这200亩水稻不得了!用5G灌溉、拿AI施肥

百家 作者:IT时报 2021-09-09 23:50:16 阅读:426

30秒快读

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光照够不够?什么时候灌溉?要施肥吗?有虫害吗?所有这些信息都能通过5G、人工智能AI算法和边缘计算平台,农业专家和农民足不出户就能了如指掌。

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在手机上就能“种田”,透过VR眼睛就能观测水稻生长情况,用5G灌溉、拿AI施肥,准确度堪比老农民。

上海市浦东宣桥镇是全国百强农业镇,在镇里的腰路村农业基地,一块200亩的绿色水稻田长势喜人,虽然挺拔的稻杆才刚刚抽出嫩绿的稻穗,但这块稻田的主人已经迫不及待期盼着今秋丰收季的到来,因为这里是国内首个5G全智能数字水稻种植示范区。

这块稻田因何与众不同?原来这是由上海清美集团、上海电信、武汉大学三方合作,运用“5G+边缘计算+AI”等“黑科技”一起孕育的新时代水稻,有了5G和国家级实验室的专业农业科技算法的加持,这200亩水稻被7×24小时呵护起来。


“我们可以做到像呵护婴儿一样全程陪伴水稻的成长。”水稻种植示范区相关负责人介绍:“光照够不够?什么时候灌溉?要施肥吗?有虫害吗?所有这些信息都能通过5G、人工智能AI算法和边缘计算平台,让农业专家和农民足不出户,尽在掌握。”

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万兆农田数据5G传输

在这块清美农业基地的稻田旁,《IT时报》记者看到醒目的“5G智能杆”时刻提醒着人们,这是一块5G技术加持的农田。

那么,5G对这块水稻田来说,到底意味着什么呢?


据介绍,每根智慧杆都装备了4K高清摄像头,太阳能电池板确保智能杆使用更清洁的能源,持续关注稻田的每一个细微变化,而杆上的5G模块则实时将高清视频、图片以及温度、湿度、太阳辐射值等数据上传到边缘计算平台上,人工智能算法则通过这些数据准确解译水稻生长过程中的生理生态、干旱、营养、病虫害等信息,进行水稻水、肥、病等胁迫危害的实时评估。


该项目的主要负责人之一、武汉大学教授史良胜表示,中国电信5G技术在整个示范区打造中起到了非常重要的作用,来自水稻田的大通量数据通过田头的三个5G基站和5G智慧杆传输到中国电信的5G MEC边缘计算平台,平台通过其边缘算力快速完成农田数据的计算和建模,对大通量数据进行综合演算和分析,对水稻或其他农作物的生长过程进行解译和管理,对节水、节肥、作物增收都有非常大的帮助。


另外,通过5G网络,水稻田生长过程中的各种数据还被零时延地“孪生”到室内,水稻种植示范区的管理者能够足不出户就了解到水稻的各种环境数据和实时生长情况。

上海电信项目负责人表示,5G全智能数字水稻种植示范区拥有数据通量大、监测精度高、5G传输快、边缘算力快等综合特性。这块田将通过5G网络传输约数万兆数据;1.5亿像素农田图像对叶片和土壤的观测分辨率细微到1mm,6帧/秒工业级图像实时追踪降雨、植物晃动等瞬时影像;而5G和边缘计算云平台保证了“采集—传输—解译—模拟—决策” 整个数字流程能在短短5秒内全部完成


“5G全智能数字水稻种植示范区是5G专网在农业领域的最早应用之一。” 上述上海电信项目负责人表示,5G专网能提供给行业用户更可靠、更大带宽、更低时延的行业级5G网络,本次在水稻种植示范区应用开创了农业行业的先河。

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最水稻、最上海的农业AI算法

200亩的水稻田完全就是一个技术高地。除了5G技术的加持,人工智能、边缘计算、物联网、NVDI多光谱遥感、图像识别等多项先进技术都被应用在这块土地上。

上海电信与武汉大学、上海清美集团合作成立联合创新实验室,而仅武汉大学就带来了水资源与水电工程科学国家重点试验室、测绘遥感信息工程国家重点实验室、杂交水稻国家重点实验室三大国家重点实验室的研究成果,而杂交水稻国家重点实验室更是由袁隆平院士创立的湖南杂交水稻研究中心和武汉大学共建而成。


史良胜介绍,该示范区由人工智能系统进行自主管理,实现了数据分析、建模和农田管理的全过程智能化。在数据中心内,人工智能算法24小时不间断地进行自主学习,对传感器、气象、农田管理人员的手机拍摄图像、无人机图像进行深度分析,并建立模型。


“通过模型分析,系统可以判断病虫害的发生强度和发展趋势以及每块农田水稻的水分和氮素情况,对未来的病虫害管控方案进行智能决策分析,选择最佳的灌溉和施肥方案。”史良胜说。

据悉,武汉大学在该示范区使用的人工智能算法模型来自武汉大学团队十年的研究成果,研究团队对17种作物的生长模型进行了跟踪分析,并根据不同地区气候、土壤条件调优。该算法可以通过水稻生育期、叶面积指数和生物量等信息,快速、精准评估水稻生长状态,目前示范区正使用针对上海地区和水稻生长的最优算法模型。

病虫害识别率高达99.4%

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手机上也能“种田”?

在水稻示范田边的农房内,一套独有的农田数字孪生系统被呈现在电脑、Pad或液晶大屏幕上,通过该系统,农田管理者几乎可以通过该数字系统掌握田头的几乎一切信息,这些信息来自农田巡查人员采集的图像、传感器数据以及无人机影像,所有信息都通过5G传输至室内,农民足不出户也可以直观浏览作物生长状态和示范区稻田内的所有信息。

据介绍,孪生系统只要3秒时间就可以完成对所有田块的建模和计算,精准判断病虫害发生强度和破坏程度、诊断每块农田水稻的水分和氮素胁迫水平以及未来的变化趋势,据此制定最优的灌溉方案、施肥方案和病虫害管控方案,确定肥料的种类、配比、施肥量及最优施肥时间,优化种植的各个环节。另外,系统甚至可以根据农田水位和电导率的变化,自动关闭阀门和水肥机。


过去根本不敢想,哪有坐在家里种田的。”一位水稻田现场管理者指着手机屏幕说,除了通过电脑,现在通过手机App也能实时掌握田间地头的实际情况。不仅如此,过去农田里的病虫害、水肥、日照等情况,全凭老农民的经验判断,“现在孪生系统提供了颗粒度极高的农业数据,能够观察到比有经验的农民更细微的变化,从而让水稻的整个生长过程一点都不会跑偏。”


有了完备的大通量农业数据和数字孪生系统,人们甚至可以在稻田里戴上VR眼镜,通过5G网络实时采集和观测水稻生长情况,如果发现农田里有任何异常情况,VR眼镜中就能立即反馈并给出应对策略

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规模化凸显“智能效应”

从无人机播撒下水稻种子,到5G智慧杆在田头24小时的观测,再到无人机从数十米空中采集遥感数据,直至10年沉淀的AI算法实时数字化分析评估水稻营养状态,进一步提搞水稻品质……200亩水稻始终在全智能的环境下繁茂生长。

水稻种植示范区相关负责人介绍,“全智能”带来的精准农业生产,通过5G数字智慧信息化管理等手段,清美水稻种植基地预计可节水10%~35%,减少氮肥施用10%~30%,并实现5%~20%的增产增收。


更关键的是,“全智能”种植可以在未来大规模农业生产中发挥更大的作用,例如水稻生产中,百亩管理人员数能够由3~5人,降低至10万亩10人,显著提高生产效率,减少人工成本。


2020年,中国智慧农业市场达267.61亿美元,约合人民币1873.27亿元,其中数据平台服务占比67%。上述负责人表示,粗略估算,5G全智能水稻模式大规模应用后可以明显减少水资源、肥料浪费,最小化农田排放,仅在上海约150万亩水稻田应用,就将带来数亿元级经济价值,促进农业可持续生产。

作者/IT时报记者 王昕

编辑/高微、挨踢妹 

排版/季嘉颖

图片/上海电信

来源/《IT时报》公众号vittimes

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