随着"互联网+"技术的不断发展,对信息服务平台提出了更高的要求.为解决智慧农业领域不断增加的信息需求,借助信息聚合推送技术开发了基于"互联网+"的智慧农业信息服务平台,整合了众多农业成果,农业科研报告等资源,并实现精准推送,为服务智慧农业发展提供资源支撑和智力支持.
一、 天空地一体化农田环境和作物信息自动采集系统
综合利用物联网和农业遥感技术，进行示范区内农情信息的采集，获取实时的农业气象、土壤、作物等多方面数据。将田间无线传感器网络、无人机遥感 与卫星遥感技术有机结合、优势互补，构建天空地一体化农情信息采集系统，为智慧农业系统提供快速、精确的基础农情数据采集方案。首先，利用无线 传感器网络精确获取重点地块、样本点上实时的农业气象信息、作物参数信息、土壤信息、田间光谱和视频信息。其次，利用无人机获取中等尺度的面状 农情信息。按需进行小区域作物长势调查、作物估产、农业灾害调查及定损等定制作业。再次，利用中、高分辨率的卫星遥感影像开展非重点地块及大尺 度（县域、市域尺度）的公益性、业务化常规农情信息采集。此外，研发“天空地一体化”农业信息采集方法，实现多传感器协同反演，利用田间观测数 据改进基于作物参数遥感估测精度。该系统主要包括以下子系统和模块。
1.1. 基于无线传感器网络的农情信息采集子系统
基于无线传感器网络的农情信息采集子系统主要实现如下功能：
Ø 基于自动农业气象站采集农业气象参数，例如：气温、湿度、降水量、风向、风速；
Ø 利用无线传感器采集土壤参数，例 如：土壤温度、土壤湿度、灌溉水温度、土壤氮磷钾含量；
Ø 利用无线传感器采集作物参数，例如：株高、行距、叶面积指数、叶片叶绿素含量。
1.2. 田间遥感影像和视频信息采集子系统
用以获取田间监控视频与可见光、近红外波段的多光谱作物冠层影像。
1.3. 无人机、卫星影像获取子系统
用以获取试验区内较大尺度的无人机影像和县域、市域尺度的卫星影像。
1.4. 天空地一体化农情参数遥感反演子系统
该子系统利用遥感影像反演（估测）农情参数，其功能由如下模块实现：遥感数据处理模块、植被指数产品生产模块、农作物参数产品生产模块、光合有 效辐射计算模块。
二、 农情智能分析系统
综合天空地一体化农田环境和作物信息自动采集系统获取的气象、水文、土壤、作物等多种数据，研发农情智能分析系统，实现农业生产全过程监测、评估诊断和智能分析。具体包括以下子系统：
2.1. 农作物长势监测子系统
开发长势监测系统的目的是利用示范区采集的土壤氮磷钾和土壤温度、水温、农田视频信息、作物光合有效辐射及叶面积指数等相关信息，分析并得到农 产品生长过程中长势情况。在监测过程中将利用农学长势监测标准和相关专家知识，对比往年长势，将监测结果分为长势持平、长势差、长势好三种结 果，对于长势不好时，提出补救措施，并预测可能对产量的影响，以指导生产过程施肥及其他科学措施，为农产品高产护航。
长势监测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、苗情提取模块、长势综合运算与修正模块、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、 系统设置模块等
2.2. 土壤墒情监测子系统
开发土壤墒情监测系统的目的是利用示范区采集的土壤和空气湿度、降雨、作物生育期等相关信息，利用对比分析模型得到各种农作物生长过程中土壤墒 情信息，同时利用相关专家知识，提供浇水灌溉决策，以指导生产过程中及时浇灌和排涝等措施，为作物提供良好的生长环境。
土壤墒情监测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、墒情综合运算与修正模块、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、系统设置模 块等。
2.3. 土壤养分监测子系统
开发土壤养分监测系统的目的是利用示范区无人机多光谱影像、土壤类型、土壤氮磷钾及有机质含量、历年施肥和产量情况信息、作物生长需肥模型等相 关信息，提供农户精准化农业变量施肥决策，以指导生产过程中各点位作物各种营养元素的全面平衡供应，提高肥料利用率和施肥经济效益，减少肥料的 浪费以及多余肥料对环境的不良影响。为作物提供良好的生长环境。
土壤养分监测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、植被健康指数（VHI）生产模块、作物生育期N、P、K需求模型、多光谱N、P、K含 量分析模型、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、系统设置模块等。
2.4. 作物批次成熟控制子系统
开发作物批次成熟控制系统的目的是通过控制农作物生长品种、生长环境等方面来实现农产品分批次成熟，达到延长休闲农业、体验农业的时间；以及错 开销售旺季，实现农业经济效益最大化。
作物批次成熟控制系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、温度控制模块、湿度控制模块、二氧化碳含量控制模块、光照控制模块，作物成 熟度监测模块、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、系统设置模块等。
2.5. 作物灾害监测子系统
开发农作物灾害监测系统的目的是利用示范区采集的农田视频信息、空气温湿度和降雨，土壤温度和水温等基本信息，监测作物的病虫害等灾害，依据相 关专家知识库，提出灾害应对措施，并进行灾损评估。重点监测干旱和病虫害。 作物干旱监测与评价原理是通过作物自身生物物理化学特征和光谱特征变化以及关键致灾气象、环境等因子的影响，充分利用农田采集和提取生成植被指 数、冠层温度、土壤墒情等信息，研究地面作物干旱监测结果，灾前后长势信息变化、作物受灾程度与上述遥感因子变化的定量关系，构建作物干旱遥感 监测评估模型，在此基础上，进行作物干旱监测与灾损评估。 作物病虫害的监测与评价原理是综合利用地面观测、地面实验，从作物冠层光谱、叶色及农田视频数据以及农户手机上传作物影像等数据研究作物主要病虫害。
灾害监测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、冷冻害等级评估模块、干旱灾损评估模块、视频数据处理模块、病害监测模块模块、病害 灾损评估模块、虫害监测模块、虫害灾损评估模块、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、系统设置模块等。
2.6. 产量预测子系统
开发产量预测系统的目的是利用示范区采集的农田视频信息、作物光合有效辐射量、叶面积指数及长势分析结果，在作物未收割前预测可能的单产，并依 据面积及分布情况估算总产量，以便指导农作物布局、市场销售等情况。 在产量预测过程中主要利用三个模型，一是通过田间观测的气象要数，利用温度与积温等气象模型估产；二是利用LAI、NDVI等田间观测数据，运用统计 回归模型估产；三是综合利用气象数据、土壤数据及农田环境参数与管理措施数据，通过数据同化模型EPIC进行数据同化，并最终实现产量预测。
产量预测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、气象模型估产模块，回归模型估产模块、综合模型估产模块、精度验证模块、总产预测模 块、制图与决策报告生成模块、数据转换子模块、系统设置模块等。
三、 农业生产和管理智能决策及响应系统
在数据获取、智能分析基础上，构建农业生产管理智能决策支持系统，实现数据采集、智能分析和决策服务的快速化、一体化，科学指导示范区农业生产 和管理。具体包括以下子系统和模块
3.1. 数据库管理子系统
复杂接收和管理基于物联网的信息采集系统获取的全部数据，同时复杂录入田间管理参数和其他相关数据，形成标准数据库，支持后续各分析子系统所需 要的数据，并将其可视化展示。
数据库管理与展示系统主要开发以下子系统与模块：数据采集子系统、数据编辑子系统、数据格式转换模块、数据查询模块、数据统计分析模块、三维展 示模块、制图模块、报表输出模块、系统设置模块、备份恢复子系统等。
3.2. 信息综合服务子系统
开发信息综合服务系统的目的是将示范区采集及分析得到的有用信息及时提供给相关的人员，包括领导（决策用）、专家（诊断与会商用）、农民（指导 田间操作）、企业（农产品加工与市场）。针对农民耕种过程中遇到的各种问题，提供科学、合理的解决方案。对于一些常见的问题，如最佳种植时间、 耕种方法、作物病症等，软件可以提供分门别类的指南以供参考；而对于个例问题，农户可以使用软件向专家咨询，得到最合适的处理方法。信息服务有 以下两种方式，一是通过网络免费共享，让相关人员自己来获取相关信息；二是主动服务，对信息进行归类，然后采用短信、电话、邮件等方式主动推送 和定制服务。信息综合服务系统采用可视化、门户网的方式，在多个地方进行有效服务。
信息综合服务系统主要开发的子系统和模块有：信息分类管理模块、用户管理模块、信息后台管理模块、信息安全模块、信息统计分析模块、WebGIS模 块、在线交流模块、信息定制服务模块等。
3.3. 作物智能专家子系统
开发作物智能专家系统系统的目的是将系统收集、分析的作物参数进行智能分析，并最终自动化、智能化的做出相应决策及响应。 作物智能专家系统主要开发的子系统和模块有：战略性决策模块、作物品种选择模块、各作物生长模型模块，水、肥管理及预算模块，作物病、虫、营养 失调诊断及防治模块，作物栽培管理模块，温室环境动态管理模块，信息统计分析模块、在线交流模块。
其中战略性决策模块是通过种植环境、土地、劳动力、管理资源等因素的分析，帮助农户分析栽培各作物的可行性。其余子模块主要帮助农户进行自动 化、智能化管理和解决生产中出现的问题。
四、 构建智慧农业标准、品牌、价值提升系统
农业产业的发展根本在质量，关键在品牌，在园区大力发展“三品一标”即：无公害农产品、绿色食品、有机农产品和农产品地理标志的安全优质农产品 公共品牌的基础之上，着力打造园区智慧农产品及相关服务的科技品牌，用质量、品牌和科技为农业增效和增收。其主要开发以下子系统及模块。
4.1. 农产品品质监测子系统
开发农产品品质监测系统的目的是利用示范区采集的农田视频，作物生长环境、作物生长位置、作物化肥、农药使用，作物长势，作物病虫害，农产品营 养含量、农药残留等基本信息，对农产品进行二维码标识，可实现从农田到餐桌的农产品质量可追溯，生产环境可监控，品质可保证的从源头、过程到结 果的全程监管。形成较强均衡供货能力的“互联网+”绿色有机农产品基地。
品质监测系统主要开发的子系统和模块有：工程文件管理模块、二维码标识模块、虫害监测模块、长势监测模块、制图与决策报告生成模块、数据转换子 模块、系统设置模块等。
4.2. 智慧农业品牌推广、价值提升子系统
园区智慧农业贯彻都市农业、休闲农业、体验农业及特色观光农业的发展理念。构建产品营销、品牌打造、农业旅游运营和农产品销售的子系统。统一规 划、包装、打造智慧农产品及相关服务的科技品牌，差别化经营。针对不同的消费人群，如本地农业品消费者着重推介产品的生长环境、产品质量、产品 特性；对旅游人群，着重推介现代化智慧农业高新技术及智慧农产品生产流程以及互联网定制产品；对休闲体验人群，着重推介区域农业采摘信息及休闲 娱乐环境、及区域内消费者人流量等相关信息。
品质监测系统主要开发的子系统和模块有：本地消费推广模块、互联网+及电商平台推广模块，旅游推广模块，休闲、体验推广模块、现代科技农业推广 模块，云信息收集及管理模块，。
五、 设计技术路线
智慧农业工程建设主要包括采集系统与室内分析处理系统软硬件的集成与开发。将综合利用传感器技术、无线传感网、网络通讯技术，通过研发相关硬 件，并在试验区中布设和安装相关硬件，然后通过软件集成的方式进行远程控制，最终实现连续、自动、智能的信息获取。信息采集完成后，通过软件集 成相关专家智慧与模型，实现信息的加工分析，并进行决策与信息服务。
