4月19日,位于潍坊的中国农业大学(峡山)高端农业科研示范基地大棚里,放眼望去,一颗颗绿油油的芦笋冒出地面20多厘米高,饱满挺直、惹人喜爱。
该基地占地321亩,种植小麦180亩,芦笋70亩,共36个大棚。诺大的基地内,人员很少,却井井有条,效率极高。从种植到包装发货,不管是作物、农资、设备,还是人员,都有一根“数字化”指挥棒。
高品高效的种植,农业数字化功不可没。
坐在办公室里种田
室外阳光和煦,一处23亩的智能连栋温室内,暖如盛夏,8个风口全部开启。棚口处,有两个黑色母液桶,一旁的肥料泵微震,一根根管道,将配方肥送入田地中。
肥料泵机坐落在一台设备上,触摸屏上显示:计划时长150分钟,剩余时长12分钟。上面还实时显示着瞬间压力、累积流量、水中含肥量及曲线,水流和肥料数值监控等。“这是我们的智能灌溉控制器,用于控制时长、流量、比例、频率等数值。”基地负责种植管理的农艺师于静郡说。
田地里,分散立着6个智能环境信息采集器,地上插着传感器,采集水肥、温度、湿度、二氧化碳等数据,数据上“云”,便于种植人员随时调整灌溉策略。
芦笋种子来自中国芦笋研究中心,基地和设施,则全部来自一家专注于智慧农业的国家高新技术企业——中慧高芯技术(山东)有限公司。该公司通过与科研院所的交流合作,将“物联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生”等技术应用到农业生产管理领域,推进农业园区智能化、信息化、数字化建设,提供“一站式智慧农业”综合解决方案。
时间、流量是如何确定和控制的?“我们研发了一套基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统。”中慧高芯研发总监孙秀兴神秘一笑,包括灌溉决策系统、灌溉控制系统、知识库管理系统(种植模型)等,通过手动、定时、智能决策算法、种植模型等灌溉决策模式,高精度控制施肥,可定时、定量,或EC控制施肥。
平时都不用来现场,于静郡用一部手机就操作了。他在手机上打开灌溉决策系统——“中慧智农数字农业可视化管理平台”,当前灌溉情况一览无余,8个灌溉区域内,有3个在工作。在灌溉记录模块中,详细记录了每天的温湿度、日照、净辐射、蒸发深度等10余个数值。
“我们积累了庞大数据量,基于联合国灌溉决策建议的算法,算出当前土壤蓄水量,当低于设定值时,决策系统会触发灌溉建议。”孙秀兴说。控制室内,有一台一人高的黑色机器,它便是基地“大脑”——智能灌溉控制器。收到决策指令后,控制系统启动,给水肥一体机发送指令,实现自动灌溉。如今,这套灌溉系统和装置,分获国家授权发明专利。
在物联网技术下,中慧高芯还进行环境控制。通过研发的环境控制系统、知识库管理系统,控制二氧化碳发生器、风口执行器等,改变环境,让种植更精准。
“智慧”农业,实现了高产高质。在亩产上,和附近种植户比,可增产39%,芦笋提前一个月上市。在人工上,头年开沟施肥时,需要2个人干10天,如今用设备只要3天。解放的还有于静郡,以前34个大棚,每天光开关水肥就要跑68次,如今他将更多精力放在预防病虫害和种植管理上。目前,中慧高芯正和山东农业大学研发采收机器人,拟打造“无人农场”。
种植模型可复制全国
在现场记者看到,想要灌溉施肥,于静郡只需点击手机,不用设置参数,这是为何?原来,2月底,基地新上了一套芦笋生长模型,哪天浇水施肥,用水多少,只要根据模型来就行。比如水里含肥量2.0ms/cm,低了自动加肥,高了停肥;水压设置3公斤,超了自动抽水,小了降低抽水频率。
“这套作物生长模型,基于数字孪生技术。是我们根据之前种芦笋的经验,创造的数字版的‘克隆体’。现在数据还在不断修正中,后面会越来越精准、完善。”孙秀兴说,现在先做了春秋冬三个季节的水肥配方,明年将精准到每个月。
“生长模型是标准化生产管理的关键,通过标准化生产管理系统,可实现不同基地、相同作物的管理实施。”孙秀兴告诉记者,不仅能更精细化的田间管理,还可解决未来“谁种地、谁会种地的问题”。
通过作物生长规律、农事操作、投入品用量等进行大数据处理,中慧高芯为该基地搭建了生长环境模型、病虫害发展环境模型、作物生长模型,再通过物联网,实时监控生产、病虫害灾害分析预警。
由于数字孪生技术的可复制特点,孙秀兴说,峡山作为企业的中试基地,目前已获得成功,实现了农事操作标准化。下一步,他们将把这套芦笋种植模型,复制到甘肃会宁,最后推广至全国。今年5月份,该企业在甘肃会宁的310亩芦笋示范基地,将进行定植,年底前,该基地将复制推广至3000亩。
就在记者采访时,外地一个芦笋种植基地打来电话,200亩大田的100个温室,想要套入中慧高芯的标准化生产技术。眼下,在非洲加纳,正在建设的潍坊国家农综区加纳阿拉克智慧农业产业园,也将使用这套技术。
用大数据预测实现高产高质
4月19日上午8点05分,周春霞将一筐采收好的芦笋放到智慧电子秤上,“28.53公斤!”电子秤显示出了重量,这一重量被同步到了于静郡手机上。周春霞的身前挂了一个二维码,扫码后,采收人员、时间、重量等数据自动上传云平台。
“智慧农业更侧重于生产层面,数字农业还面向运营过程。”孙秀兴认为,未来农业,一定是数字化的。基于此,中慧高芯研发了一套数字化运营管理系统。从早上6点36分称重,到8点55分,9名采收人员共采收215.62公斤,谁采收了多少一目了然。
除了采收管理,在该系统上,记者还看到,加工管理、销售管理、用工管理、投入品管理、固定资产管理、分析报表的技术管理等,功能俱全。基地运营的三个数据:收入、支出、利润,全部涵盖,小到日统计,大到年统计,让管理更便利、科学。
农业数据采集与分析是数字农业的基础。“我们将生产数据、运营数据打通,为大数据预测提供了便利。”4月21日,在中慧高芯技术(山东)有限公司内,孙秀兴正在查看当天产生的各种数据。
最近几天,孙秀兴通过监测平台发现,近30天芦笋产量波动较大。在查看了农田土壤、气象、芦笋生长等数据后,他与农科院专家找到了主要原因:温度波动导致。
“在温度不可逆情况下,如何加大水肥供给,把产量损失降到最低。”孙秀兴说,他们正联合院所专家,针对这个课题进行研究。“原来按照作物规律去投水投肥,现在研究通过改变水肥策略,在产量和质量上,能不能弥补温度变化造成的影响。”
温度的变化,对产量影响到何种程度?水和肥的用量,对产量和品质的影响程度?目前,孙秀兴和技术人员正忙着做数据的跟踪和分析,通过对天气的预测,形成对品质的预测,找规律,强干预。同时,利用大数据,还可以预测病虫害,提前制定干预措施,实现标准生产、质量追溯、科学决策等。
在这个芦笋种植基地,中慧高芯用一个云平台,对生产、销售、服务等各个生产环节信息化管理,实现科学指导、高效生产、科学预测、精准销售、数据决策分析等功能。
“大数据赋能,助力农业生产标准化、规模化、现代化发展进程。为农业生产走向智能化、科学化、信息化,为精细化农业管理提供了技术和组织保障。”中慧高芯董事长徐广健说。(大众日报客户端记者 杨学莹 张蓓 报道)