本文來自智慧城市網(wǎng)。
智慧農(nóng)業(yè)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運(yùn)用傳感器和軟件通過移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。數(shù)字孿生作為一種新型數(shù)字化技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)。數(shù)字孿生技術(shù)通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)字化建模和仿真，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能化、高效化、可持續(xù)化。
那么，數(shù)字孿生應(yīng)用在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域從哪入手呢？
首先，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化建模開始，數(shù)字孿生技術(shù)可以通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化建模，將實(shí)際生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)和控制。通過數(shù)字孿生技術(shù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以更加精準(zhǔn)地掌握作物生長過程中的各種變量，如土壤溫度、濕度、養(yǎng)分等，從而對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和作物品質(zhì)。同時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)還可以提供全方位的決策支持，幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者制定更加科學(xué)、合理的生產(chǎn)計(jì)劃和策略。
其次，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的智能化控制中，數(shù)字孿生技術(shù)可以將物理世界中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的智能化控制。通過對(duì)生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥、精準(zhǔn)澆水、精準(zhǔn)防治病蟲害等，從而提高生產(chǎn)效率和作物品質(zhì)。同時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)還可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和模擬預(yù)測(cè)，對(duì)未來的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供更加科學(xué)、可靠的決策支持。
第三，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程化監(jiān)測(cè)方面，系統(tǒng)可以通過手機(jī)、計(jì)算機(jī)等信息終端向管理者推送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用保證溫室大棚內(nèi)環(huán)境適宜作物生長實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理。通過實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動(dòng)控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備。
下面，來看幾個(gè)數(shù)字孿生技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的幾個(gè)具體應(yīng)用
1)智能感知環(huán)境
智能感知系統(tǒng)其主要功能是通過溫濕度、光照、溫度、濕度等對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物理場(chǎng)景的各個(gè)要素進(jìn)行實(shí)時(shí)感測(cè)、監(jiān)控和反饋，實(shí)現(xiàn)全局和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的數(shù)據(jù)源，為農(nóng)業(yè)智能決策提供依據(jù)。
2)數(shù)字育種智慧栽培
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集設(shè)備采取傳統(tǒng)硬盤讀寫傳輸方式普遍讀寫慢、效率低、在線查看分析困難等問題。農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)通過全面的深度感知、實(shí)時(shí)傳輸和交換、快速計(jì)算處理和高級(jí)分析建模，實(shí)現(xiàn)植物表型性狀的實(shí)時(shí)分析和表型平臺(tái)的智能控制，提供及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的育種栽培技術(shù)支持。
3)基于數(shù)字孿生的農(nóng)技教育培訓(xùn)
信息化時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)或遠(yuǎn)程教育打破了傳統(tǒng)知識(shí)獲取的時(shí)空界限，卻難以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)場(chǎng)景在虛實(shí)空間的交互反饋，且存在諸如推送知識(shí)精度不高、與學(xué)習(xí)者的匹配度不足等問題。將數(shù)字孿生技術(shù)用于農(nóng)技教育培訓(xùn)上，農(nóng)戶可以在真實(shí)的農(nóng)作場(chǎng)景中接受遠(yuǎn)程農(nóng)技培訓(xùn)，并且沉浸體會(huì)不同情境下農(nóng)技措施對(duì)作物生產(chǎn)狀況的影響，提高農(nóng)戶學(xué)習(xí)接收先進(jìn)農(nóng)技積極性的同時(shí)，幫助農(nóng)戶有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
4)智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人
通過引入遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，將數(shù)字孿生技術(shù)用于機(jī)器人環(huán)境的虛擬化，可以優(yōu)化機(jī)器人應(yīng)用過程，降低成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。通過模擬和遠(yuǎn)程操作，在數(shù)字孿生系統(tǒng)中對(duì)機(jī)器人和環(huán)境之間的各種交互進(jìn)行建模，可以提高機(jī)器人性能，并降低最終產(chǎn)品成本。
5)衛(wèi)星智能預(yù)測(cè)天氣
農(nóng)業(yè)管理當(dāng)中天氣情況是重要的指標(biāo)，通過數(shù)字孿生系統(tǒng)可以提前預(yù)測(cè)出未來48小時(shí)內(nèi)的天氣狀況，精準(zhǔn)預(yù)報(bào)可以提前預(yù)防自然災(zāi)害，減少災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，精準(zhǔn)對(duì)接出農(nóng)業(yè)對(duì)氣象的需求。
結(jié)語：數(shù)字孿生技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，將成為智慧農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)支撐和發(fā)展方向，有利于將人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，更助力農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和綠色發(fā)展。
