● 文 |哈爾濱航天恒星數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司 龍珂 線權(quán)中

航天智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與示范應(yīng)用
——以哈爾濱北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目為例

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一、概述

哈爾濱航天恒星數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）于2014年實(shí)施哈爾濱北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資2.1億元，獲得國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)北斗導(dǎo)航發(fā)展專項(xiàng)資金資助，補(bǔ)貼額度達(dá)3750萬(wàn)元。項(xiàng)目?jī)?nèi)容為“研制一個(gè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在哈爾濱市內(nèi)推廣并安裝三種類型北斗農(nóng)機(jī)智能終端3萬(wàn)臺(tái)，部署北斗連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（CORS），探索創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)模式”。解決農(nóng)業(yè)信息不對(duì)稱問(wèn)題，提升農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和農(nóng)業(yè)信息化水平，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”新思維開展創(chuàng)新農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式探索，為農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增效提供技術(shù)手段和依據(jù)。

二、哈爾濱北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目總體進(jìn)展

目前，公司已經(jīng)落實(shí)投資累計(jì)達(dá)1.5億元，項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)工作全部結(jié)束，正在開展大規(guī)模的應(yīng)用示范，85%的終端已經(jīng)投產(chǎn)。完成了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建，具體包括基礎(chǔ)云平臺(tái)、農(nóng)機(jī)管理與指揮調(diào)度系統(tǒng)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)研制；完成了農(nóng)業(yè)CORS網(wǎng)研制及測(cè)試驗(yàn)證工作，并在哈爾濱市以及呼蘭區(qū)共建立CORS基站六座，可覆蓋哈爾濱市主城區(qū)以及呼蘭全區(qū)；完成了I/II/III型終端研發(fā)及測(cè)試驗(yàn)證工作；開展前期的示范工作，包括在呼蘭區(qū)三個(gè)合作社（大用、平坊、白奎）、齊齊哈爾市、農(nóng)墾九三管局進(jìn)行了安裝示范工作，將合作示范單位的農(nóng)機(jī)納入平臺(tái)管理中，提高了作業(yè)效率數(shù)倍，獲得了用戶的好評(píng)。研制完成農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)了I型終端從基本定位功能到農(nóng)機(jī)作業(yè)全程監(jiān)測(cè)功能的升級(jí)，在實(shí)際農(nóng)業(yè)耕種中可對(duì)深松、播種量、株距、施肥量等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制，從而使農(nóng)業(yè)耕種更加準(zhǔn)確化、科學(xué)化。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平，拓展了北斗導(dǎo)航在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

2016年8月23日，黑龍江省科技創(chuàng)新大會(huì)表彰了“十二五”以來(lái)在黑龍江省科技成果產(chǎn)業(yè)化方面具有突出貢獻(xiàn)的10家單位的優(yōu)秀項(xiàng)目，其中包括哈爾濱北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目。該示范項(xiàng)目是在《黑龍江省衛(wèi)星應(yīng)用中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2013－2020）》和《黑龍江省衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)施方案》的基礎(chǔ)上，在國(guó)家北斗戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)背景下，結(jié)合黑龍江省衛(wèi)星應(yīng)用調(diào)研情況實(shí)施的重點(diǎn)項(xiàng)目。

三、哈爾濱北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)情況

該項(xiàng)目充分利用我國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星和高分遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，突破海量數(shù)據(jù)接入及處理服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)、農(nóng)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、大田農(nóng)業(yè)農(nóng)情監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，打造了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)綜合信息服務(wù)平臺(tái)，提供農(nóng)機(jī)管理、農(nóng)機(jī)調(diào)度、測(cè)土配肥、農(nóng)業(yè)遙感專項(xiàng)服務(wù)，解決了農(nóng)業(yè)信息不對(duì)稱的問(wèn)題。為方便服務(wù)廣大移動(dòng)終端用戶，公司開發(fā)了農(nóng)機(jī)、農(nóng)情兩款手機(jī)APP產(chǎn)品，在各大安卓應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)布，在線一個(gè)月用戶量突破1萬(wàn)次，用戶通過(guò)手機(jī)可以直觀地了解農(nóng)田土壤墑情信息、農(nóng)業(yè)資訊和農(nóng)機(jī)維修保養(yǎng)服務(wù)等信息，使廣大用戶加深了對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的了解，實(shí)現(xiàn)了由點(diǎn)到面的業(yè)務(wù)拓展。

北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用示范項(xiàng)目實(shí)施的同時(shí)，還帶動(dòng)了公司終端產(chǎn)品推廣和農(nóng)險(xiǎn)信息服務(wù)。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)駕駛設(shè)備于2015年、2016年分別通過(guò)產(chǎn)品鑒定和國(guó)家推廣鑒定，已經(jīng)在全國(guó)銷售?；诟叻诌b感數(shù)據(jù)的災(zāi)害評(píng)估專題圖，已經(jīng)在合作社、農(nóng)場(chǎng)等部門及農(nóng)險(xiǎn)等金融行業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐，項(xiàng)目有效促進(jìn)了黑龍江省終端產(chǎn)業(yè)和信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展。

四、應(yīng)用示范

1.哈爾濱市呼蘭區(qū)平坊合作社農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用示范

在2016年的春耕期間，公司的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、北斗CORS網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀、北斗自動(dòng)駕駛儀參加了呼蘭區(qū)平坊合作社的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。采用公司農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程監(jiān)管系統(tǒng)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)及決策支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了春耕的信息化管理及調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了測(cè)土配肥的決策建議、土壤墑情及空氣溫濕度監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了春耕作業(yè)（深松、播種、漏種、株距、施肥）的在線監(jiān)測(cè)及質(zhì)量評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)的自動(dòng)駕駛作業(yè)等。

圖1所示為農(nóng)情監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)中的農(nóng)田小氣候監(jiān)測(cè)模塊，通過(guò)利用田間布設(shè)的氣象站可以對(duì)土壤墑情、空氣溫濕度、風(fēng)力風(fēng)向等氣象參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢功能，完全擺脫了經(jīng)驗(yàn)式播種的作業(yè)方式。

圖2所示為農(nóng)情監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)中的測(cè)土配方施肥模塊，該模塊通過(guò)對(duì)錄入的測(cè)土數(shù)據(jù)進(jìn)行特定算法加工后即可反演出一套因地制宜的測(cè)土配肥建議，在降低人工成本的同時(shí)有效節(jié)約化肥用量。

公司自主研制的農(nóng)機(jī)智能終端應(yīng)用于龍江大田作業(yè)，能夠全面、準(zhǔn)確地對(duì)主要農(nóng)業(yè)作業(yè)類型如播種、施肥、深松進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。針對(duì)不同作業(yè)類型實(shí)時(shí)采集細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，如農(nóng)機(jī)作業(yè)的當(dāng)前漏籽數(shù)、株距、行距、施肥量、深松度、作業(yè)面積等。依靠這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)控制和異常報(bào)警提醒。真正實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)作業(yè)并有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

圖3所示為農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控儀即農(nóng)機(jī)智能終端。其中播種的計(jì)數(shù)功能與實(shí)際相比誤差范圍小于2%，株距監(jiān)測(cè)功能與實(shí)際相比誤差范圍小于2cm，播種作業(yè)面積與實(shí)際相比誤差范圍小于0.01公頃；施肥量與實(shí)際相比誤差范圍小于5kg/公頃；深松深度測(cè)量與實(shí)際相比誤差范圍小于3cm。通過(guò)該農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控儀對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，有助于科學(xué)耕種，確保了作業(yè)質(zhì)量。當(dāng)前這套農(nóng)機(jī)智能終端已經(jīng)在哈爾濱市呼蘭區(qū)平坊農(nóng)機(jī)合作社進(jìn)行了試裝、測(cè)試。

農(nóng)機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的管理效能和水平。安裝農(nóng)機(jī)定位終端和自動(dòng)駕駛終端，可對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)位置監(jiān)控和在線跟蹤、拍照，對(duì)農(nóng)機(jī)歷史軌跡進(jìn)行回放，對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)信息異常進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)測(cè)和對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)面積進(jìn)行量算。該平臺(tái)可以服務(wù)于600多家農(nóng)機(jī)合作社，滿足政府部門、行業(yè)用戶、企業(yè)用戶、個(gè)體農(nóng)戶需求，為各級(jí)用戶提供了科學(xué)、先進(jìn)、智能的信息化管理手段。有效提高了作業(yè)質(zhì)量和監(jiān)管效能，同時(shí)為政府部門的宏觀決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確控制。

圖4所示為北斗自動(dòng)駕駛終端，主要應(yīng)用于大型和中型農(nóng)機(jī)，用于起壟、播種、噴藥、收割等農(nóng)田作業(yè)，進(jìn)行位置上報(bào)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛控制。通過(guò)自動(dòng)駕駛終端，農(nóng)機(jī)駕駛員肉眼觀察的作業(yè)誤差范圍可以小于2.5cm，提高了作業(yè)精度和農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖5所示為農(nóng)機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)對(duì)農(nóng)機(jī)位置進(jìn)行跟蹤、監(jiān)控和歷史軌跡回放等，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)作業(yè)的科學(xué)調(diào)度、作業(yè)全程的智能監(jiān)控和海量作業(yè)數(shù)據(jù)的綜合分析。當(dāng)前，這套農(nóng)機(jī)管理與調(diào)度系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛終端已在呼蘭區(qū)平坊農(nóng)機(jī)合作社進(jìn)行了上線運(yùn)行，極大地提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)信息化管理水平，為農(nóng)業(yè)管理和農(nóng)機(jī)手作業(yè)帶來(lái)方便。

2.五常市農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中心農(nóng)情監(jiān)測(cè)應(yīng)用示范

農(nóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)田間小型氣象站及地面?zhèn)鞲衅?、遙感影像專題處理和APP上報(bào)獲取農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、農(nóng)作物病蟲害、農(nóng)作物旱澇災(zāi)害、土壤肥力、光照強(qiáng)度等農(nóng)情信息，通過(guò)對(duì)以上農(nóng)情信息的收集與發(fā)布，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供輔助決策。當(dāng)前這套系統(tǒng)在五常市農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中心進(jìn)行了集中部署，取得了良好的示范效果。

圖6所示為農(nóng)情監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)中的農(nóng)情災(zāi)害控制模塊，它可以對(duì)旱澇災(zāi)害、風(fēng)災(zāi)、雹災(zāi)、病蟲等各種農(nóng)業(yè)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)生成的專題圖來(lái)對(duì)受災(zāi)程度進(jìn)行劃分，給出科學(xué)合理的災(zāi)害解決方案。

圖7所示為農(nóng)情監(jiān)測(cè)與決策支持系統(tǒng)中的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)及估產(chǎn)模塊，它可以對(duì)農(nóng)作物種植格局、長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)生成的專題圖來(lái)對(duì)農(nóng)作物分布、產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為政府部門的宏觀決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐。