一、项目背景：

国农办印发的《关于开展国家农业综合开发高标准农田建设示范工程的指导意见》和《国家农业综合开发高标准农田建设示范工程建设标准(试行)》指出,积极开展高标准农田建设示范工程工作,是稳步提高农业综合生产能力、保障国家粮食长久安全的物质基础,是打造粮食核心产区、发展现代农业、建设社会主义新农村的现实要求,是公共财政支持“三农”工作的重要战略举措,是进一步提升农业综合开发水平和创新开发体制机制的客观需要,因此开展高标准农田建设示范工程建设,对保障国家粮食安全,提升农业综合开发水平具有重大的现实意义和深远的历史意义。

高标准农田智慧化观测场的建设可提升：高标准农田中农作物重大病虫监测预警能力，土壤肥力在线监测的水平，为科学指导防控、施肥工作提供助力，遏制病虫发生危害，保障农业生产安全、农产品质量安全、农业生态环境安全。

二、项目的建设思路：

以绿色发展为导向，创新推进：土壤肥力氮磷钾在线监测、农作物病虫监测预警智能化，作物生产四情实时监测；相关设备利用灯光、性诱监测自动计数、田间小气候实时监测、病虫害远程监控信息自动接入，实时共享，为病虫发生、环境影响因子、土壤环境等数据深度挖掘和智能化监测预警模型建立奠定基础；通过病虫害监测设备的正常运行，及时采集、发布和上报农作物重大病虫信息，进一步提高高标准农田的农作物重大病虫害、土壤肥力监测预警能力及科学防控能力。

三、项目的工作目标：

切实加强高标准农田农作物重大病虫害监测水平，完善发生趋势会商制度和灾情报告制度，提升重大病虫监测预警水平，及时采集和上报重大病虫监测调查信息，提高预报准确率、覆盖面和时效性，做到重大病虫中长期预报准确率80%以上、短期预报准确率90%以上，预警信息覆盖90%以上；

实时监测土壤相关的墒情、肥力（氮磷钾）的分布水平和情况，为测土配方施肥、土壤改良提供良好的数据支撑。

相关项目建设完成以后力求实现：通过大力推广新品种和新技术,使粮食产量每亩提高100公斤以上,亩增产值290元，亩节约成本10.5元，因为实时监测土壤墒情、智慧轮灌，每亩节约用水20%，节省肥料12%；通过提早进行病虫害预防监测，可以减少农药使用量10%，并达到增产、增效、提升农产品品质和安全的积极作用。

四、项目的建设内容：

（一）、高标准农田大数据监管平台：是应用目前最先进的的云计算、物联网、4G通讯、智慧AI等新技术，集成自动化、智能化新型植保观测设备，形成的集：长期自动监测、及时数据传输、实时AI分析、准确虫害预警、智能化预警飞防与一体的，智慧植保预防结合的综合性平台。将植保防护工作由人工普查、人工防治，转向升级为：自动遥感、智慧诊断、人工飞防系统应用、物理生态防治结合。

该系统由软硬件结合开发而成。

硬件部分包含：1、智能型虫情测报采集系统；2、物联网农林气候信息采集设备（无线智能气象站）；3、田间生态实时监测物联网系统；4、孢子智慧可视化监测设备；5、昆虫性诱智能测报系统；6、土壤肥力在线监测系统；7、植物叶绿素测定仪；8、高智能土壤养分检测仪；9、物联网通讯控制设备；

软件部分系统构架采用云服务构架。包括：1、虫害情况自动采集软件；2、农业环境气象数据监测系统；3、农业生态环境在线监测存储系统软件；4、孢子智能拍照统计监管系统；5、虫害性诱监测系统；6、土壤肥力实时在线监测系统；7、土壤肥料养分采样检测数据监测系统；

可拓展功能：在对各种环境数据、虫害数据、病害孢子数据汇总、统计、分析以后，通过病虫害专家诊断系统，给出相关诊断和防治建议。可以将相关数据、定位坐标等发送给：共振式诱控灯、智能设施农业设备、自动水肥喷淋设备、无人机病虫害飞防设备进行下一步的防治作业。

（二）、具体硬件介绍：

1、智能型虫情测报采集系统：

本产品利用现代光、电、数控集成技术，实现了虫体远红外自动处理、传送带配合运输、整灯自动运行等功能。

在无人监管的情况下，可自动完成诱虫、杀虫、虫体分散、拍照、运输、收集、排水等系统作业，并与无线模块相连，把数据发送至服务器端；进行病虫害统计与分析功能；并在网页端显示识别的虫子种类及数量，根据识别的结果，对虫害的发生与发展进行分析和预测，为现代农业提供服务，满足虫情预测预报及标本采集的需要。

    智慧农业云平台，可以通过wifi/4g等方式接收数据，可以将各类数据存储、分类检索、汇总、分析；形成走势图、柱图、日报表等。还可以兼容：虫害数据、性诱监测数据、病虫调查统计数据。利于农业生产的环境监测、实时预警、科学防治。

2、物联网农林气候信息采集设备（无线智能气象站）：

采用最新的物联网技术、4G通讯技术，将农业环境的各类数据采集、发送到智慧农业云平台，查看相关各类数据。

    智慧农业云平台，可以通过wifi/4g等方式接收数据，可以将各类数据存储、分类检索、汇总、分析；形成走势图、柱图、日报表等。还可以兼容：虫害数据、性诱监测数据、病虫调查统计数据。利于农业生产的环境监测、实时预警、科学防治。

2.1产品概述：

   农林小气候气象观测系统是针农业生态环境以及和农业生产活动环境监测设计的一款小型自动气象站。通过温湿度、光照、雨量、风速风向等传感器采集信息，可以及时掌握大田生长情况，当大田因这些因素生长受限，用户可快速反应，采取应急防范措施。

农林小气候气象观测系统通过传感器监测环境的要素信息，如风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、光照强度、辐射强度等，传感器监测的气象要素信息传送到数据主机采集器收集，数据主机采集器将接收的气象要素信号转化为数据，再通过传输模块上传至云平台，使用者可以直接在云平台电脑端手机端查看各种气象要素数据及下载历史数据。

2.2主要功能：

1、采集器：采用工业级处理芯片，modbus485接口，支持modbus485，支持GPRS通信，支持RS232数据输出，可选配7寸液晶显示屏幕，适用于各种恶劣环境。

2、具有外部U盘存储扩展功能。

3、传感器：环境温度、湿度、风速、风向、气压、土壤温度、土壤湿度传感器、土壤PH、土壤盐分、土壤氮磷钾传感器、雨量传感器、总辐射传感器、光照强度传感器、光合有效辐射传感器、二氧化碳传感器、日照时数传感器等各种气象要素传感器（可根据需求选配）。

4、支架：主杆加厚碳钢静电喷塑工艺处理，抗腐蚀性强，主杆高度3米。

5、气象数据分析软件1套：

数据查询功能：支持任意时间段的各类实时数据、历史数据的查询、导出、打印功能。 

数据统计功能：支持单要素统计功能：可按年、月、日、小时、10分钟或任意时间段进行单要素最大值、最小值、平均值的统计。 

数据图表功能：根据采集的数据可以形成实时曲线，并可以以柱形图、饼状图等直观的方式呈现。

支持远程手机、PC登陆查看，可看实时数据。

6、可扩展本地LED屏展示：（选配）

供电： AC 220V/50Hz

规格：单红 P10-96*48/P10-192*96

像素：4608px/18432px

功率：150W/540W

2.3技术参数：

3、田间生态实时监测物联网系统；

在制定区域安装远红外摄像球机，管理者通过视频系统可清晰直观的实时查看种植区作物的生长及病虫害情况，并对突发性异常事件的过程进行及时监视和记录，用以提供及时高效的指挥和调度。远程视频在平台上可以自动控制云台动作，变换摄像头方位等功能；采集的视频帧速、图像大小可调节。移动应急终端（手机APP监控平台）。登录后可实时视屏查看仪器周边情况。多通道同屏展示，同时展示相应区域的环境土壤参数，可远程操作摄像头角度、变焦、变倍、光圈等参数。

孢子智慧可视化监测设备；

1.智能远程拍照型孢子捕捉仪可以全天自动捕捉病菌孢子，并进行自动拍摄； 

2.系统具备最优图片融合功能，自动融合成最清晰的照片通过网络上传至云服务器； 

3.统计分析：采用云服务器技术，实现对病菌孢子图片的人工统计与分析，可实时人工远程查看确认，缩短了预测预报周期； 

4.实现了远程控制，无需人员去现场，即可进行开关机、自动拍照、设置工作时段、拍照张数、拍照采集时间等操作； 

5.设备实时状态显示，腔体温度，查询空气采样时间；设置空气采样时间 

6.远程设置工作模式：远程自动拍照和手动拍照 

7.采用光、电、数控技术，自动显微成像 

8.孢子设备内有高分辨率显微镜，可以清晰拍摄显示5-100微米的目标体 

9.多种联网方式(4GRJ45GPRS）可随时随地联网管理 

10.数据报警参数可远程上传到云平台，可在WEB端查询配置，方便维护和管理 

11.内置 GPS 定位功能，可在网页地图中查看设备站点等数据 

12.内置温度采集功能，可远程监测设备运行温度 

13.所有设置可以通过APP和WEB端软件来进行 

14.可分时段设置和控制，自动拍照和手动拍照均可 

15.时段控制：根据孢子数量大小，设定适宜工作时间段 

16.自动故障报警 

17.剩余可拍照数量显示 

18.防雷装置：能够有效防止雷击 

19.内置 UPS:支持断电保护 

20.电源：AC 220V±10% 

21.摄像头：500 万像素 

22.显示屏：10.4 寸 

23.系统：WINDOWS 7 

24.绝缘电阻：大于 2.5MΩ 

25.气体采样：采集流量 120L/分钟，采集时间 60~1200 分钟（设置范围）

26.可采集面积：长*宽（mm）50*8mm 

27.设置范围：定时启动，24 时制，可以任意设置 24 小时开启时间 

28.拍照数量：1-100 张 

29.载玻带：一次更换总长度 80 米，最长可以连续使用 365天，每天拍 3 次 

30.成像系统基本参数：光学放大 20X；500 万像素 CMOS 图像传感器。 

所有数据可上传到本次物联网系统中统一管理

5、昆虫性诱智能测报系统；

本设备采用性诱诱虫，并卤灯加热灭杀害虫，通过光栅计数设备计算害虫的数量，并通过设备内置的一体式摄像头，对虫害照片进行实时采集，发送到服务器端，从数据和图片两方面进行虫害的准确数据复合验证。设备集成一体式智慧通讯设备，可以拓展接入多种空气温湿度、风俗风向、土壤温湿度等虫害发生重点环境数据采集设备。通过大数据汇总分析，对靶标害虫进行精准监测和灭杀。

1、主机采用不锈钢材质，双层防水，设备能在温度10℃-70℃、相对湿度不大于95%的环境下正常工作；

2、标靶害虫可通过性诱剂诱集，害虫种类可控；

3、采用3.5米高，可拆卸立杆，诱捕及计数装置的高度可调节；

4、害虫计数器能够记录诱集到的害虫数量，相邻两次害虫的计数间隔不小于1秒；

5、主机具备数据远程自动报传功能，数据涵盖：害虫数量、诱捕时间、GPS信息、温湿度等内容，并可远程设置以下报传方式：①根据害虫阈值自动上传 ②固定时间自动上传 ③在任意时间点，远程发送命令自动上传；

6、害虫诱捕信息储存在数据处理系统中，诱捕信息能够按照客户要求准确上传到客户端；

7、数据上传模式支持4G/WIFI/网线，可根据用户需求进行调整，可实时上报至用户指定地址，可实现手机APP、电脑多种客户端接收；

8、主电路板具有环境因子监测器扩展接口以及诱捕器扩展接口，接口最多可拓展到15路，采用航空四芯接口，设备状态稳定，方便安装；

9、主机具备远程开关机功能，具备设备故障远程诊断和维护功能，设备异常或故障远程提醒、性诱芯到期更换时间提醒功能。

10、采用太阳能蓄电池供电，太阳能电池板功率为80W，蓄电池额定电压为12V/38AH；

11、数据永久存储；支持通过列表查看、地图查看、图表查看三种数据查看方式；

12、支持数据导出与导入功能；

13、在开放接口的情况下，兼容省、国家平台的数据导入；

14、设备兼容其他气象感应器，采集的气象数据可以直接自动对接病虫害物联网数据分析系统（县级）

15、设备嵌入式配合摄像头，可以对集虫仓内的虫害进行拍照，帮助人工比对剔除杂虫；

16、设备采用性诱吸引，配合加热设备将虫子灭杀，避免虫子出现返飞，引发重复计数，实现诱惑和灭杀一体解决。

产品的图片如下：

6、土壤肥力氮磷钾在线监测系统；

市场上的农业种植监设备，偏施、滥施、过度施肥情况十分严重，氮磷钾肥比例不合理，导致土壤板结、通透性差，严重影响农作物产量和水平，而且监测设备的保护不够全面，经常受到外界的影响从而造成监测效果偏差，各种装备应用件使用空间布局小，需要经常对其保养维修的问题。

农业智慧种植和土壤元素在线分析监测领域，主要内容包括：AI智能分析工作站、离子浓度智能分析算法、R485数据转换模块、4G通讯模块、土壤水体中氨氮、硝氮、钙离子、钾离子采集器设备集成，但是氮磷钾肥比例不合理，因此需要对农业智慧种植和土壤元素在线分析监测，从而对其内部结构进行改进。

该一种智能土壤氮磷钾肥力在线监测设备，通过螺栓在安装板之间的活动，从而能够将主体进行AI智能分析单机工作站，工作站利用自主研发的离子浓度智能分析算法，得出磷离子的浓度，然后将氨氮、硝氮、磷离子浓度、钾离子浓度的数据通过保护板的4G通讯模块传输到云服务器端，从而对农业种植中对肥力在线实时监测的需求，而且AI智能分析工作站设备得到最终分析数据，通过配套集成的4G模块传输到云端的土壤肥力在线监测数据库中，供后期农技人员和监管人员调用，通过滑动板在海绵和透气板之间的滑动，从而能够将外界灰尘异物阻挡住，而且通过滑动能够对海绵进行清理，从而提高主体的检测效果，从而提高监测设备的环境应变能力，通过保护板在外壳的旋转柱上进行旋转运动，从而能够保护G通讯模块正常传输，从而通过4G通讯技术对传统的离子监测设备进行在线式监测开发，达到：在线监测土壤水体中的氨氮、硝氮、钙离子、钾离子的实时浓度，通过支架和卡槽之间相卡扣从而能够保护R485航空四芯通讯设备，并通过数据线传输到R485航空四芯通讯设备，R485通讯设备将数据传输给智能分析工作站，工作站通过自身的离子浓度算法对采集到离子进行计算，得出氮、磷、钾肥力的浓度值，

7、土壤墒情监测的概念及原理 

7.1土壤墒情监测的含义：

土壤墒情是指通过对监测点所在区域不同层次土壤含水量、农业生产配置、作物表象、灾害性天气的观测记载，掌握依据土壤水分动态变化规律，了解降水、灌溉及土壤水分变化与农业生产之间的关系，进而为农业生产的抗旱减灾和提高水资源生产效率提供科学依据。 

7.2土壤墒情监测系统的原理：

土壤墒情与旱情监测主要是以农田为对象，在不同生态气候区，在当地主导耕作土壤和主导作物上，根据种植模式和采用的农业技术的不同建立监测点，通过智能感知和识别技术，定点、定期采集土壤水分测定和农业生产管理、作物表象等信息，及时了解作物根系活动层土壤水分状况、土壤有效水分含量，采用GPRS（移动通信模块和数据通信处理模块）或GSM（全球移动通讯系统）网络技术和软件技术，作出墒情判断，指导农业生产管理，进行合理灌溉。 

7.3土壤墒情监测系统的组成 ：

土壤墒情监测系统由墒情数据采集设备、无线电网络传输、远程控制系统三部分组成。墒情采集系统包括传感器、太阳能、数据线、室外支架等设备，利用频域反射原理，采用不同的传感器节点构成无线网络来测量测出监点的土壤含水量、降雨量、土壤温度、风速、风向、太阳辐射、EC、PH 等墒情参数和气象参数。无线电网络传输主要是GPRS模块（移动通信模块和数据通信处理模块），其功能是把墒情采集的相关数据，利用 GPRS 或 GSM（全球移动通讯系统）定时上传到服务器，实现系统的各种监控功能，为旱情系统提供依据。远程控制系统主要包括计算机、统计软件、旱情分析软件等设备。远程控制系统收到墒情监测数据和气象监测数据后，利用统计软件对数据进行自动统计，再根据旱情分析软件的评价指标体系，对监测点墒情作出适宜、基本适宜、过多、不足等判断，当墒情不适宜作物生长时，系统自动发出干旱、严重干旱、渍涝等报警提示。 

8叶绿素测定仪

叶绿素测定仪根据叶绿素光谱吸收规律，采用两种不同的发光管照射叶片，通过测量透过叶片的光的强度计算出叶片内的叶绿素相对含量或者绿色程度，从而为合理、适当、及时施肥提供可靠的科学依据，广泛应用于农业、林业、植物等科学研究和生产指导。

仪器特点数据测量：极高的测量精度和重复性(精度：± 1.0 SPAD，重复性：±0.3 SPAD) ，媲美进口品牌，或可根据已知叶绿素含量的叶片或标准试样客户自行校准

数据分组：仪器可将数据自动分组，并可自动计算每组数据的平均值。可将同一叶片测量的数据自动分为一组，便于查看每次测量数据及这一组数据的平均值，有效的避免了不同叶片的测量数据混淆。采用16GB存储，所以分组数量和每组的数据数据存储量很大

数据存储： 内存16GB，数据存储量大数据浏览：可在仪器上随时浏览测量的数据、每组数据的平均值和删除异常数值。数据情况更加直观

数据导出：多功能USB接口，可实现数据导出与充电功能，可将仪器与电脑直接联机，数据以EXCEL格式导出，无需上位机软件，操作简单方便

显示：高对比度LCD显示屏，强光下也可清晰显示数据测量迅速、简便：测量时只需要将叶片插入并合上测量探头即可，不需要采摘叶片，不影响作物正常生长，可以在作物的生长过程中全程对特定的叶片进行监测，从而得到更科学的分析结果

电池消耗：低功耗模式设计，内置大容量锂离子充电电池，节能环保并方便进行户外操作

仪器充电：优秀的充电管理设计，可适配多数的USB口（5V）充电器，具有防过充功能易携带：250g的重量，方便携带到田间进行活体测量

技术指标

1．测量对象：陆地植物叶片

2．.测量参数：叶绿素以及叶片温度、氮素、水厚度（选配）

3．测量原理： 650nm和940nm两种波长下光密度差

4．测量范围 ： 0.0-199.9 SPAD4．测量面积           2mm*3mm

5．测量精度           ±1.0 SPAD单位以内 (室温下，SPAD值介乎0-50)

6．重复性             ±0.3 SPAD单位以内 (SPAD值介乎0-50，保持测量位置不变)

7．测量时间间隔       小于2秒

8．内存                 内存16GB，可计算/显示平均值，以及删除异常值

9．样品厚度最大  1 mm

10．样品插入深度  10 mm

11．电源               4.2V可充电锂电池

12．电池容量          2000mah

13．重量              250g

14．外形尺寸          140×85×45mm(长×宽×高)

15．操作温度/湿度范围：0 - 50°C，相对湿度85%

16．储存温度/湿度范围：20 - 55°C，相对湿度85%

17．标准配置：主机， 充电器，USB数据线，便携铝箱，说明书等

9高智能土壤养分检测仪

功能特点：

1、安卓智能操作系统Android 7.1版本，主控芯片采用ARM Cortex-A7，RK3288/4核处理器，主频1.88Ghz，运转速度更快速，稳定性更强。

2、可检测各种土壤、肥料、作物、食品、水质、环境等共200多个测试项目，一机多用，功能齐全。

3、测试速度更快！无需空白对照和标准校准，省却以往繁琐的操作步骤，一键式操作，直接读取数据，高效率，低消耗。

4、采用精密旋转比色池设计，光源一致性更加精确，保证检测精度。

5、12个旋转检测通道，一次性可快速检测12个样品，极大提升检测效率，降低检测成本。

6、采用高精度滤光片技术自主专利分析方法（专利号：ZL 2018 2 1777724.7），权威认证。

7、具有自身保护功能，内置人脸识别摄像头可扫脸登录，也可设置用户名和密码，防止非工作人员操作查看实验数据。

8、检测过程中内置校准功能，智能恒流稳压，光强自动校准，确保检测准确度。

9、仪器标配wifi无线上传、4G联网传输、GPRS无线远传，快速上传数据。

10、配有智慧云农业平台，仪器连入无线网络后，可将检测数据可选择性或批量无线上传，方便用户进行数据管理和长期分析。

11、仪器配同时具有USB接口、以太网接口，内置大容量内存，并可随时用U盘拷贝数据。

12、可用手机随时登录云平台在线移动查看历史数据

13、内置作物专家施肥系统，可对百余种全国农业经济作物、果树等的目标产量计算推荐施肥量，依据施肥配方科学指导农业生产。测土配方施肥结果可打印，打印内容包含：作物种类、肥料种类、目标产量、需求总量、建议施肥方案。

14、内置植物营养诊断标准图谱，根据各农作物营养缺失的图片，进行叶面对比，诊断丰缺。

15、4波长专业测试冷光源（红、蓝、绿、橙），光源波长稳定，长时间连续工作光源无温漂现象，寿命长达10万小时级别，重现性好，准确度高。

16、比色池部分采用标准1cm比色皿，无机械位移及磨损，光路测试定位精确，有效屏蔽外光干扰，保证检测结果优于国标要求。

17、仪器系统内带有样品前处理操作视频，各种样品检测方法点击视频模块即可观看，检测人员无需自学说明书，指导教学方便快速，方便新手快速操作。

18、内置新一代高速热敏打印机（无需色带），打印内容包含：检测单位、检测人员、检测项目、通道号、吸光度、养分含量（mg/kg）、检测时间、以及二维码等信息

19、高灵敏7寸真彩触摸屏，采用更加高效和人性化操作，高清晰高交互显示，大程度降低传统仪器的繁琐操作和失误。

20、内置时钟功能，方便操作时间记录，长期历史追溯。

21、可设置多账户账号密码登录，高效UI交互界面，不同的用户可自由添加编辑检测信息，保存后可长期使用。

22、GPS功能：可在野外作业时记录经纬度地点，满足特殊用户需求。

23、内置低电压提示功能，可在检测时明确电量，避免测试数据偏移，同时具有断电保护功能，断电自动保存数据，防止数据丢失。

24、交直流两用供电方式，内置大容量充电锂电池，满电状态下可连续工作10余小时，同时可外接车载电源蓄电。

25、仪器具有中英文切换功能，可满足出口要求。

26、高强度PVC工程塑料手提箱设计，坚固耐用，便于携带。

技术参数：

1.电源：交流220±22V直流12V+5V（仪器内置锂电池也可用车载电源）

2.功率：≤5W

3.量程及分辨率：0.001-9999

4.重复性误差：≤0.02%（0.0002，重铬酸钾溶液）

5.仪器稳定性：一个小时内显示数字无漂移（透光度测量）；两个小时内数字漂移不超过0.3%（0.003，透光度测量）、0.001（吸光度测量）。

6.线性误差：≤0.1%（0.001，硫酸铜检测）

7.灵敏度：红光≥4.5×10-5蓝光≥3.17×10-3绿光≥2.35×10-3橙光≥2.13×10-3

8.波长范围：红光：680±2nm;蓝光：420±2nm;绿光：510±2nm；橙光：590±4nm

9.PH值（酸碱度）：(1)测试范围：1～14（2）精度：0.01(3)误差：±0.1

10.含盐量（电导）：(1)测试范围：0.01%～1.00%(2)相对误差：±5%

11.土壤水分技术参数水分单位：﹪（g／100g）；含水率测试范围：0-100﹪；误差小于0.5%

12.显示屏分辨率：1024*600

13.抗震等级：IP65

14、仪器尺寸：48×34.5×22cm

15、主机净重：5.2kg

以松滋高标准农田建设案例：