基于FPGA的智慧果园土壤环境信息采集系统

针对精准智慧果园需要完整的智慧果园测控管理系统来促进中国智慧化果园的发展,提出了一种基于FPGA的智慧果园土壤采集系统的设计方案。系统总体设计主要包括土壤信息采集、数据传输、数据存储、数据处理等几个方面,硬件部分包含各类器件的选型,软件部分包含所用的语言、开发软件、AD转换和仿真。首先,以FPGA为控制核心,简化电路的设计,充分利用其存储功能;其次,采用传感器采集土壤湿度信息,并利用AD转换器将模拟信号转化为数字信号,将结果显示在LCD液晶屏上,再将采集到的数据传输给主模块;最后,通过判断实现灌溉,该采集系统符合现代智慧果园的发展趋势。

智慧果园移动管理服务平台设计与实现

针对果园生产管理的需求,基于微信小程序开发智慧果园大数据移动管理服务平台,以便对果园实现精准管理和服务。以果园管理为场景需求,综合运用移动GIS、数据库和AI目标检测等技术,实现生产服务、咨询服务、果园管理和数字采集等功能,设计开发智慧果园大数据移动管理服务平台。通过构建智慧果园大数据管理和数据采集服务,实现园区信息的数字化管理和可视化,为数字果园、智慧果园管理和综合服务提供技术支撑。该平台可以作为智慧农业的信息服务管理基础支撑平台,为数字果园的数据采集、数据展示、数据分析与应用提供有效的手段。

智慧果园养护系统及机械装备设计实践研究

随着智慧果园的推广,智能机器人替代人工参与到果园的生产全过程也变得日益紧迫,并且现在的大数据、人工智能等技术对智慧果园系统的构建提供了强大的支持。智慧果园系统可以实现精准施肥、喷洒农药等技术,既能减少环境污染的危害,又能节约成本。本文重点讨论智慧果园信息管理平台和多功能的智能作业系统设计和应用实践研究。

智能农机在广东省智慧果园多环节市场应用现状与对策研究

【目的】应对科技发展浪潮下的数字化变革,推动广东省农业向着数字化、智能化、可持续发展的未来迈进。【方法】课题组通过分析广东省智慧果园管理、种植、农田保护和收获等环节的智能农机市场应用现状,系统性地总结了智能农机在提高生产效率、优化资源利用、推动绿色农业发展等方面的巨大潜力,并从技术创新与研发投入、农民培训与意识提升、政策支持与市场引导三个方面,提出了具体的数字化发展对策。【结果与结论】通过政府、农民、企业等多方主体的持续发力,可以更好地解决智能农机当前发展面临的问题,不仅能够推动广东省农业产业的现代化,而且有望为全国农业领域提供可借鉴的经验,共同促进农业的高质量发展。

基于人工智能的“智慧果园”系统设计

随着我国物联网技术、人工智能、大数据以及智能装备等领域技术的快速发展,在农业种植领域中所应用的各种关键技术也得到跨越式进步,将我国的农业行业向智能化、数字化、高效化及精准化方向转变。基于最新的物联网技术,设计一种能够实现土壤温度、环境湿度、光照强度以及二氧化碳浓度监测的“智慧果园”系统,通过这样的“智慧”系统提高果园监管品质,从而更好地提高农产品产量和质量。

智慧果园信息技术在苹果栽培管理中的应用

大数据时代的到来转变了公众的生活、学习以及工作模式,且已经渗透到水果栽培种植领域,实现了智慧果园,通过远程操作获得果树生长期间的各项参数,并实现灌溉、病虫害防控等的现代化,减轻了果农负担,与当前中国水果大规模栽培现状相符。随着公众生活水平的提高,对苹果的需求量逐渐变大,为满足大规模栽培要求,智慧果园背景下借助信息技术助力苹果栽培管理成为不错的选择。该文结合实际,对信息技术在苹果栽培管理中的具体应用作出几点简要总结。

智慧果园构建关键技术装备及展望

传统果园生产中面临着人口老龄化带来的劳动力短缺、农机作业装备与生产资料管理困难、生产效率低下等问题,通过建设融合物联网、大数据、装备智能化等技术的智慧果园,可有望解决上述问题。为应对北京市农业现代化建设需求、引领中国农业发展方向,基于桃、梨果园全程机械化、智能化管理等目标,本研究在北京市重要的桃、梨等优势果品产区——平谷区峪口镇西营村构建了约30 hm^(2)梨与桃的智慧果园。果园中应用了10多种病、虫、水、肥、药的各类信息获取传感器,装备了28种机械化、智能化技术支持的农机装备,采用的关键技术包括智能信息获取系统、水肥一体管理系统以及病虫害智能管理系统,智能作业装备系统包括无人驾驶割草机、智能防冻机、开沟施肥机、自动驾驶履带智能仿形变量喷雾机、六旋翼枝向对靶无人机、多功能采摘平台以及整理修剪机等。同时,在果园中还构建了智能管理平台。经比较发现,智慧果园生产模式可减少人工成本50%以上,节省农药用量30%~40%、肥料用量25%~35%、灌溉用水量60%~70%,综合经济效益提升32.5%。智慧果园的推广实施将进一步推动中国果业生产水平的提高,促进中国智慧农业的发展。

基于文献计量学的智慧果园研究进展与热点分析

为了宏观掌握智慧果园在国内外的研究动态、前沿和热点,更好地推动智慧果园乃至智慧农业的发展,该研究采用文献计量分析方法,以Web of science核心论文集为检索平台分析了智慧果园2002年1月1日—2022年8月累计20年的时空分布、主要研究内容以及前沿热点。主要结论如下:智慧果园的研究自2014年起步入正轨,2018年起在人工智能技术推动下发展迅猛,2018-2021年总发文量占比37.5%;总体而言,作者(Lan Yubin、Chen Chao、Tang Yu等)、机构(华南农业大学、中国农业大学和佛罗里达大学等)、地域(中国、美国、西班牙等国)交流和合作均较为密切;中国、美国是开展智慧果园研究的主要国家,总发文量共占比58.2%;当前主要研究集中在果树长势和病虫害识别和预警、无人化或智能化农机作业。根据研究目的细分的技术主要包含人工智能模型/算法、传感、物联和精准农业等。自2007年以来,研究热点由柑橘病害、产量预估等对象研究逐步过渡到技术研究上,深度学习、无人机、人工智能的研究是当今智慧果园的发展前沿。智慧果园研究深受技术推动尤其在当前人工智能技术背景下方兴未艾,而当前的环境复杂度高、种植欠规范等问题依旧制约着其进一步发展。星-空-地立体化果园感知、空-地协同无人化精准作业、水果采摘、果品的可视化溯源等方面将是未来智慧果园主要研究方向。

一种智慧果园系统的设计与实现

结合目前果园对智能化管理的需求,设计开发了一种智慧果园系统。基于MQTT远程控制技术,借助无线传感器可获取作物实时生长环境信息;无人机航拍可获取作物病情、虫情和苗情等参数和视频图像信息,利用数据分析方法实现对作物的灾情预警、预报分析,为用户提供科学的种植指导建议;通过对机器人和电磁阀的智能控制,实现了果园的智慧种植和水肥一体化智能灌溉。系统功能丰富,操作简单,更加高效地实现了果园的智能化管理。

空天地一体化智慧果园平台设计与应用

传统果园缺乏科学管理和数据采集,管理效率低、人力成本高,多依靠经验和看天吃饭,难以保障果品和产量的稳定性。本文设计的空天地一体化智慧果园平台,可帮助传统果园改造升级为智慧果园。平台采用分层架构和基于数据服务中台的技术架构进行设计,将物联网、大数据、遥感卫星等信息技术与果园生产管理深度融合,对果园开展立体化数据监测;结合农技农艺科学指导果树生产,开发了智慧果园应用系统为果园生产全面赋能。该平台已在广东茂名荔枝果园成功示范应用,实现了从传统果园向智慧果园的升级。

关于发展湛江市“智慧果园”的研究

湛江市致力于整合农业资源要素,为响应农村产业建设改革号召.为此,对湛江市实际情况进行研究,适合引入现代化技术,以加快当地水果业的发展,改变以往过于传统的经营模式.本文主要从：湛江地区农业项目情况、构建当地智慧果园的潜力、产业技术升级方面进行展开分析.

果园水肥药与防霜冻一体化系统装置的设计

针对我国果园生产中存在的水资料浪费、过度施肥、不科学施药、霜冻危害等问题,面向果园管理的水肥药节约省力需求,设计了一种果园水肥药与防霜冻一体化装置。以现有的果园灌溉系统为基础,构建水肥药、防霜冻和灌溉融合应用模式,实现了滴灌施肥、喷灌施药和防霜冻等果园农事功能。装置具有人工控制、定时定量、模型控制等多种控制方式,减少了设施设备成本,提高了果园现有设备的综合利用率,可精准控制水、肥、药的使用量,节约了农业资源。

果园智能化作业装备自主导航技术研究进展

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本文围绕果园智能化作业装备导航控制需求,结合国内外研究现状,分别阐述了包含导航定位信息和障碍物信息的果园作业场景感知技术,导航地图构建、导航路径提取和路径规划技术,行走底盘运动学模型构建、运动控制技术,多机协同控制、远程交互控制技术等。随着智慧农业发展,智慧果园已成为果园未来发展方向,果园智能化作业装备是智慧果园建设必不可少的关键环节,在此基础上,归纳了我国果园智能化作业装备自主导航技术发展面临的问题为:环境感知能力不足、路径提取不稳定、局部路径规划不灵活、导航系统环境适应性欠缺、多机协同和远程控制不成熟等,提出了多传感器融合的环境感知与路径提取、完整路径规划、强通用性果园导航、大型果园多作业环节的多机协同与远程操作等未来发展方向。

智慧苹果园“空-天-地”一体化监控系统设计与研究

针对传统苹果园存在的数据监测体系不完善、管理缺乏科学数据等问题,开发了一种苹果园“空-天-地”一体化监控系统。综合应用卫星遥感、无人机、农业物联网、人工智能等现代信息与智能装备技术,集成果园信息采集装置套件,并基于SSM框架(SpringMVC、Spring、Mybatis)构建果园监测集成数据中台。通过果园“空-天-地”一体化的信息技术采集体系集成创新和基于AI的苹果病虫害图像识别应用,实现覆盖果园土壤、生态环境、果树个体及群体的立体化监测服务功能,提高果园监测效率与数据可信度,对促进苹果园生产管理向着科学化、数字化、智能化转变的新业态升级具有重要研究意义。

物联网技术在果园生产中的应用分析

物联网技术的快速发展为智慧农业提供了先驱条件。目前,果园物联网的发展尚处于起步阶段,农业物联网技术标准缺乏、建设成本较高、农用传感器落后等问题已成为制约我国果园物联网技术发展的障碍。对国内外物联网技术在果品生长环境、果品质量、果品精准溯源等方面的应用进行了分析总结,展望了果园物联网技术发展的未来趋势,为促进我国智慧果园建设和高水平农业现代化提供思路和建议。

果园生产数字化平台建设现状及前景分析

数字化技术正引发新一轮的农业革命。果园生产数字化是当前推动我国果业高质量发展和全面促进乡村振兴的重要内容。传统果园生产管理耗时耗力、成本高、效率低,数字化技术的应用是实现果园智能化管理和规模化生产的重要基础和前提条件。新时期下,如何利用数字技术促进果园转型升级,构建现代化果园栽培与管理数字化技术体系,不仅是突破产业发展困境的关键,也是果业从粗放式发展模式向数字化精细化管理模式转变的必然途径。基于此,首先分析了我国果园数字化建设大背景和技术支持,然后详细分析了果园生产数字化平台建设发展现状、案例分析、建设内容等,最后对发展前景进行了展望。

果园生产数字化管理系统设计与实现

推进果园生产管理数字化,有利于提高生产者的收益和果业竞争优势,促进水果产业高质量发展。为贵州山地果园生产管理数字化建设提供技术支撑,从果园生产管理的核心需求出发,针对传统果园生产管理中存在的果园管理粗放、生产管理人员流动性强、生产全过程信息采集困难等不足,综合应用物联网、云计算、大数据、移动互联等数字农业技术,设计与构建果园生产数字化管理系统。该系统通过农业物联网技术对果园生产管理全过程信息进行规范化采集,形成生产信息数据库,在此基础上建立集公共管理中心、生产数字化管理和IOT(物联网)管理于一体的管理平台,实现果园生产标准化管理和果品质量安全追溯,由此提高果园生产管理水平,提升果品产量和质量,同时降低生产成本。

陕西省现代化果园生产技术应用概述

陕西省苹果产业已步入转型升级的新阶段,为实现省力化、标准化、品牌化的现代苹果生产体系建设。文章将现代果业生产技术与果园栽植模式及果园市场化发展需求相结合,概述了果园全程机械化技术、智慧果园大数据应用技术、果园生态循环技术、果园商品化处理技术在陕西省现代果园的应用情况,为探索现代果园生产技术提供技术支撑。

基于改进ResNet50模型的自然环境下苹果物候期识别

[目的/意义]针对传统方法对自然环境下苹果物候期图像识别精度低、覆盖面不全等问题,提出一种基于改进ResNet50模型的苹果物候期识别方法。[方法]通过搭建球形摄像机获取复杂背景下的苹果图像数据集,以ResNet50作为基础模型,引入SE (Squeeze-and-Excitation Network)通道注意力机制强化对苹果图像的特征提取能力,并结合余弦退火衰减学习率的Adam优化器,实现自然环境下高原红富士苹果物候期图像的智能识别。[结果]在32,000幅苹果树图像集上进行了试验,结果表明,改进ResNet50模型对苹果物候期图像进行识别,验证集准确率达到96.35%,测试集准确率达到91.94%,平均检测时间为2.19 ms,相较于AlexNet、VGG16、ResNet18、ResNet34、ResNet101以及经典ResNet50模型,最优验证集准确率分别提升了9.63%、5.07%、5.81%、4.55%、0.96%和2.33%。[结论]改进ResNet50可实现对苹果物候期有效识别,该研究成果可为果园物候期识别提供参考,通过集成至果树生育期智能监测生产管理平台,实现苹果园区的智能化管控。

近红外及光谱成像技术在果树栽培应用中的研究进展

光谱成像技术能够快速准确地监测作物生理形态随时空的变化,是智慧农业实践管理的有效工具。随着计算机和光谱学的发展,近红外、多光谱和高光谱仪器被广泛应用于果树生理生化特性的监测、果园养分状况的诊断以及病虫害的识别。光谱成像技术还可以与果园物理信息结合用于果园产量评估,在各物候期内为果园管理实践提供帮助。综述了光谱成像技术在果园实践管理中的研究应用,并基于文献分析提出了未来光谱成像技术在智慧果园管理实践中的建议,为相关从业及科研人员更好地了解近红外、多光谱和高光谱技术在果树栽培管理应用中的优势和局限提供帮助,进一步促进该技术在果园管理中的推广应用。