中国农业年用水量超过3600亿立方米,占全国用水总量的60%以上。尽管近年来我国在大中型灌区的配套续建与节水改造方面取得了显著进展,但是相比农业水利用率高达90%的以色列,我国农业用水效率仍有巨大提升空间。
以色列拥有如此高的农业用水效率,一方面是较为成熟的滴灌技术,另一方面则要归功于其发达的数字灌溉系统。
随着高新技术的应用,新的物联网产品不断推出,以节水灌溉为基础的高效灌溉技术开始步入数字化时代。积木易搭针对农业领域推出数字灌区解决方案,综合运用数字孪生、三维建模、大数据、物联网等技术,为农业生产提供了一整套数据支撑、可视化的决策支持工具,全面提升灌区管理水平。
#1 方案优势 灌区全方位展示管理 01 三维可视化模型,1:1还原场景, 直观展示灌区状态 02 实时记录和显示预警信息, 及时响应灌区存在问题 03 结合感知数据,深度赋能农业生产活动 04 打造精细化的农业生产管理体系, 实现全面覆盖、多维度互联和高度智能化
#2 建设思路 从实体到虚拟再回归实体 数字灌区解决方案围绕数字孪生的三个核心理念“全生命周期”、“实时”、“双向”,通过三维模型,三维动画,数据图表,实时视频等要素,打造具有交互功能的数字孪生灌区,实现了对管理灌区的图形化管理和展示,实现从实体到虚拟,再回归实体的循环过程。 数字灌区的物联网感知体系涵盖天、空、地立,利用智能终端与互联网相结合方法,实施取水、输水、供水、灌溉、排水、防洪、水资源管理以及田间高效用水等自动控制系统,实现自动优化处理、集中控制、无人值守。 由物联网感知体系提供数据接口,积木易搭为灌区搭建数字孪生平台,充分利用三维模型,三维动画,数据图表,实时视频等功能,打造灌区数字孪生平台,强化了灌区预报、预警、数据展示及分析功能,有效支撑了配置灌区工业、农业和生态水源资源业务管理,提高灌区数字化水平。 #3 案例展示 动态数字孪生灌区 这里以小开河灌溉实验站,位山实验站灌溉管理平台为例,展示一个具备交互功能的动态化数字孪生灌区三维场景,是如何实现对灌区的全方位管理。 1. 交互与展示模块
积木易搭结合自身的3D数字化能力,对灌区内外部环境进行三维重构,将整个园区环境纳入一屏之中,实时展示了从物理传感器返回的各类数据,包括天气,土壤,水文,以及泵站闸门状态等。为管理者提供全面实时的概览和操作视图,即便没有技术基础的人,也可以一览无余地了解灌区环境及动向,快速上手操作。 在概览视图中,用户可以实现拖动、点击、放大等互动操作,点击即可查看指定区域。以案例中的坑区场景为例,允许用户通过选择特定地块,实现视角的自动切换和高亮显示。灌溉设置功能则提供了灵活的灌溉方案配置,用户可以根据需要选择定时或定量灌溉,并可通过摄像头直观了解灌溉情况。 应用场景 场景点选展示 选择场景中的某个地块,高亮显示并自动进入该场景范围。 设备交互 以灌溉为例,通过定时/定量设置灌溉动作,播放灌溉动画示意,并查看灌溉情况。 场景还原 还原不同区域真实场景,实时显示环境、设备数值,以及远程控制设备。
2. 环境监测 根据部署在灌区的物理传感器数据,面板中直接展示灌区实时温湿度、风速风向、气压、照度等实地参数,同时还可接入当地气象信息,显示未来5天的气象情况,帮助客户提前规划农业活动。 此外,根据不同项目的需求,所展示的模块可按客户需求定制。比如项目中的土壤监测功能,可监控多层土壤的湿度、温度和营养水平,为作物生长提供精确的土壤条件信息。虫情监测功能,可以追踪害虫活动,为害虫防控提供决策支持。 针对灌区中出现的突发事件,比如虫情、水灾、设备故障等,通过预警与通知功能,及时实时记录和显示预警信息,未处理的预警信息会实时显示到首页,确保用户能够及时响应潜在的问题。 应用场景 信息预警 记录预警信息,实时显示未处理的预警,支持查询和标记处理状态。 气象预报 接入当地气象信息,实时显示未来5天的天气情况。 环境监测 实时显示水文、虫情、土壤等各项参数。
3. 设备与资产管理
设备与资产管理功能,直观展示设备数量和状态,设备运行状态一目了然。以泵房场景为例,电磁阀开关可显示水路循环动画示意,实时显示当前流量、PH/EC等数值,还可远程控制各类阀门、搅拌、泵的开关。 用户可以根据自己的需求选择时间和设备类别进行查询,系统将数据以曲线图的形式展示,甚至支持多种格式的数据导出。实验仪器信息管理功能则为用户提供了一个全面的设备状态和使用情况记录系统,支持文件的上传和导出,确保了信息的完整性和可追溯性。 应用场景 设备情况 设备数量及预警信息直观显示。 数据采集与分析 实时显示多项设备数据,记录并形成曲线图,支持数据查询和导出。 实验仪器信息 记录仪器信息,支持设备状态、存放地点及外借情况的查询和文件管理。
4. 视频与视觉监控
结合遍布在灌区之中的摄像头,在数字孪生面板上,直观显示各摄像头的工作状态和位置,不同的图标代表了不同的灌区设备,摄像头图标表示该位置是有监控摄像头存在,可实时观测所选地块,直观了解作物生长情况。 应用场景 视频监控 可下拉选择摄像头,实时观测区域内作物情况。 监控位置 摄像头图标表示该位置是有监控摄像头存在,可直接点选指定地块。 灌区高质量发展是实现农田水利现代化的首要任务,推进现代化灌区建设是实现灌区高质量发展的必由之路。依托多年智慧水利建设经验,积木易搭已为多处灌区成功实施了灌区信息化项目。 未来,积木易搭将持续发挥自身优势,加强智慧灌区业务研发,不断将产品及服务做细、做精、做专,用先进的理念、持续推动信息化的管理手段,将传统灌区向现代化灌区转变!