贵州省岑巩县杂交水稻制种已有40余年，常年种植面积4万余亩，每年可向市场提供优质水稻良种800万公斤。与往年不同的是，今年是贵州省岑巩县第一次真正落地应用由电子科技大学研发的“天空地一体化水稻农情监测”系统。
近日，通过该校资源与环境学院科研团队在岑巩县国家级杂交水稻种子生产基地配备的大数据“智慧管家”，农业生产基地的景象经卫星遥感、视频监控等方式被传送到了千里之外的成都。而且，“天空地一体化水稻农情监测”系统不仅可以从遥感图上看到不同农作物的种植分区，当地的气象、水稻种植等详细数据也能够实时传送，形成了可视化的水稻种植“决策参考图”。
把农业大数据接入“智慧管家”
2018年上半年，电子科技大学资源与环境学院何彬彬团队获批立项了国家重点研发计划课题，围绕华南、西南8省市水稻药肥精准施用开展大数据集成示范及应用研究。为将研究成果落地，2019年，电子科技大学与该校定点扶贫县——岑巩县签署校地协议，在当地国家级杂交水稻种子生产基地启动“天空地一体化水稻农情监测”系统建设。
“项目从最初立项到‘实战’近3年时间，突破了因跨学科交叉研究而导致的涉及专业知识面广、缺乏可供参考的成熟方案等技术瓶颈。”何彬彬说。
为收集一手监测数据，何彬彬团队30多人次先后赴岑巩县开展实地调研、现场作业和野外实验，研发了核心算法，搭建起硬件平台。通过在田间地头安装物联网设备，把气象监测、苗情监测、病虫监测等相关数据全部接入到大数据系统中。为了提高水稻农情监测的精度，团队还获取了卫星遥感数据，用无人机对稻田进行了大面积“扫描”。
“把卫星遥感、无人机遥感、地面多源遥感和稻田物联网数据相结合，就形成了从卫星到地面、从宏观到微观的全方位、实时化的水稻农情监测系统。”何彬彬说，经过集成测试，该项目一期于2019年10月顺利通过鉴定验收。
细查水稻的全周期“生长曲线”
这套农业生产“最强大脑”有哪些用武之地？记者了解到，该系统拥有华南、西南8省市近20年来的水稻农情数据库，研发团队通过算法分析这些数据，可以得知“健康水稻”的全周期“生长曲线”。以此为样本和标尺，系统在接收稻田内即时产生的监测数据之后，就会自动计算、比对，及时为农技人员或农民提供预警。
研发团队成员李世华教授表示，结合卫星遥感和无人机遥感，就可以进行大面积的监测，哪里“营养过剩”或“营养不良”一目了然。他举例说，以往农作物营养“过剩”或“不良”到什么程度，很难量化描述。现在用高光谱成像仪、植株营养素分析仪等仪器监测并经过平台的智能计算，可以看到水稻营养的准确数值，为精准施肥提供依据。
研究团队成员周纪教授表示，通过大数据农情监测系统，可以使施肥做到不多不少刚刚好，既确保水稻产量，又保护绿水青山，实现农业绿色发展、可持续发展。
病虫害难逃遥感数据“围追堵截”
“晚上稻田里亮起灯来，昆虫会被灯光吸引，扑向光源被杀死；虫情测报灯会自动拍照识别虫害类别、计算虫害的‘密度’，判断虫害隐患和发展趋势；摄像头可以定时给稻田拍照识别是否有害虫危害。”研究团队成员张宏国说，在该系统背后一些新型的监测分析设备正用于科学、量化的虫害防治。
“没有一片稻田是绝对安全的‘孤岛’，病虫害防治更需要大片区协同。”张宏国说，在新系统中团队可以通过遥感数据，更大范围地判断病虫害的受灾面积，并能预测病虫害的扩散趋势，加强病虫害防治的协同联动。同时，系统还可对区域水稻的抗药性和农药残留进行诊断，为精准施药提供科学依据。
诊断“病情”之后，系统还会贴心地推荐相应的“医生”——专业化的农资农技公司，并提供相应的联系方式，方便农民联系技术人员用无人机精准施药，既节省成本，又提高效率。目前，研究团队已经针对不同用户的特点，开发了网页版、APP版、微信公众号等不同类型的终端产品，用户用手机就可以十分便捷地使用这套系统。
“如果用户都能熟练使用，在田间随时用手机拍照上传系统，每位用户就相当于一个‘地面移动监测站’。”何彬彬说，大数据系统有一个特点，就是用户越多地使用它，就能积累更多的样本数据，能让系统变得更聪明、决策更科学、判断更准确，未来希望这套系统在华南、西南8省市乃至全国范围内广泛应用。
