水稻是我國第一大口糧，從栽種到成熟，什么時候該施肥?灌溉量要多大?病蟲害怎么預(yù)防?過去，人們很大程度上依靠經(jīng)驗決策，如今，科學(xué)家們開始將5G與AI等先進技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田。在上海市浦東宣橋腰路農(nóng)業(yè)基地，中國電信上海公司(以下簡稱“上海電信”)聯(lián)合上海清美集團和武漢大學(xué)，打造了國內(nèi)首個全智能數(shù)字水稻種植示范區(qū)。
圖為中國電信5G農(nóng)業(yè)智能桿
5G+AI賦能科學(xué)種植
據(jù)悉，上海電信在示范區(qū)部署了5G+MEC網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合AI智能分析應(yīng)用，實現(xiàn)了水稻和蔬菜種植過程的實時數(shù)字化。通過對數(shù)據(jù)進行智能解譯、建模和決策，形成了一套集采集、傳輸、解譯、模擬、決策于一體的智慧農(nóng)業(yè)管理平臺。
圖為人工智能系統(tǒng)做出的作物診斷情況(氮素、水分)
依托該平臺，人工智能系統(tǒng)自主管理示范區(qū)水稻種植情況，數(shù)據(jù)分析、建模和管理全程智能化。系統(tǒng)智能融合氣象、傳感器、農(nóng)田巡查圖像，以及無人機影像等數(shù)據(jù)，通過圖像識別技術(shù)，快速評估水稻生長狀態(tài)(包括生育期、葉面積指數(shù)和生物量等信息)。
在“數(shù)據(jù)中心”，人工智能系統(tǒng)24小時不間斷地自主學(xué)習，對圖像信息進行深度分析并建立數(shù)學(xué)模型，精準判斷病蟲害發(fā)生強度和破壞程度、診斷每塊農(nóng)田水稻的水分和氮素脅迫水平以及未來的變化趨勢，然后制定最優(yōu)的灌溉方案、施肥方案(包括肥料的種類、配比和施肥量及最優(yōu)施肥時間)和病蟲害管控方案，優(yōu)化種植的各個環(huán)節(jié)。
數(shù)字孿生助力提質(zhì)降本
依托該人工智能系統(tǒng)，上海電信助力打造了具有數(shù)字內(nèi)涵的水稻種植管理方式以及優(yōu)質(zhì)稻米溯源系統(tǒng)。其中，基于5G技術(shù)開發(fā)的農(nóng)田數(shù)字孿生系統(tǒng)，能夠零延時將示范區(qū)實時情境孿生至室內(nèi)，實時同步農(nóng)田巡查人員采集的圖像、傳感器數(shù)據(jù)以及無人機影像至室內(nèi);讓種植者足不出戶也可直觀瀏覽作物生長狀態(tài)和示范區(qū)所有信息。而最終擺在清美食品貨架上的大米，未來人們掃一掃就能輕松溯源，獲得更安心的購買體驗。
圖為AR平臺田間情況示意圖
更為先進的是，在信息同步的同時，數(shù)據(jù)分析模型、作物生長模型和農(nóng)田決策模型也會被瞬間觸發(fā)，3秒之內(nèi)完成所有田塊的建模和計算，評估整個示范區(qū)的水稻需水和營養(yǎng)狀態(tài)。此外，通過數(shù)據(jù)孿生系統(tǒng)，還可實時控制灌溉與施肥設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)農(nóng)田水位和電導(dǎo)率的變化，自動關(guān)閉閥門和水肥機。
圖為工作人員通過AR眼鏡觀測操作
總體而言，水稻種植過程的實時數(shù)字化，從源頭上進一步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人力投入;精準水肥管理，減少水資源和肥料浪費，最小化農(nóng)田排放;通過作物生長過程的精確調(diào)控管理，進一步提搞作物品質(zhì)。這一切都為高品質(zhì)稻米注入數(shù)字內(nèi)涵，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供新的源動力。
在上海市大力推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，數(shù)字已成為驅(qū)動上?，F(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。全智能數(shù)字水稻種植示范區(qū)項目是上海電信首個將5G技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的項目，該項目的成功，不僅降低了農(nóng)作物的成本、保證了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)及安全，最重要的是為5G+云網(wǎng)+AI智能在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了更多的參考和思路。
