傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，作物的灌溉、施肥、施藥，都依靠農(nóng)民憑經(jīng)驗(yàn)操作，這不但會(huì)造成作業(yè)效率低下、肥水藥的嚴(yán)重浪費(fèi)，還使得農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與安全難以保證。我國(guó)農(nóng)業(yè)用水利用率僅為51%，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的三分之二；畝均施肥量是美國(guó)的2.6倍，農(nóng)藥利用率僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的五分之三。
“實(shí)施按需施用、精準(zhǔn)管理的數(shù)字化農(nóng)業(yè)是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。”浙江大學(xué)生物系統(tǒng)自動(dòng)化與信息技術(shù)研究所的何勇教授介紹說(shuō)，“為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要突破兩大技術(shù)瓶頸：一是如何準(zhǔn)確快速獲知作物生長(zhǎng)狀態(tài)和實(shí)際需求，二是如何根據(jù)作物實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管理。”
何勇教授及其團(tuán)隊(duì)多年來(lái)致力于數(shù)字化農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究。自2004年起，在國(guó)家863計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，經(jīng)過(guò)近十年攻關(guān)，建立了植物-環(huán)境信息快速感知與物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)了與之配套的系列裝備，攻克了農(nóng)田信息快速感知、穩(wěn)定傳輸和精準(zhǔn)管控三大關(guān)鍵技術(shù)難題。
快測(cè)
是要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化農(nóng)業(yè)與精準(zhǔn)化管理，首先要快速獲取植物-環(huán)境信息。
項(xiàng)目提出了從作物葉片、個(gè)體、群體三個(gè)尺度開(kāi)展生命信息快速獲取方法研究的新思路；揭示了特征電磁波譜與植物養(yǎng)分、生理變化的響應(yīng)機(jī)理和耦合關(guān)系，自主研制了便攜式植物養(yǎng)分無(wú)損快速測(cè)定儀和植物生理生態(tài)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；率先提出了植物真菌病害早期四階段診斷方法，實(shí)現(xiàn)了典型病害侵入和感病初期的早期快速診斷。
對(duì)植物信息的獲取，項(xiàng)目還研發(fā)了土壤多維水分快速測(cè)量?jī)x和不同監(jiān)測(cè)尺度的墑情監(jiān)測(cè)網(wǎng)；發(fā)明了非侵入式快速獲取土壤三維剖面鹽分連續(xù)分布的方法與裝置；研發(fā)了土壤養(yǎng)分野外光譜快速測(cè)試技術(shù)與儀器。
穩(wěn)傳
針對(duì)農(nóng)業(yè)復(fù)雜環(huán)境下無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)低能耗、低成本、穩(wěn)定傳輸?shù)男枨?，?xiàng)目發(fā)明了主動(dòng)誘導(dǎo)式低功耗自組網(wǎng)與消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制的異步休眠網(wǎng)絡(luò)通信方法，解決了農(nóng)業(yè)信息的低功耗與遠(yuǎn)程傳輸問(wèn)題；提出了網(wǎng)絡(luò)局部重組與越級(jí)路由維護(hù)算法，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障自診斷和自修復(fù)，解決了野外節(jié)點(diǎn)故障或植物生長(zhǎng)與設(shè)施對(duì)無(wú)線信號(hào)干擾導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)局部癱瘓的難題，提高了無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，單點(diǎn)傳輸距離由500米提高到5000米。
智控
在植物-環(huán)境信息即時(shí)獲取并穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上，項(xiàng)目研發(fā)了植物生長(zhǎng)智能化管理協(xié)同控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。何勇介紹說(shuō)，系統(tǒng)可以根據(jù)植物環(huán)境的成長(zhǎng)需要，實(shí)現(xiàn)信息的全自動(dòng)獲取和溫室的全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了肥、水、藥的精準(zhǔn)管理和溫室協(xié)同智能調(diào)控，大大節(jié)省了人力和肥力，取得很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
項(xiàng)目還研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)工廠化水稻育秧催芽智能調(diào)控裝備和設(shè)施果蔬質(zhì)量安全控制管理系統(tǒng)，提出并開(kāi)發(fā)了農(nóng)產(chǎn)品原產(chǎn)地包裝防偽標(biāo)識(shí)生成方法及系統(tǒng)，提高了質(zhì)量安全溯源的可控性、防偽性和安全性。
經(jīng)過(guò)近十年的研究，項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專利36項(xiàng)，實(shí)用新型20項(xiàng)，軟著16項(xiàng)，在頂級(jí)期刊發(fā)表論文105篇，出版著作教材9部。開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)及設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，部分產(chǎn)品出口美國(guó)、越南、孟加拉國(guó)等國(guó)家。近三年在浙江、北京、黑龍江等20多個(gè)省市推廣應(yīng)用，覆蓋了糧油、果蔬和花卉等多種農(nóng)作物，累計(jì)培訓(xùn)農(nóng)技人員1萬(wàn)余人次，累計(jì)推廣面積728.3萬(wàn)畝，累計(jì)新增產(chǎn)值28.5億元，取得了顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步。
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（文 夏平/攝影 盧紹慶）
