数字乡村智慧农业大脑及应用建设方案

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农业数字大脑解决方案 “ 一图全面感知” “ 一体运行联动” 数据驱动，普惠共享 “ 一中心统一支撑” “N 个管理、服务、运营应 用” 全领域、全流程线上覆盖 推进数据融合、挖 掘与应用 实现农业农村数据互联 互通、资源共建共享、 业务协作协同 催生数字农业农村新产 业新模式新业态 让农民群众有 获得感和幸福感 “ 统一入口、统一决策” 数字农业农村解决方案整体框架 农业产业云图 决策指挥平台 惠农 APP/ 公众号 生产要素管理 生产经营主体管理 生产经营行为管理 合作社 / 家庭农场 管理平台 生产加工企业 管理平台 农户管理平台 农业舆情监测平台 畜牧产业综合管理平台 经营性服务监管平台 食品质量安全追溯平台 农业投入品监管平台 种畜禽管理平台 植保综合管理平台 高标准农田管理平台 土地流转管理平台 品牌建设服务 农技科教服务 产业扶持服务 名优产品品牌服务平台 数字农业 宣传活动 农业技术推广服务平台 智慧农民培训服务平台 农业项目申报服务平台 价格指数监测服务平台 农业生产性服务体系 金融服务体系 产业创新中心 数据中台 作物种植方案模型 作物品类推荐模型 精确育种模型 大数据中心 地理信息 人口数据 法人数据 企业数据 产业数据 环境数据 位置信息 其他 数据源 委办局系统数据 农业局数据 产业互联网数据 填报数据 其他数据 产业管理 产业服务 产业运营 农业项目管理平台 涉农政务审批和 综合执法平台 农业农村信息资源目录 数据共享交换平台 动物疫病防控模型 智能交易推荐模型 信贷信用评价模型 农业人居环境质量模型 农产品市场交易 大数据应用 农业保险大数据应用 公众大数据应用 畜牧大数据应用 政务大数据应用 质量安全大数据应用 科教大数据应用 产业规划与咨询 补贴服务平台 产业生态集聚 交易服务体系 信用服务体系 农业数字大脑 云基础服务 计算 存储 网络 安全 数据库 人工智能 乡村治理 乡村政务管理平台 乡村人居环境管理平台 物联网平台 区块链平台 AI 平台 安全防护 服务 计算服务 存储服务 网络服务 平 台 服 务 基 础 服 务 数据库服务 (MySQL\SQL Server\ PostgreSQL ） Redis 缓存 大数据服务 主机 防病毒 网页 防篡改 高防 DDos 漏洞 扫描 安全 加固 防火墙 SSL 证书 弹性云主机 ECS 裸金属 BMS 弹性块存储 EBS 对象存储 OSS 负载均衡 SLB 私有网络 VPC EIP VPN 网关 数据服务 云监控服务 告警、通知、展示 人工智能服务 数据管理 资源调度 模型训练 人脸识别 GPU 云 服务器 云专线 WAF 堡垒机 物联网服务 智能制造服务 城市融合服务 应 用 服 务 uWorker uPlus 网盘服务 在线会议服务 公有云服务架构 农业数字化元素 Digital Elements 智慧应用 Smart APPs  便民服务  专题应用  精细化管理 农业“数字大脑” 农业数字大脑  预测预警  应急指挥  产业调控  智能决策 产业云图 数据中台 物联网平台 大数据中心 AI 平台 区块链平台 农业数字大脑 - 能力服务链 业务数据 1 业务服务 1 业务服务 2 政务服务 业务数据 1 业务数据 2 业务服务 1 公共服务 …… 政府 企业 生产经营主体 通过各类数据融合封装、各委办局能力入驻和市场化运营能力引入，用数据链和技术链串起业务链，使产业链管理全流程。 数据链 • 农民数据 • 项目数据 • 资金数据 • 农村数据 • 农企数据 • 涉农政务数据 • ... 业务链 • 生产经营主体管理 • 投入品监管 • 种畜禽管理 • 植保综合管理 • 高标准农田管理 • 人居环境管理 ... 技术链 • 支付能力 • 结算能力 • 签章能力 • 人脸识别能力 • 移动支撑能力 • 门户能力 ... 农业数字大脑 - 数据中台 -- 提供多样化历经实践的数据处理平台 … … 委办局 农业企业 合作社 物联网 遥感、 GIS 涉农数据资产 数 据 架 构 数据分类 数据采集 数据分析挖掘 模型管理 数据管理 数据质量 元数据 数据运营 数据治理 数据 抽取转换 数据标准 业务接入 农业数据中台 产业互联网 生产 生产 赋能业 务 赋能业 务 种植 / 畜牧 / 渔 业 / 农资 / 农机 / 物 联网 数据 汇聚 管 理 管 理 政务 / 执法 / 土 地 / 粮食 / 环境 / 质 量安全 经 营 经 营 产业扶持 / 品牌建 设 / 电商 服务 服务 贫困帮扶、补贴、金融、科 教、新农村建设、金融、能 源、公众 作物种植方案模型 基于历史气温、湿度、 日照、风速、选种育 种、育苗、选址建园、 种植管理、农机管理、 采后分选、仓配、物 流等数据，构建作物 种植的方案模型，对 灌溉、施肥、施药等 农事操作给出初步的 参考建议与种植方案。 智能交易推荐模型 基于买家卖家历史的 产品购买情况，实时 以及预测的库存情况， 地域、信用、评价以 及物流等情况，智能 推荐最合适的买方或 者卖方，实现智能供 销，从而提升交易的 效率，加快产品的周 转周期。 数据标准化 数据资产 数据模型 算法模型 方案模型 小额贷款信用评价 基于历史作物种植情 况、养殖情况、农机 保有、参与教育服务 情况、个人存款情况、 个体经营情况、历史 贷款还款情况进行个 体信用评价，针对不 同的信用等级，采取 不同的贷款策略，以 实现资金有效利用。 农业环境质量模型 基于区域大气、水体、 土壤检测情况、结合 区域农药、施肥、废 物情况，形成土壤侵 蚀、大气环境、土壤 环境、水域环境等农 业环境的质量评价模 型。为农业生产、农 业环境治理提供数据 依据。 生产 经营 管理 服务 能力输 出 能力输 出 其他区域 其他行业 API 数据 知识 经验 咨询 农业数字大脑 - 数据中台 -- 多场景支撑，农业模型积淀 数据 汇聚 数据 汇聚 数据 汇聚 基于粮食、蔬菜及经 济作物的历年的种植 分布、长势、病虫害 等数据，进行每年的 作物产量和价格的预 测，智能推荐每年当 地适宜种植的作物种 类，实现高效的市场 化产业调控。 作物品类推荐模型 动物疫病防控模型 当动物疫病发生时， 结合分析地理、气象、 水质、土壤、区域养 殖业分布等数据，智 能化预测疫病的扩散 范围和扩散速度，提 前发出预警，为防控 疫病方案提供参考。 用户入口 工作人员入口 管理运维入口 数据赋能应用，应用反哺农业数字大脑 合作社 企业 委办局 机构 …… 畜牧大数据应用 政务大数据应用 质量安全 大数据应用 … 科教大数据应用 公众大数据应用 农业保险 大数据应用 农产品市场交 易大数据应用 ….. 丰富农业产业数据支撑，扩大业务接入数量，逐步实现立体化、多层次、全方位的农业服务体系，推进信息公开，促进网上 办事实时受理、协同办理、网上统一查询等服务功能，加快推进智能化农业服务和移动服务新模式的初步应用，数据反哺赋 能，不断拓展个性化服务，进一步增强涉农部门与社会、老百姓直接的双向互动、同步交流。 农业数字大脑 - 数据中台 -- 丰富应用支撑 产业云图 数据中台 物联网平台 大数据平台 AI 区块链平台 dat a dat a dat a dat a 局域网无线连接 wifi Blue Tooth zigBee 广域网无线连接 2G/3G/4G Nb-iot LoRa 近场连接 RFID NFC 定位导航 GPS 北斗 北向接口标准 MQTT CoAP 南向连接标准 TCP Modbus RTU Modbus TCP OPC_UA 边缘 网关 232/485/Modbus- RTU…… MQTT Restful 、 OPC-UA DTU 透传 扩展 协议 插件 MQTT- Broker 现场设备 物联平台接入服务集群 软件网关 SDK--MQTT/TCP/IP 协议 REST TCP 规则 引擎 多协议适配，多网络支持，海量设备接入。提供丰富的物联网协议，无缝对接海量设备，轻松应对智慧农业、智慧城市、城市基 础设施、智慧工业等设备接入需求。 运营 商 NB 平台 Http/ 订阅 第三 方系 统 API 农业数字大脑 - 物联网平台 -- 全域设备接入 农业数字大脑 - 物联网平台—边缘计算  通过在靠近设备侧就近部署可实现业务的本地管理， 具有时延低、安全性高、流量少等特点，同时可接收云侧的训练模型及调度策略 在边缘侧执行，实现“云 - 边”数据、模型和业务对设备的统一协同管理。 PaaS 平台公有云与边缘网关配 合，可实现“云 - 边”协同及处理 实现对设备数据的业务逻 辑灵活编排和运行 与边缘网关配合，可实 现接入设备间联动控制 支持对用户专属私有协议 进行定制化适配和对接 PaaS 平台私有云 / 托管云 边缘软硬件融合一体机 私有协议适配 场景联动 云 - 边协同 函数计算 靠近设备侧本地部署，可实现 低时延及本地自治的安全性 低时延及高安全性 农业数字大脑 - 物联网平台 -- 应用系统 整个系统采用国际先进的软件技术，建立统一的、集中的数据采集、数据处理和数据存储的病虫信息监测管理与应用平台， 实现基础数据的采集，应用先进的算法和数学模型来为病虫害的预测预警提供支撑。 太阳能自动虫情测报灯实现虫 体远红外自动处理、接虫袋自动转 换、整灯自动运行等功能。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。 虫情测报灯 可检测随空气流动、传染的病 害病原菌孢子及花粉尘粒，主要用 于监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。 孢子捕捉仪 建立病虫害分析系统，实现 对病虫害的采样分析，该系统主要 以显微分析、取样系统和配套软件 组成，能够实现常见病虫害的监测 和分析，并给出治疗和防治方案。 病虫害分析 水的自动灌溉 施肥的自动灌溉 通过植物生长过程监测的传感器可掌握土壤湿度、水田 水位等信息，这些信息可以按照预先设定的条件自动控制灌 溉。通过无线系统中央控制室的计算机可以根据田间状况开 启灌溉设备。例如当水位低于某一个值，或者当土壤湿度低 于某一个值超过一定时间，控制水泵或阀门开启，引水到田 间。灌溉的时间和水量都可以调节和设置，设置完成自动控 制系统确保精确执行。并结合气象信息，如降雨量预测等实 现节水灌溉。 通过土壤养分综合测定仪，定期监测土壤中的养分含量，将监测到 的数据信息发送到监控中心，监控中心根据土壤氮磷钾等含量自动控制水 泵或阀门开启，引肥水到田间。施肥的时间和量都可以调节和设置。 单路土壤水分传感 器 多路土壤水分传感 器 主要功能 土壤层 土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情（土壤湿度）的长时间连续监测。用户可以根 据监测需要，灵活布置土壤水分传感器；也可将传感器布置在不同的深度，测量剖面土壤 水分情况。系统还提供了额外的扩展能力，可根据监测需求增加对应传感器，监测土壤温 度、土壤电导率、土壤 PH 值、土壤养分等信息，从而满足系统功能升级的需要。 ● 实时监测土壤水分，各监测点可灵活进行单路测量或多路剖面测量。 ● 土壤水分超过预先设定的限值时，立刻上报告警信息。 ● 可扩展土壤温度、电导率、 PH 值以及地下水参数、气象参数等监测功能。 ● 远程监测设备只在采集数据时才给传感器供电，节约能源 ● 支持 WIFI 、 ZigBee 局域网等多种通讯方式，本系统采用免流量费的无线 MESH 技术。 ● 可同时将监测数据上报至多个中心。 ● 具备远程设备维护功能，可扩展远程视频监测功能。 播种期 有效分蘖期 无效分蘖期 拔节孕穗期 抽穗期 灌浆结实期 成熟期 作物生育期 依照作物栽培技术将作物生长过程划分为有不同的生育期， 自然生长过程在每个生育期会有相应的管理，并以时间轴形式 相应的展现形式。 通过在田间布置监测作物生长状态的高清摄像头，连续地、自 动收集信息，采集的数据被网络传输回数字化管理中心，无需技术 人员到所要观察的现场，在计算机上就可以随时查看作物实时状态 和实时视频画面。 病虫害监测系统 自动灌溉系统 土壤墒情监测系统 作物长势监测系统 基础信息管理 • 货品管理 • 类别管理 • 条码管理 • 货主管理 • 客户管理 • 供应商管理 • 库区管理 • 货位管理 入库管理 • 采购入库管理 • 退货入库管理 • 退料入库管理 • 成品入库管理 • 其他入库管理 • 入库质检管理 • 上架管理 库内管理 • 调拨管理 • 移库管理 • 补货管理 • 盘点管理 • 费用管理 • 库存管理 • 容器管理 出库管理 • 销售出库管理 • 退厂出库管理 • 领料出库管理 • 成品出库管理 • 其他出库管理 • 任务计划管理 • 波次管理 • 复核管理 配送管理 • 配送规则管理 • 车辆管理 • 司机管理 • 客户组管理 • 路线管理 • 车辆实时监控 • 调度中心管理 报表管理 • 实时库存分析 • 人员绩效分析 • 周转率报表 • ABC 类报表 • 库存快照 • 历史库存查询 管理中心 • 看板管理 • 动线管理 • 预警管理 • 策略管理 • 人员管理 • 岗位管理 农业数字大脑 - 物联网平台—智能仓储管理平台 农业数字大脑 - 物联网平台—冷链运输硬件端 / 后台管理系 统 冷链箱外观 冷链箱视频监控 物联网关 & 能耗监测 & 视频网络服务 断电监测 温湿度监测 烟雾报警监测 软件界面 冷链仓库运营总览 冷链箱总部监控中心 - 单个区域 区块链溯源 数据统计分析 仓库运营管理 冷链箱总部监控中心 - 全部区域 农业数字大脑 - 物联网平台—智慧棚室 数字生产，实现少人值守 实现培养料检测室、育苗、覆土等全过程的生产监 控，构建数字化指挥仓库监控，实现少人值守甚至 无人值守 视频监控，守护棚室安全 实时采集作物的生长状况、棚室内人员的作业情 况，可通过远程云台控制和变焦控制来达到全天 候监控作物的生长状况、异常作业人员入侵、远 程监督生产人员标准作业 对冷链仓库的温湿度、冷机运行状态、能耗、 门禁、微环境进行实时监测，合理指导开关门 时间和冷机运行时间、降低能耗 从育苗、栽种、覆土、施肥、灌溉、冷链存储环 节完成生产入库全过程的信息汇聚和追溯，保证 出了问题有据可查，流程优化有据可依 电子巡检，高效可靠完成记录 通过开发电子巡检 APP, 替代之前人工手动填写 的纸质巡检记录，实现在线巡检、在线反馈、 在线审批等一体化无纸化办公，大大提高审批 效率 模拟种植，在线预估产量和风险 基于历史经验数据 +AI 算法 + 专家调优，构棚室模 拟种植模型，根据不同地域在线输出作物的预估产 量和风险 冷链监控，留住更新鲜的蔬菜 产品追溯，流程优化有据可依 农业数字大脑 - 地理信息平台（ GIS ） Unicloud GIS 平台，致力于为政府、企 业、集成商及软件开发商，提供从空间数据 采集到编辑，从存储到展示，运算到分析的 一整套完整的解决方案，集多源数据管理、 数据可视化、二次开发和运营维护为一体。 平台采用模块化的方式提供专业的 GIS 开发 工具及服务，支持大数据多端游览、自定义 数据服务接口、支持协同可视化编辑。可根 据企业个性化需求进行定制，支持一键数据 迁移对接，可采用本地部署模式保证数据安 全和高性能要求，同时提供商用的专业 GIS 服务接口，使开发人员集中精力深入业务， 免去学习 GIS 的大量时间成本，缩短行业应 用开发周期。 添加 关键 字 企业 类型 Unicloud GIS 数据 数据可 视化 平台 服务 …… 空间编辑 空间搜索 空间分析 地图输出 地理编码 逆地理编码 坐标转换 POI 搜索 。。。 数据管理 数据预览 数据导出 地图管理 符号化库 在线制图 空间分析 。。。 多源空间数据 影像数据 瓦片数据 三维数据 倾斜摄影数据 BIM 数据 实景三维数据 。。。 开发 SDK 数据源管理 界面编辑器 可视化应用管理 组件管理 。。。 在线平 台 农业数字大脑 - 遥感 数据源优势—领先的多源数据收集能力 提 供 国 内 外 主 流 的 卫 星 遥 感 数 据 及 产 品 •FY 系列气象卫 星 数 据 •葵花 -8 等 •多层探空数据 •站点历史数据 •雷达数据 •实况数据 •预报数据 •GFS 预报数据 •再分析数据 美国国家海洋 和大气管理局 国家气象局 探空数据 气象卫 星 数据 一、数据来源多，多种数据源同化 美国国家海洋和大气管理局、国家气象局、探空数据，气象卫 星 数据 二、跟踪农业生产全流程 播种阶段：气候资源概况，积温带，无霜期空间分布，历史气象数据 / 气象灾害等 生长阶段：气象实况 / 预报 / 灾害预警 / 气象趋势（温度 / 降水距平等） / 物候期预测等 收获阶段：产量预估 / 作物品质评估 / 价格预测等 三、可直接提供中国第一的气象接口 产品功能全景 农业气象服务 农事作业管理 农田资产管理 作物种植监测 决策驾驶舱 基地手机端 农田地块管理 作物分布地图 土地资源监测 生产主体监测 高标准农田监测 两区划定监测 种植结构变化分析 长势监测 产量预估 苗情分析地图 病虫害监测预警 成熟度预估地图 气象预报预警 历史灾害风险地图 农机作业轨迹 农田记事 基地决策大屏 非空间数据管理 空间数据管理 地块管理 气象服务 轨迹管理 农田记事 致力于：让中国农业，从“看天吃饭”到”知天而作“ 基地使用 政府使用 监管决策大屏 产量预估地图 气象预报预警地图 气象趋势地图 长势评估地图 农业数字大脑 - 遥感 -- 平台功能全景 二维、三维、高清影像多方式展示 GIS 主要特征 地理信息 + 现代农业：专注农业资源检索、展示与调度，告别枯燥的表格、文本时代，让资 源 GIS 化、可视化，给每个资源一个空间位置。 大数据管理系统 服务引擎 时空大数据引擎 云服务系统 地名址引擎 业务流引擎 互联网大数据地图 服务平台 物联网叠加 新型时空大数据 农业数字大脑 -