数字农业高标准农田解决方案

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数字农业高标准农田 解决方案 目录 01 政策背景 高标农田解决方案 02 03 案例介绍 高标农田——国家政策背景解读  关于资金投向，主要 用于八个方向，其中 一个方向是用于东北 地区和京津冀受灾地 区等高标准农田建设， 优先支持东北地区和 京津冀受灾地区开展 高标准农田建设。  到 2035 年 , 通过持 续改造提升 , 全国高 标准农田保有量和质 量进一步提高 , 绿色 农田、数字农田建设 模式进一步普及 , 支 撑粮食生产和重要农 产品供给能力进一步 提升 , 形成更高层次、 更有效率、更可持续 的国家粮食安全保障 基础。  大规模推进高标准农 田建设，确保到 2022 年建成 10 亿 亩高标准农田，所有 高标准农田实现统一 上图入库，形成完善 的管护监督和考核机 制。  到 2030 年建成 12 亿亩高标准农田。  推进高标准农田建设， 巩固提高重要农产品 供给能力，形成现代 农业空间开发格局。  增强农业综合生产 能力  实施高标准农田建 设工程，建成 10.75 亿亩集中连片高标 准农田。  到 2022 年，建成 10 亿亩高标准农田，以 此稳定保障 1 万亿斤 以上粮食产能；到 2035 年，通过持续改 造提升，全国高标准 农田保有量进一步提 高，不断夯实国家粮 食安全保障基础。 《全国国土规划纲要 (2016—2030 年 ) 》 《 乡村振兴战略规划 (2018—2022 年 ) 》 增发万亿国债支持灾 后重建和防灾减灾 《十四个五年规划和 2035 年远景目标纲 要》 《关于切实加强高标准 农田建设提升国家粮食 安全保障能力的意见》 《全国高标准农田建设 规划 (2021—2030 年 ) 》 《高标准农田建设 通则 2022 》  确立了高标准农田建 设的基本原则，规定 了建设区域、农田基 础设施建设和农田地 力提升工程建设内容 与技术要求、管理要 求等。 近年来，党中央、国务院对高标准农田建设提出了一系列新要求新部署。 当前存在的问题 传 统 农 田 及 周 边 环 境 落 后 土 壤 质 量 低 下 信 息 化 建 设 程 度 低 • 田：田块结构不连片集中 • 水：传统灌溉方式，渠道输水能力 低，水资源很难优化配置，灌溉覆 盖面积有限、水资源浪费问题 • 路：田间道路基础设施薄弱，无法 满足农业生产活动需要，限制粮食 综合生产能力 • 林：农田生态环境问题脆弱且频发， 抗灾能力不强 • 电：田间强电、弱电等各种设施不 健全，限制现代化农业发展 • 土壤退化、出现土壤板结、沙化及 盐碱化等问题，不利于作物种植 • 存在障碍土层不利于作物根系生长 和水气运行 • 农田土壤肥瘦不均导致作物质量参 差不齐 • 传统管理方式，土地权属纠纷问题 解决不及时 • 已建高标准农田项目缺乏有效管理 与评价 • 耕地质量监测数据分析需要依靠人 工统计分析，耗时长，分析结果存 在误差 • 农田管护措施不健全，管护责任归 属不清晰 • 农田科技建设配套服务不健全。 解决之道 通过田块整治、灌溉与排水、田间道路、 农田防护与生态环境保护、农田输配电及 其他工程建设，推动农田宜机化改造，加 快提升粮食生产机械化水平。 夯实农田基础设施 通过土壤改良、障碍土层消除、土壤培肥 等行动，将土壤改良，贫土变肥，荒废土 地，变废为宝，提升作物产出。 提升农田地力工程 充分利用现代数字农业技术服务于农田， 实现高标准农田上图入库，实现对耕地的 权属、质量、环境、管护的信息化管理、 全方位监测。 打造农田数字化管理体系 通过夯实农田基础设施、提升农田地力工 程、打造农田数字化管理体系，助力高标 准农田建设，落实“藏粮于地、藏粮于技”的 重大战略，保障粮食安全，促进现代农业 发展。 高标准 农田 推动农田宜机化改造 提高粮食综合生产能力 完善农田建管体系 基于遥感技术实现耕地坡度、耕地面积、耕地生态环境监测 基于物联网技术实现耕地质量监测 目录 01 政策背景 高标农田解决方案 02 03 案例介绍 高标农田方案总体架构 数据对 接 数据清 洗 数据管 理 数据挖 掘 设 施 层 数 字 底 座 应 用 层 平 台 层 数据接入层 数据资源层 空间地理数 据 三区三线数 据 GIS 耕地地 图 土地基础数 据 遥感影像数 据 耕地类型数 据 ····· · 视频监控 & 人车管理 车闸 摄像机 环境和作物传感器 温度 湿度 土壤 光照 营养 占补平衡监管看板 耕地保护标准规范 网络与信息 农田资源看板 耕地质量监管看板 非农化监管看板 撂荒化监管看板 非粮化监管看板 基 建 打捆机 拖拉机 病虫害 青贮机 智能农机及机具 玉米机 农田基础设施 农田地力提升 田块整治 灌溉和排水 田间道路 土壤改良 农田防护和生态环境保护工程 农田输配电 障碍土层消除 土壤培肥 物联网管理看板 土地承包确权看板 农机调度看板 数字化物联网监管系统 农田耕地质量监测系统 高标准农田环境监测 土地承包确权系统 农田耕地保护监管系统 高标准农田管护 占补平衡监管系统 农机资源调度系统 高标准农田服务 人脸抓拍相机 高标农田方案达成的目标 高标准农田一套数 高标准农田一张图 基于大数据、人工智能等新一代信息技术深 入挖掘数据信息，打造高标准农田资源“一 张图” ，提升数据价值，聚焦农田生态环境 问题和管理难点，形成技术驱动、带图决策 的创新管理模式。 在统—的地理空间框架下，整合多要素、多时 相和多区域的基础地理空间数据和农田专题数 据，形成高标准农田”—套数”，实现数据的统 —管理。 高标准农田一个体系 以“天上看、地上查、网上管”为抓手，健全 高标准农田管护体系，围绕高标准农田环境 监测、高标准农田管护、高标准农田服务的 应用需求，打造 N 个业务应用，满足高标 准农田建管一体化的需求。 基建层——农田基础设施建设工程 田 田块整治 通过合理归并和平整土地、 坡耕地田坎修筑，实现田块 规模适度、集中连片、田面 平整，耕作层厚度适宜，山 地丘陵区梯田化率提高，满 足宜机化作业要求。 水 灌溉和排水 通过加强田间灌排设施建设 和推进高效节水灌溉等，增 加有效灌溉面积，提高灌溉 保证率、用水效率和农田抗 旱排涝标准，实现旱涝保收。 路 田间道路 通过田间道路建设、桥涵配 套，提高道路通行质量、荷 载标准和通达度，合理增加 路面宽度，满足农机作业、 生产物流要求。 林 农田防护和生态 环境保护工程 通过农田林网、岸坡防护、沟 道治理等农田防护和生态环境 保护工程建设，改善农田生态 环境，提高农田防御风沙灾害 和防止水土流失能力。 电 农田输配电 通过完善农田电网、配套相 应的输配电设施，满足农田 设施用电需求，降低农业生 产成本，提高农业生产的效 率和效益。 基建层——农田地力提升工程 通过培肥改良，实现土壤通透性能好、保水 保肥能力强、酸碱平衡、有机质和营养元素 丰富，着力提高耕地内在质量和产出能力。 土壤培肥 通过秸秆还田、有机肥培肥、种植绿肥等措施提升土壤肥力 障碍土层消除 障碍土层消除 通过深耕、深松、客土等措施消除障碍土层对作物根系生长和水气运行的限制 土壤改良 根据不同土壤进行相应 整 地措施，如增施有机肥，掺杂客土，翻淤压 砂，翻砂压淤，引洪漫砂等措施。 土壤改良 土壤培肥 设施层——打造天地网数据采集体系 天 网 地 通过卫星遥感获取 地块数据 通过物联网设备采集地面数据 （环境监控、水肥灌溉、农机 作业数据） 基于外业核查填报数据，涉农 系统对接数据，管理后台录入 统计数据 农田全景监测 双光谱重 / 中载云台、 四目全景摄像机 1 1 1 农田视频监控 星光级球型摄像头、警 戒型筒机 2 2 2 3 3 4 4 4 人脸抓拍 人脸抓拍相机 农田周界管理 警戒式摄像机、雷视联 动一体机、雷达报警柱 图例 1 --- 农田全景监测 2 --- 农田视频监控 --- 农田周界管理 --- 车辆管理 3 5 4 --- 人脸抓拍 农田环境监测 —— 视频监控全景图 3 3 5 车辆管理 车闸、车牌抓拍相机 4 5 5 --- 热成像 6 热成像 热成像相机 6 6 6 视频监控应用场景 高清摄像机 高倍变焦相机 热成像摄像机 太阳能光伏板 人脸识别筒机 一体化道闸 VMS 监视器 高标农田业务平台 全景摄像机 解决无电场景 高清视频监控 全景视频监控 高倍相机观察细节 热成像识别焚烧 车辆管理 视频监控 —— AI 智能分析 采用云边结合的技术架构和大数据 分析算法，并通过云中心二次过滤算法， 基本上可以做到农田烟雾监测无误报的高 级目标。 对烟雾识别的起火因子标签化，慢 慢形成烟火识别 AI 智能大数据库，逐步 提高系统识别烟雾的能力，进一步减少误 报。 将报警信息标签化，逐步形成烟火 识别大数据库，通过对起火因子进行算法 分析，使烟火识别的准确率会随着大数据 库的记录丰富而越发精准。 烟雾算法：烟雾识别并 进行报警 报警推送 农田环境监测 —— 传感物联网 可检测的参数：土壤温湿度、土壤 PH 值、土壤 EC （肥力）、光照强度、空气温湿度。。。 土壤类 镉离子传感器 铜离子传感器 铅离子传感器 钾离子传感器 铵根离子传感器 水质类 溶解氧传感器 PH 传感器 叶绿素传感器 浊度传感器 COD 传感器 电导率传感器 气体类 二氧化碳传感器 一氧化碳传感器 氨气传感器 氢气传感器 硫化氢传感器 二氧化硫传感器 气象类 空气温湿度传感器 光照强度传感器 大气压力传感器 雨量传感器 PM2.5 传感器 PM10 传感器 智能数字传感器 农田环境监测 —— 大数据分析应用 可根据植物生长需求，实现远程专家测土配方， 优化灌溉施肥方案，精准灌溉、施肥 根据采集数据计算机处理灌溉方案，实现智能 化作业 远程实时监测和统计当日用水量、用肥量 支持云端存储建立植物数据模型 用先进的科学技术手段对土壤墒情和水情进行 监测 云智能水肥一体机是水肥一体化智能灌溉系统中的核心设备，集高效灌溉、精准施 肥、智能管理、科学建模于一身，具有国内外独创性和先进性。 通过自带传感器自动采集土壤水分、土壤温度、土壤 EC 值以及空气温湿度等环境 参数，并且根据具体的环境参数自动控制灌溉。 水肥一体化智能灌溉是将灌溉与施肥融为一体的农业 新技术。借助压力系统，通过可控管道将配兑好的肥 液与灌溉水相融后，通过滴头或喷头进行精准均匀灌 溉。同时可根据不同的作物的需肥特点以及土壤环境 和养分含量状况设定灌溉方案，把水分、养分定时定 量精准提供给作物。该系统广泛应用于大田、旱田、 温室、果园等种植行业。 水肥一体化智能灌溉 农田环境监测 —— 大数据分析应用（续） 孢子信息自动捕捉系统用于监测病害 病原菌孢子，检测病害孢子存量及其 扩散动态，为预测和预防病害流行、 传染提供可靠数据。百倍光学放大显 微镜可实时拍摄高清孢子图片，上传 进行统计分析。实现全天候无人值守， 自动监测孢子情况、捕捉病害孢子， 并完成培养、成像、上传存储。 孢子捕捉仪 虫情测报灯 利用自动虫情测报灯，在无人监管的情况下，能自动完成诱虫、杀虫、收集、分装、排水等系 统作业。全天候实时采集接虫盒的虫体图片并自动上传高清图像数据至信息采集系统。系统每 天自动记录采集数据，形成虫害数据库。工作人员可以根据虫情数据和图表，随时随地准确掌 握区域内害虫发生、发展数据信息，制定相应防控措施。 杀虫灯 杀虫灯是利用害虫趋光性进行诱杀的一种物理防治方 法。频振式杀虫灯是利用害虫较强的趋光、趋波、趋 色、趋性信息的特性，将光的波长、波段、波的频率 设定在特定范围内，近距离用光、远距离用波，加以 诱到的害虫本身产生的性信息引诱成虫扑灯，灯外配 以频振式高压电网触杀，使害虫落入灯下的接虫袋内， 达到杀灭害虫的目的。广泛应用与农业、林业、蔬菜、 仓储、茶叶、烟草、园林、景区、游园、公园、学校、 企事业单位、大棚、葡萄园、水产养殖、畜牧养殖等。 病虫害监测防治 应用层 —— 数字化物联网监管系统 传感器 监测站 水肥一体机 自动控制柜 摄像机 智能云终端 种植育苗设备 智能监测 水肥一体化 智能指挥调度 批量远程自动控制 预警预报 通过高清网络摄像头对作物的生长环境、基地的生产过 程进行实时监控 ; 对农产品的仓储、加工环节进行实时监 控；并能定时抓取图片或视频回放来进行回溯。 通过智能数字传感器对基地的土壤、水质、气象、气体 的各项指标进行实时监测和历史数据存储。为科学化生 产提供数据指导，同时也可以开放给消费者查看。 通过水肥灌溉系统将灌溉与施肥融为一体，实现精准均 匀灌溉。 通过虫情测报灯实时掌握基地虫体的情况和变化，进而 制定防控措施。 应用层 —— 农田耕地质量监测系统 通过采用自动化、信息化、网络化等现代高新技术手段，实现定点、定期监测，分析汇总土壤肥力墒情数据、土 壤重金属污染数据，及时提出应对措施，指定施肥策略。 工作人员通过业务管理中台上报监测数据。 物联网 设备监测 数据上报 通过部署传感器设施，用于采集土壤温度、 湿度、肥力等信息。 统计分析 实时监测 监测源数据 监测数据分析 监测数据数字化、可视化 土壤与环境质量污染检 测 耕地管理数据库 应用层 —— 土地承包确权系统 建立县乡村三级上下联动机制，满足县级农村土地承包管理部门对已入库的承包地调查数据进行登记入簿、信息 变更、分户合户、转让互换、换发补发和权证注销等规范维护的需求，让系统用起来、数据活起来 ; 逐步建立对 承包地调查数据的采集入库、编辑修改、图形变更、汇总统计、数据交换、存储归档等能力 ; 逐步满足农村土地 承包经营权变更、土地流转、纠纷仲裁、抵押贷款等业务需求。 打印权证 应用层 —— 农田耕地保护监管系统 基于高分辨率卫星遥感影像叠加国土三调数据中“耕地”图层、高标准农田图层、永久基本农田图层，通过建筑物 和水体 AI 识别等技术，自动识别出被违规占用的耕地图斑。 获取到项目地最新的卫星影像 数据 第一步 通过 AI 算法自动提取影像中 的建筑物、水体 第二步 提取和“耕地”有交叠的建筑物、 水体（定义为：占用物） 第四步 叠加上国土三调数据中“耕地”图 层、高标准农田图层、永久基 本农田图层 第三步 “ 非农化” 监管 应用层 —— 农田耕地保护监管系统 通过主粮作物生长期和关键期遥感影像进行耕地类图斑提取，提取结果对比永久基本农田数据、粮食生产功能区 数据对比分析，并结合耕地变为园林地、水体等监测结果，得到疑似“非粮化 " 结果。 基于遥感影像自动识别问题图斑 耕地图斑 林地图斑 水体图斑 建筑图斑 大棚图斑 鱼塘图斑 “ 非粮化” 监管 应用层 —— 农田耕地保护监管系统 基于高分辨率卫星遥感图像套合国土三调数据，得到耕地的位置和面积，通过两期或多期影像进行变化图斑的监 测，综合遥感影像的光谱特征、植被指数特征以及多时相植被指数变化特征分析，结合外业调查数据，提取不同 类型的撂荒地。 未利用地 未利用地 常年性撂荒耕地 季节性撂荒耕地 “ 撂荒化” 监管 应用层 —— “占补平衡”监管 采取指标核销方式，落实耕地占补平衡，通过建设用地项目与补充耕地项目逐一挂钩的做法，按照补改 结合的原则，实行耕地数量、粮食产能和水田面积 3 类指标核销制落实占补平衡。 耕地占补平衡动态监管系统 建设项目 指标库 耕地数量 水田指标 粮食产能 需补充耕地数量 需补充水田指标 需补充粮食产能 补充耕地项目备案 耕地数量 水田指标 粮食产能 计划阶段 实施阶段 验收阶段 建 设 用 地 相 关 系 统 指标 核销 占 补 挂 钩 指 标 入 库 补充耕地项目 农村土地整治监 测监管系统项目 高 标 准 农 田 建 设 项 目 增 减 挂 钩 结 余 指 标 指标 入库 其 他 项 目 应用层 —— 农机资源调度系统 选择地块 农机服务入口 查看消息提醒 填报信息提交 查询所有订单并评价 基于物联网、信息化技术的机具作业信息管理、指挥调度、应用监管上，实现农机的资源整合、数据处理、管理应 用和安全维护。 农户端 应用层 —— 农机资源调度系统 实现以地块为单元的农机精准调度，农机服务信息实时反馈。 选择农机作业时间 查看农机服务订单列表 查看派单任务详情 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 增城区挂绿荔枝专业合作社 广州市增城区三工镇 供应商端 LCD 拼接屏 拼缝： P0.88-P3.5 尺寸： 46-65inches 亮度： 500 、 700 、 1000cd/m² 网络控制键盘 10.2 英寸电容触摸屏 支持四维摇杆控制，控制云台 上下左右转动，聚焦变倍 壁挂式、立柱式、弧形 前维护、后维护 监控中心建议部署 LCD 拼接屏，通过解码拼控 /KVM 设备进行开窗、漫游、拼接处理等功能，视实际环境选择不同的支架进行安装，打造一个整洁美观、易用性强的监控中 心 平台层 —— 展示大屏 平台层 —— 农田资源看板 平台层 —— 物联网管理看板 依托智能数字传感器、无线传输技术、大规模数据处理与远程控制等物联网核心技术，实时掌握种植环境信息， 及时获取异常及环境预警信息，并可以根据环境监测结果，实时调整控制设备，实现作物的科学种植与管理。 平台层 —— 耕地质量监测可视化看板 依托智能数字传感器、无线传输技术等物联网核心技术，动态化呈现区域土壤现状， 及时获取异常及 环境预警信息，为全区土壤改良等工作提供有力的数据支持。 土壤墒情肥力监测 实现土壤温度、土壤电导率、土壤 PH 值、地下水水位、地下水水质 以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等环境信息监 测 土壤重金属污染监测 实现土壤中铅、汞、锡、镍等重金属污染监测，避免污染对动植物的 生长及人体的危害。 平台层 —— 土地承包经营权管理看板 实现土地流转在线化，帮助管理者、 使用者及时准确了解土地流转信息， 加强对流转信息的收集、整理、归 档和保管，及时为广大农户提供土 地流转政策咨询、土地登记、信息 发布、合同制定、纠纷仲裁、法律 援助等服务。 平台层 —— “两非一撂” 可视化看板 基于卫星影像、 AI 识别技术，叠加上国土三调数据，自动判读耕地图斑，形成“两非一撂”耕地管理监 测“一张图” ，实