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禾大科技CTO劉世生:數字化賦能農業服務

農世界網     2020-03-06 來源:農世界網

武漢禾大科技有限公司CTO劉世生

農世界網報道:3月3日,由中國農技推廣協會數字農業分會組織的“戰疫情、保穩定,數字農業在行動”線上公益第十一期精彩開播。

本次分享嘉賓為中國農技推廣協會數字農業分會副秘書長、湖北富邦科技股份有限公司副總經理、武漢禾大科技有限公司CTO劉世生,從技術的角度去看待這個數字農業,對數字農業的一些應用場景和一些技術做了一些分析。

  數字農業概述及行業趨勢

歷年的一號文件,多次提出數字農業相關概念,我們可以看到從2012年到現在2020年,幾乎每一年在一號文件中,關于農業板塊都反復提到數字農業相關的概念。

所以從國家層面來看,這個數字農業確實是未來的一個發展方向,這個進程也在不斷的加快。

那提到數字農業,在技術的視角是會出來很多詞語,比如人工智能、機器人、物聯網、5G、精準農業、區塊鏈等,都是目前數字農業領域的一些新技術。

隨著土地流轉的趨勢,土地托管、半托管的模式越來越普遍。農業生產性服務組織會越來越多,而且也需要越來越專業。那么在這個趨勢之下,通過這些農業生產性服務組織是將數字化的產品和技術一種很好的方式。

  數字化的產品和技術

  (一) 構建以田塊為單元的數據和服務

說到田塊的話,一般的劃分兩個區域,就是一個是大田作物,像比如水稻小麥玉米。另外一類的就是經濟作物,像比如說一些果樹啊。本質上來講是都是田塊。

那我們的觀點就是說,我們認為田塊是所有數據和服務的基本單元。剛剛我也講到了,不管是從土壤做起的一直往上的所有的這些數據都可以通過田把它創建起來,那么不同的數據可以向這個地圖的圖層一樣,一層一層的疊加起來,疊加起來是的價值是非常大的。

所以我們提出就是說應該是以前塊為單元去構建全面的農業數據,然后提供這個精準化的智慧化的數字化的一個農業服務。

  (二)數字化農業服務

1、土壤檢測技術

我們知道土壤里面的營養元素和組成結構對于我們的作物生長是非常重要的,對于了解或者說更好的種植是很有幫助的。

1) 土壤檢測實驗室

這也是禾大科技去做一個土壤檢測實驗室的原因。他聚焦兩個點,第一個就是快速,第二個是低成本,快速和低成本是目前農業生產中很重要的點。

我們認為未來在中國這種標準化的實驗室會應該會越來越多的,而且這種服務也會越來越多來滿足我們農業生產需求。因為過去可能是小農戶,他不那么關注,但是大基地要更科學的更高效的監測土壤,提高品質,你必須要有更多的數據支撐你去做更準確的一個決策。

2) 取土過程數據化

土壤數據的有效性,30%是有取土過程決定的。那么數字化的取土流程可以保障你的整個過程是準確有效的。你拿到的一個數據是更加準確更加有效的,也能為您的生產提供更有效的指導。

3) 全程數字化流程和指導—土庫

基于土庫的標準數字化取土流程,提供專用取土APP軟件和標準取土工具,實現從取土規劃、現場取土、實驗室檢測、數據建檔到成果輸出的全程可追溯,保障取土質量,確保土壤數據的科學性、真實性、準確性。非專業取土人員也能輕松操作。目前與巴彥淖爾農牧局合作,依靠整個土庫系統,在內蒙古巴彥淖爾完成百萬畝鹽堿地的土壤普查工作。

4) 高精度土壤普查—土壤CT檢測 SoilOptix

該設備采用國際領先的高精度快速地勘系統,分辨率比現有國家標準高出2萬余倍,每畝可檢測56組的土壤數據,具有“快”、“密”、“準”、“省”的特點。

快速。在合適地理條件下,理論上單日可獲取達3000-4000畝土壤數據。

精密。該技術可獲取數據高達56組/畝,每組數據可包含20余項理化指標,分辨率遠超現有國家數據。

準確。準該技術獨有的人工智能大數據挖掘算法確保了分析數據的準確率。

節省。該技術相比傳統人工分析,可節省大量大力、物力、財力,數據更新周期短,大幅降低各類數據使用者的成本。

通過高精度的土壤數據,我們可以實現種植分區管理、變量播種、變量施肥、精準控制等一系列更精準的種植管理。

5) 打造小二土庫,構建土壤數字地圖

結合這些高科技技術,我們最終打造出小二土庫,建構土壤數字地圖。在土壤這個底層數據的獲取上做到了精準、高效、科學、真實、便捷。數字化的技術需要一個平臺去把它管理起來,然后通過數字化的方式把它觸達到用戶,每一個人都能夠享受到這個數據給他帶來的價值為他的種植決策服務。

2、作物營養模型

作物營養方案,就是作物所需的營養,因為它的作物的整個組成是有各種的元素組成的,氮磷鉀為主嘛,還有包含剛剛其他的一些各種元素。那么作物的營養它的整個方案其實也可以進行數字化。

目前,我們與隆平糧社打造基于作物營養模型的水稻示范田,就是通過這樣的數字化的方式,結合作物、土壤所需,去構造的這種作物營養方案,確實效果也是非常好的。每畝減肥10公斤,畝平增產8.1%,試驗效果達到了減肥增效的目標。同時,稻谷精密率提高7.0%,鎘有少量降低,真正實現改善農產品品質,打造品質原糧的目標。3、數字配肥機:精準肥料,定制化輸出

有了配方,我們又會遇到一個挑戰,就是說可能我們在市場中是不容易輕易買到的,因為要結合土壤,結合作物,結合種植習慣,所以基于這個,我們自主研發了數字配備機這樣一個產品,基于土壤數據,作物模型數據輸出的精準的配方,能夠定制化的輸出,能夠定制化的生產出來。

當然這個配肥機其中最關鍵的東西還是云端的平臺,需要數據支撐,包括作物模型,這個才是最重要的。這邊它本質上來講,只是一個非常簡單的生產設備而已,是一個聽從指令的一個設備,那真正決定的決策它應該怎么樣的,那是來自于其他的數據支撐,以及來自于這個云端的作物模型。

4、營養母粒:NPK之外,減肥增效所需的+x

提到減肥增效,要減的肯定是大量元素NPK,過去一直過施的東西。增效的話,肯定要結合作物土壤的情況,然后去補充一些它所需的一些營養元素,然后才能實現這個目的。那因此的話,除了NPK之外,這個加x就顯得非常重要。就說除了NPK之外,還要再補的那個東西顯得非常重要。所以營養母粒也是由此而誕生的,營養母粒是營養一個載體。

5、遙感監測:天地空一體化數據

1) 衛星遙感

其實衛星它相當于在上面拍照片,不斷的拍你地面上的情況,特別是你的作物的情況。然后我們通過計算機,通過遙感技術,通過算法,通過結合作物的情況,我們可以推演出一些跟農業種植相關的一些應用,比如說這個作物的長勢,通過衛星持續觀測,經過計算機的處理,我就能知道你的作物長得好不好,包括你的地表的溫度的情況。

目前我們在新疆,為新疆棉花超高產(450-540公斤)項目提供衛星遙感、土壤檢測等數據采集技術,為輻射全疆的農業工作站和擁有500畝以上連片農田的農戶服務,到達棉花高產目的。已為當地農戶提供土壤檢測報告、當前棉花長勢監測報告及植被覆蓋檢測報告,及時掌握作物長勢。

2)田小二APP實時輸出遙感監測數據

目前我們在自主研發的免費農業APP—田小二APP,實現了遙感數據的輸出,讓普通的農戶也能輕易的獲取到自家田塊的遙感情況。

3)無人機遙感:高分辨率遙感影像,病蟲害檢測、數量統計等

除了這個衛星遙感之外,無人機遙感也有一些它的應用場景。包括無人機做一些植物的一個數量統計,你種了很多果樹,到底是多少,你通過無人機在空中一飛,那么它經過算法處理,就可以得到相應的數據。為我們的這個決策指導提供非常高效的指導服務。而且它是一個動態的,會持續的輸出。所以這個遙感技術對于這種動態監測確實是有非常好的一種方式。

4)小二遙感大數據平臺

基于這些遙感應用的大數據云平臺,比如說像作物的分布、產業分布,比如說湖北省現在的這個種植面積是怎么樣子的,長勢的監測、產能預估等等一些相關的應用都可以通過通過平臺去更好的大面積的服務。

6、物聯網+5G

物聯網技術在很多行業中已經不斷在應用,農業物聯網,現在這些年發展也是非??斓?。通過物聯網技術,我們可以實時的去掌握田間的數據,同時通過手機就可隨時完成對田間的管理控制。 5G+物聯用技術的應用,首先5G網絡的覆蓋會觸達到人們生活的邊邊角角,真正實現萬物互聯的這樣一個目的。其次5G最大的特點就是低功耗。像NB-IOT等等一些新的技術,他們的主要特點就是功耗很低。

7、兩標一品化運營

實現品牌化運營,我們提出兩標一品運營理念,那么什么叫兩標一品呢?首先就是你的品牌要樹立起來。一定要有高品質的產品,而且是持續的高品質的產品,你才能把品牌樹立起來。也就是說,你的產品必須為標準,像工業品一樣永遠是很標準的。這個品牌樹立起來是比較容易的,消費者也容易接受的。所以你要品牌化運營必須要標準化的產品。其次要有標準化的產品,那產品種植肯定要標準化起來。如果都是憑經驗種植,隨性的去做這個事,沒有一套很標準化、流程方法去做這個事,很難達到輸出標準化的產品的,所以兩標一品指的就是標準化的種植,標準化輸出標準化的產品,最后實現品牌化。

  (三)數字農場

數字化的數字農場,就是把所有模型和程序進行數據化,設備控制進行智能化,然后把很多流程進行標準化。構建這樣一個數字農場會是兩標一品的一個基礎設施。如果有這樣的數據農場,那么后面的標準化種植標準化產品以及品牌,無疑是可以得到很有效的支撐的。

l 作物數據監測并進行數字化呈現,實時獲取傳感器數據

l 水肥一體化控制,向作物提供精準的水分和養分,并降低成本

l 動態作態模型,提供作物灌溉、營養、農事操作的模型,輸出更高質量的產品

l 精準決策管理系統,云端數據大腦,為種植提供決策數并管理農場

1、滴灌系統

滴灌系統,與傳統的漫灌不一樣,現在稍微標準化一點的果園都在用滴管系統,管中滴水出稱為滴頭。在滴灌系統中,它不是直接漫灌出去,而是通過這個滴頭一點一點輸送出來的。

2、水肥一體化系統

水肥一體化系統組成由水源、過濾系統、施肥控制系統、EC/PH監測系統及田間控制系統組成,系統將水分和養分通過管道精準輸送到作物的根部。高效的實施精準灌溉,節約用水,有效的保護水資源。

禾大水肥一體化智能灌溉系統可以幫助生產者很方便的實現自動的水肥一體化管理。系統由上位機軟件系統、區域控制柜、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合,實現智能化控制。

3、莖水勢傳感器-saturas

水,其實對于作物的影響也非常重要的,有時候它是比其它因素更加重要。那么我們怎么知道作物是否缺水呢?通過我們的一項技術,就是我們叫莖水勢傳感器,通過檢作物的根莖來判斷作物對水的需求,就能夠去做驅動灌溉設施,以便提供產品品質。所以說莖水勢傳感器也是我們精準灌溉系統中很重要的一個基礎設施。

目前,我們在山東煙臺進行了試驗示范。使用莖水勢傳感器的與未使用莖水勢傳感器的對照區整體對比,示范區的果樹樹勢明顯更旺盛,樹葉大小、厚度、顏色等明顯優于對照區,掛果量更多,果實更大??傮w而言,示范區比對照區蘋果每畝平均要增產10%左右,增收20%--30%。

4、無人機采摘產品

果實成熟采摘需要大量的勞動力,這是目前經濟作物中常見的現象,費工費人費時。為了解決勞動力短期的問題,我們可以通過低成本的無人機進行采摘。它是基于AI識別技術的領域,自動識別作物上哪里有果子,然后進行采摘并分揀放置。目前測試階段已經過了,正進入商業化階段。

5、水果早期AI識別估產

農戶對作物的品質最為關心,通過品質的優劣來帶動經濟收入,調整銷售策略,普遍的做法都是在果實快成熟的時候進行甄別,那么我們是有另一項技術,通過作物早期的生長變化來進行估產呢?

跟大家分享的一項技術,就是水果早期AI識別估產技術,通過傳感器在田間進行掃描,能夠把果實的整個產量分布進行一個獲得。在果實很小很小的時候。通過AI技術及圖像識別的技術,就能夠精準的判斷出那里有沒有果子,然后能把數量分布全部獲得。最后在一方面影響種植管理決策,另外一方面還可以為其他措施方面提供保障。

  總結

通過以上數字化技術和產品的介紹,關于我們禾大科技,我們正是以土壤這個數據為入口,從下往上的入口,也就是土壤數據為入口,然后以田塊去構建數字農業服務,賦能農業服務組織合作。由原來的非服務為主的農業公司,然后向服務轉型公司、合作社基地等等,包括一些經銷商,農資店升級變成服務型升級,通過數字化的技術去賦能,然后去實現這樣一個視角,具體就是這樣一個思路。

同時,我們深入農業基層,構建禾大科技數字農業服務中心/站,形成集高科技農業技術的研發、生產、培訓、服務于一體的健康農業體系,在土壤檢測、智慧配肥機、營養母粒、農資店管理軟件和病蟲害AI識別、農技專家服務等方面不斷投入研發,實現為農資店升級轉型提供完整的軟硬件服務,將不斷積累的農業數據和技術輸出到農業產業鏈中,賦能傳統的農資渠道商,助力農資行業轉型升級。

今天的整個分享中,都是基于我對這個農業行業的理解,實際上數字農業這個方向是非常廣泛的,它涉及的面是非常多的,在不同的領域,各方面也都是不同的。

我相信只要大家努力,我覺得我們都是可以做到的,而我們也一直這么做,這也是我們在中國農業技術推廣協會下面成立數字農業分會的初衷,是希望能夠把整個行業中圍繞數字農業相關的企業等等,都能夠一起加入進來,然后我們一起去共享經驗,一起去進步。

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