體化農情參數遙感反演子系統
該子系統利用遙感影像反演（估測）農情參數，其功能由如下模塊實現：遙感數據處理模塊、植被指數產品生產模塊、農作物參數產品生產模塊、光合有 效輻射計算模塊。
二、 農情智能分析系統
綜合天空地一體化農田環境和作物信息自動采集系統獲取的氣象、水文、土壤、作物等多種數據，研發農情智能分析系統，實現農業生產全過程監測、評估診斷和智能分析。具體包括以下子系統：
2.1. 農作物長勢監測子系統
開發長勢監測系統的目的是利用示范區采集的土壤氮磷鉀和土壤溫度、水溫、農田視頻信息、作物光合有效輻射及葉面積指數等相關信息，分析并得到農 產品生長過程中長勢情況。在監測過程中將利用農學長勢監測標準和相關專家知識，對比往年長勢，將監測結果分為長勢持平、長勢差、長勢好三種結 果，對于長勢不好時，提出補救措施，并預測可能對產量的影響，以指導生產過程施肥及其他科學措施，為農產品高產護航。
長勢監測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、苗情提取模塊、長勢綜合運算與修正模塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、 系統設置模塊等
2.2. 土壤墑情監測子系統
開發土壤墑情監測系統的目的是利用示范區采集的土壤和空氣濕度、降雨、作物生育期等相關信息，利用對比分析模型得到各種農作物生長過程中土壤墑 情信息，同時利用相關專家知識，提供澆水灌溉決策，以指導生產過程中及時澆灌和排澇等措施，為作物提供良好的生長環境。
土壤墑情監測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、墑情綜合運算與修正模塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、系統設置模 塊等。
2.3. 土壤養分監測子系統
開發土壤養分監測系統的目的是利用示范區無人機多光譜影像、土壤類型、土壤氮磷鉀及有機質含量、歷年施肥和產量情況信息、作物生長需肥模型等相 關信息，提供農戶精準化農業變量施肥決策，以指導生產過程中各點位作物各種營養元素的全面平衡供應，提高肥料利用率和施肥經濟效益，減少肥料的 浪費以及多余肥料對環境的不良影響。為作物提供良好的生長環境。
土壤養分監測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、植被健康指數（VHI）生產模塊、作物生育期N、P、K需求模型、多光譜N、P、K含 量分析模型、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、系統設置模塊等。
2.4. 作物批次成熟控制子系統
開發作物批次成熟控制系統的目的是通過控制農作物生長品種、生長環境等方面來實現農產品分批次成熟，達到延長休閑農業、體驗農業的時間；以及錯 開銷售旺季，實現農業經濟效益最大化。
作物批次成熟控制系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、溫度控制模塊、濕度控制模塊、二氧化碳含量控制模塊、光照控制模塊，作物成 熟度監測模塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、系統設置模塊等。
2.5. 作物災害監測子系統
開發農作物災害監測系統的目的是利用示范區采集的農田視頻信息、空氣溫濕度和降雨，土壤溫度和水溫等基本信息，監測作物的病蟲害等災害，依據相 關專家知識庫，提出災害應對措施，并進行災損評估。重點監測干旱和病蟲害。 作物干旱監測與評價原理是通過作物自身生物物理化學特征和光譜特征變化以及關鍵致災氣象、環境等因子的影響，充分利用農田采集和提取生成植被指 數、冠層溫度、土壤墑情等信息，研究地面作物干旱監測結果，災前后長勢信息變化、作物受災程度與上述遙感因子變化的定量關系，構建作物干旱遙感 監測評估模型，在此基礎上，進行作物干旱監測與災損評估。 作物病蟲害的監測與評價原理是綜合利用地面觀測、地面實驗，從作物冠層光譜、葉色及農田視頻數據以及農戶手機上傳作物影像等數據研究作物主要病蟲害。
災害監測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、冷凍害等級評估模塊、干旱災損評估模塊、視頻數據處理模塊、病害監測模塊模塊、病害 災損評估模塊、蟲害監測模塊、蟲害災損評估模塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、系統設置模塊等。
2.6. 產量預測子系統
開發產量預測系統的目的是利用示范區采集的農田視頻信息、作物光合有效輻射量、葉面積指數及長勢分析結果，在作物未收割前預測可能的單產，并依 據面積及分布情況估算總產量，以便指導農作物布局、市場銷售等情況。 在產量預測過程中主要利用三個模型，一是通過田間觀測的氣象要數，利用溫度與積溫等氣象模型估產；二是利用LAI、NDVI等田間觀測數據，運用統計 回歸模型估產；三是綜合利用氣象數據、土壤數據及農田環境參數與管理措施數據，通過數據同化模型EPIC進行數據同化，并最終實現產量預測。
產量預測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、氣象模型估產模塊，回歸模型估產模塊、綜合模型估產模塊、精度驗證模塊、總產預測模 塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子模塊、系統設置模塊等。
三、 農業生產和管理智能決策及響應系統
在數據獲取、智能分析基礎上，構建農業生產管理智能決策支持系統，實現數據采集、智能分析和決策服務的快速化、一體化，科學指導示范區農業生產 和管理。具體包括以下子系統和模塊
3.1. 數據庫管理子系統
復雜接收和管理基于物聯網的信息采集系統獲取的全部數據，同時復雜錄入田間管理參數和其他相關數據，形成標準數據庫，支持后續各分析子系統所需 要的數據，并將其可視化展示。
數據庫管理與展示系統主要開發以下子系統與模塊：數據采集子系統、數據編輯子系統、數據格式轉換模塊、數據查詢模塊、數據統計分析模塊、三維展 示模塊、制圖模塊、報表輸出模塊、系統設置模塊、備份恢復子系統等。
3.2. 信息綜合服務子系統
開發信息綜合服務系統的目的是將示范區采集及分析得到的有用信息及時提供給相關的人員，包括領導（決策用）、專家（診斷與會商用）、農民（指導 田間操作）、企業（農產品加工與市場）。針對農民耕種過程中遇到的各種問題，提供科學、合理的解決方案。對于一些常見的問題，如最佳種植時間、 耕種方法、作物病癥等，軟件可以提供分門別類的指南以供參考；而對于個例問題，農戶可以使用軟件向專家咨詢，得到最合適的處理方法。信息服務有 以下兩種方式，一是通過網絡免費共享，讓相關人員自己來獲取相關信息；二是主動服務，對信息進行歸類，然后采用短信、電話、郵件等方式主動推送 和定制服務。信息綜合服務系統采用可視化、門戶網的方式，在多個地方進行有效服務。
信息綜合服務系統主要開發的子系統和模塊有：信息分類管理模塊、用戶管理模塊、信息后臺管理模塊、信息安全模塊、信息統計分析模塊、WebGIS模 塊、在線交流模塊、信息定制服務模塊等。
3.3. 作物智能專家子系統
開發作物智能專家系統系統的目的是將系統收集、分析的作物參數進行智能分析，并最終自動化、智能化的做出相應決策及響應。 作物智能專家系統主要開發的子系統和模塊有：戰略性決策模塊、作物品種選擇模塊、各作物生長模型模塊，水、肥管理及預算模塊，作物病、蟲、營養 失調診斷及防治模塊，作物栽培管理模塊，溫室環境動態管理模塊，信息統計分析模塊、在線交流模塊。
其中戰略性決策模塊是通過種植環境、土地、勞動力、管理資源等因素的分析，幫助農戶分析栽培各作物的可行性。其余子模塊主要幫助農戶進行自動 化、智能化管理和解決生產中出現的問題。
四、 構建智慧農業標準、品牌、價值提升系統
農業產業的發展根本在質量，關鍵在品牌，在園區大力發展“三品一標”即：無公害農產品、綠色食品、有機農產品和農產品地理標志的安全優質農產品 公共品牌的基礎之上，著力打造園區智慧農產品及相關服務的科技品牌，用質量、品牌和科技為農業增效和增收。其主要開發以下子系統及模塊。
4.1. 農產品品質監測子系統
開發農產品品質監測系統的目的是利用示范區采集的農田視頻，作物生長環境、作物生長位置、作物化肥、農藥使用，作物長勢，作物病蟲害，農產品營 養含量、農藥殘留等基本信息，對農產品進行二維碼標識，可實現從農田到餐桌的農產品質量可追溯，生產環境可監控，品質可保證的從源頭、過程到結 果的全程監管。形成較強均衡供貨能力的“互聯網+”綠色有機農產品基地。
品質監測系統主要開發的子系統和模塊有：工程文件管理模塊、二維碼標識模塊、蟲害監測模塊、長勢監測模塊、制圖與決策報告生成模塊、數據轉換子 模塊、系統設置模塊等。
4.2. 智慧農業品牌推廣、價值提升子系統
園區智慧農業貫徹都市農業、休閑農業、體驗農業及特色觀光農業的發展理念。構建產品營銷、品牌打造、農業旅游運營和農產品銷售的子系統。統一規 劃、包裝、打造智慧農產品及相關服務的科技品牌，差別化經營。針對不同的消費人群，如本地農業品消費者著重推介產品的生長環境、產品質量、產品 特性；對旅游人群，著重推介現代化智慧農業高新技術及智慧農產品生產流程以及互聯網定制產品；對休閑體驗人群，著重推介區域農業采摘信息及休閑 娛樂環境、及區域內消費者人流量等相關信息。
品質監測系統主要開發的子系統和模塊有：本地消費推廣模塊、互聯網+及電商平臺推廣模塊，旅游推廣模塊，休閑、體驗推廣模塊、現代科技農業推廣 模塊，云信息收集及管理模塊，。
五、 設計技術路線
智慧農業工程建設主要包括采集系統與室內分析處理系統軟硬件的集成與開發。將綜合利用傳感器技術、無線傳感網、網絡通訊技術，通過研發相關硬 件，并在試驗區中布設和安裝相關硬件，然后通過軟件集成的方式進行遠程控制，最終實現連續、自動、智能的信息獲取。信息采集完成后，通過軟件集 成相關專家智慧與模型，實現信息的加工分析，并進行決策與信息服務。
