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解决方案

地、空、星空间物联网方案

日期:2014-11-13 10:28   来源:专题展筹备办   作者:

  方案名称:地、空、星空间物联网方案

  方案提供商名称:国家农业信息化工程技术研究中心

  服务领域:农田生产

  方案总体描述:

  该系统以地面无线传感器网络、无人机遥感监测和卫星遥感相结合监测农作物苗情、墒情、病虫情、灾情等综合信息,以农作物调优栽培决策支持系统为平台的农业生产决策技术,从而实现农业生产监测管理从基础设施硬件到软件平台的信息化管理产业链。地面无线传感器网络利用传感技术获取地面离散点的环境信息和土壤墒情信息;无人机遥感监测技术利用无人机获取核心区域的高分辨率农田信息,并利用地面无线传感器网络获得的数据进行校准和优化,实现地块级小范围宏观层面的信息获取和分析;针对于县市级大面积的信息获取和分析,采用卫星遥感技术,并利用无人机遥感监测技术获取的核心区域农情信息进行校准和优化。

图1地、空、星空间物联网方案

  1、研制基于Android4.0系统的农田信息实时采集终端,实现以下农业生产信息采集功能:

  (1)基础信息:采集点经纬度、行政区划、详细地址;

  (2)管理信息:生育进程、土壤状况、前茬作物、整地方式、播种方式、施肥情况、灌溉情况、病虫害防治情况;

  (3)苗情动态:各类苗的比例及面积;

  (4)产量形势:穗粒数、亩穗数、千粒重、亩产等;

  (5)气象信息:温度、墒情、光照、积温、降水、寒潮等;

  (6)病虫灾害:冻害、冷害、倒伏、干旱、赤霉病、纹枯病、吸浆虫、稻飞虱等。

  2、研制基于固定翼和旋翼相结合的无人机监测系统,包括:

  (1)无人机遥感信息获取平台

  AgriHawk轻小型无人机遥感系统由轻小型无人机飞行器、飞行控制系统、地面控制站以及光学传感器组成。经优选、改造的无人机飞行器成本低,采用手抛式起飞,滑翔式降落,操作简单。强大的飞行控制系统能够提供准确的姿态估计,让飞行器不需要地面手动控制校准,即能自动调整飞行状态。控制者只需要在地面站上给飞行器设定飞行任务,飞行器自主飞行,所有的飞控、导航、姿态调整、任务执行等工作由飞控板全自动完成。当然,地面人员也可以随时在自动控制和手动控制两种状态间自由切换。除搭载常规数码相机外,AgriHawk无人机可搭载农业遥感监测中常用的ADC多光谱相机,获取近红外、红、绿、蓝多波段遥感数据。同时,在遥感影像获取时刻,可全自动同步记录无人机位置、姿态信息。一次飞行,可获取覆盖6平方公里测区的遥感影像。

  (2)多旋翼无人机遥感信息获取平台

  多旋翼无人机遥感系统由六旋翼(或八旋翼)无人机飞行棋、飞行控制系统、地面控制站以及光学传感器组成。经优选,改造的无人机飞行器操作简单,飞行高度和速度可根据用户需要自由设置,不受起飞降落场地的限制,飞行载荷大,可同时携带多种传感器(例如:数码相机、摄像机、多光谱相机、热红外传感器、高光谱传感器等)。强大的飞行控制系统能够提供准确的姿态估计,让飞行器不需要地面手动控制校准,即能自动调整飞行姿态。控制者只需要在地面站上给飞行器规划好飞行航线,飞行器即可按照设定好的任务自主飞行,所有的飞行过程都由飞行控制系统自动完成。控制者也可随时切换到手动控制模式,从而实现手动控制和自动控制等双保险控制模式。多旋翼无人机载荷量大,控制方便,在获取多种传感器影像数据的同时亦可全自动同步记录无人机位置、姿态等信息,为后期数据处理提供方便。

  (3)信息快速处理与灾害解析软件

  通过无人飞机对指定地块进行巡航拍摄,对无人飞机采集的遥感数据进行快速处理,确定拍摄地块的损失面积和损失程度。其中,针对农业无人机遥感数据特点,自主研发无人机遥感数据处理系统。系统可实现遥感影像无POS的全景拼接以及有POS的正射镶嵌,满足不同条件下的无人机影像的几何校正。系统能够实现相机的自校验,并能自动提取测区DEM,生成测区全景拼接图。经几何校正后的遥感影像,自动提取其农田边界。构建多种植被指数,结合遥感影像特征,反演灾害发生范围及灾害等级。

  3、研发基于卫星遥感技术的农作物调优栽培决策支持系统,系统主要面向农业管理部门、农业生产部门、作物协会及大型涉农企业的专业技术及生产管理人员,对主要农作物的产前优良品种种植区划——产中调优栽培及产量、品质预报——产后指导按质收购等作物生产全过程进行信息化管理,最大限度地为农作物生产的信息化管理与粮食政策的制定提供决策支持。

  系统功能包括:作物长势监测、作物产量估算、作物品质预测、病虫害监测、干旱监测、冻害监测、肥水诊断等。

 
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