一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
隨著現(xiàn)代園藝生產(chǎn)、觀光園藝、休閑園藝等園藝企業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)花卉、園藝類(lèi)技術(shù)人才的需求將越來(lái)越大。而相對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培育卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，人才缺口較大，特別是能干脆上崗的高級(jí)技能型人才嚴(yán)峻短缺，制約了區(qū)域內(nèi)花卉、園藝產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步快速發(fā)展。花卉、園藝學(xué)領(lǐng)域近年迎來(lái)技術(shù)革新，傳統(tǒng)種植方式正被智能化手段改造。通過(guò)構(gòu)建物理花卉、園藝環(huán)境的虛擬鏡像，實(shí)現(xiàn)全生命周期的精準(zhǔn)監(jiān)控與智能決策，這項(xiàng)技術(shù)正推動(dòng)園藝產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、智能化方向快速發(fā)展。
數(shù)字孿生(Digital Twin)是指通過(guò)數(shù)字化手段，在虛擬空間中創(chuàng)建物理實(shí)體、系統(tǒng)或流程的精確復(fù)制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的實(shí)時(shí)交互與同步?。這一概念最早由Michael Grieves教授在2002年提出，最初應(yīng)用于制造業(yè)的產(chǎn)品生命周期管理，后逐漸擴(kuò)展到花卉、園藝等領(lǐng)域?。
花卉、園藝領(lǐng)域，數(shù)字孿生系統(tǒng)通過(guò)?多維數(shù)據(jù)融合?和?虛實(shí)交互?技術(shù)，將植物生長(zhǎng)環(huán)境、生理狀態(tài)和栽培過(guò)程全面數(shù)字化。智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反映園藝作物的生長(zhǎng)狀況，預(yù)測(cè)生長(zhǎng)趨勢(shì)，并優(yōu)化管理決策，實(shí)現(xiàn)從"經(jīng)驗(yàn)種植"到"數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)"的轉(zhuǎn)變。數(shù)字孿生技術(shù)的核心價(jià)值在于其?實(shí)時(shí)性?、?預(yù)測(cè)性?和?交互性?。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)相比，數(shù)字孿生不僅采集和展示數(shù)據(jù)，更能通過(guò)虛擬仿真提前預(yù)判問(wèn)題，形成優(yōu)化方案反饋到物理世界?。
智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）、傳感器技術(shù)及自動(dòng)化設(shè)備的智能化園藝管理平臺(tái)，專(zhuān)注于家庭花園、公共綠化、商業(yè)溫室等場(chǎng)景的植物養(yǎng)護(hù)與環(huán)境調(diào)控。其核心目標(biāo)是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)的最優(yōu)化管理，提升觀賞性、節(jié)約資源（水、肥、能源），并降低人工維護(hù)成本。
二、系統(tǒng)組成
(1)數(shù)據(jù)采集層
環(huán)境傳感器（溫濕度、光照、CO?等）、植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、土壤監(jiān)測(cè)傳感器、圖像采集設(shè)備等；
(2)數(shù)據(jù)傳輸層
物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、云平臺(tái)接入；
(3)數(shù)字孿生模型
3D環(huán)境建模、園藝大田、園藝大棚、植物生長(zhǎng)模擬、環(huán)境動(dòng)態(tài)仿真、預(yù)測(cè)分析模型；
(4)應(yīng)用服務(wù)層
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、智能決策支持、自動(dòng)化控制、可視化展示。
三、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：
(1) 精準(zhǔn)種植管理：通過(guò)數(shù)字孿生模型優(yōu)化光照、溫度等參數(shù)，基于生長(zhǎng)仿真動(dòng)態(tài)調(diào)整溫室環(huán)境，縮短培育周期并提升開(kāi)花率等；數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)ɑ堋@藝種植過(guò)程中的各種情況進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。無(wú)論是天氣變化對(duì)花卉、園藝植物生長(zhǎng)的影響，還是病蟲(chóng)害的發(fā)生趨勢(shì)，都可以提前得知。這使得種植者有足夠的時(shí)間采取措施進(jìn)行干預(yù)，避免損失的發(fā)生。例如，在暴雨來(lái)臨前，可以提前做好園藝大田等的排水工作，防止花卉、園藝植株受澇；在病蟲(chóng)害爆發(fā)初期，及時(shí)進(jìn)行防治，將病蟲(chóng)害控制在萌芽狀態(tài)。
(2) 優(yōu)化資源，成本控制：通過(guò)精準(zhǔn)管理降低水肥浪費(fèi)；通過(guò)對(duì)數(shù)字孿生模型的分析，可以更加合理地配置資源。精準(zhǔn)的施肥、灌溉建議可以避免資源的浪費(fèi)，提高肥料和水資源的利用效率。同時(shí)，根據(jù)模型的預(yù)測(cè)，合理安排勞動(dòng)力，在農(nóng)忙時(shí)節(jié)提前做好人員調(diào)配，確保各項(xiàng)農(nóng)事操作能夠及時(shí)、高效地完成，降低人力成本。
(3) 提高品質(zhì)：由于能夠精準(zhǔn)控制園藝生長(zhǎng)的環(huán)境條件和管理措施，數(shù)字孿生技術(shù)有助于提高花卉、園藝的品質(zhì)。植物、花朵、植物造型等大小均勻，植物生長(zhǎng)狀態(tài)更好，更穩(wěn)定。高品質(zhì)的花卉、園藝作品在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力，能夠 。
(4) 決策支持：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型輔助管理者制定科學(xué)策略。土壤決策管理、灌溉決策管理、病蟲(chóng)害防治決策、修建決策等。
(5) 知識(shí)傳承與經(jīng)驗(yàn)積累：數(shù)字孿生模型記錄了花卉、園藝植物種植的全過(guò)程數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于新入行的種植者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)寶貴的學(xué)習(xí)資源。他們可以通過(guò)查看模型的歷史數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果，快速了解各種植物種植的關(guān)鍵要點(diǎn)和最佳實(shí)踐。同時(shí)，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的種植者，數(shù)字孿生技術(shù)也可以幫助他們總結(jié)和完善自己的種植經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高種植水平。
四、智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)
打開(kāi)“智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)”，打開(kāi)數(shù)據(jù)采集數(shù)字孿生通道。
五、功能介紹
（一）主界面
園藝大田、園藝大棚數(shù)據(jù)查看；
（二）園藝大田
1.移動(dòng)平移灌溉地塊
移動(dòng)平移灌溉地塊：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹移動(dòng)平移灌溉地塊的基本信息。
移動(dòng)平移灌溉地塊共建設(shè)4塊，配備4輛噴灌車(chē)。支持對(duì)控制移動(dòng)平移灌溉地塊多輛噴灌車(chē)的重置、流量開(kāi)度、開(kāi)啟/暫停、時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
2.大型噴灌地塊
大型噴灌地塊：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹大型噴灌地塊的基本信息。
大型噴灌地塊共配備5個(gè)噴灌頭。支持對(duì)大型噴灌地塊噴灌頭的流量開(kāi)度、開(kāi)啟/關(guān)閉、時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
3.吊掛式噴灌地塊
吊掛式噴灌地塊：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹吊掛式噴灌地塊的基本信息。
吊掛式噴灌地塊共有2塊。支持對(duì)2個(gè)吊掛式噴灌地塊的流量開(kāi)度、開(kāi)啟/關(guān)閉、時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
4.微噴灌溉地塊
微噴灌溉地塊：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹微噴灌溉地塊的基本信息。
支持對(duì)微噴灌溉地塊微噴組的流量開(kāi)度、開(kāi)啟/暫停、時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
5.滲灌地塊
滲透地塊：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹滲透地塊的基本信息。
滲灌地塊共有4個(gè)滲灌組，支持對(duì)4個(gè)滲灌組的流量開(kāi)度、開(kāi)啟/暫停、時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
6.水肥一體機(jī)
水肥一體機(jī)：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹水肥一體機(jī)的基本信息。
支持對(duì)水肥一體機(jī)的總流量、瞬時(shí)流量、PH值、EC值、開(kāi)啟、灌溉時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行操作。
（三）園藝大棚
園藝大棚包含塑料大棚和玻璃大棚。其中塑料大棚搭建8個(gè)，玻璃大棚搭建一個(gè)。
1.塑料大棚
塑料大棚：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹塑料大棚的基本信息。
塑料大棚室內(nèi)
塑料大棚共建設(shè)8個(gè)，支持控制塑料大棚的通風(fēng)、補(bǔ)光、噴灌、噴灌開(kāi)度等操作。
2.玻璃大棚
玻璃大棚：文字/語(yǔ)音兩種方式向用戶介紹玻璃大棚的基本信息。
玻璃大棚室內(nèi)
支持控制玻璃大棚通風(fēng)、補(bǔ)光、遮光、噴灌、噴灌開(kāi)度、保溫、設(shè)置溫度、查看當(dāng)前溫度等操作。
（四）DCS
DCS控制系統(tǒng)：支持對(duì)塑料大棚、玻璃大棚、移動(dòng)平移灌溉、大型噴灌、吊掛式噴灌、微噴、滲灌、氣象站、水源設(shè)施的控制與查看等設(shè)置。
? 滲灌
支持對(duì)4組滲灌設(shè)備的遠(yuǎn)程設(shè)置。主要設(shè)置信息如下圖所示，
支持查看設(shè)備報(bào)警信息。
（五）重置鳥(niǎo)瞰
當(dāng)視角停留在鳥(niǎo)瞰狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的操作移動(dòng)視角和方位，隨后想要回到鳥(niǎo)瞰初始視角時(shí)點(diǎn)擊“重置鳥(niǎo)瞰”，即回到初始視角。
（六）原理圖
遠(yuǎn)程控制園藝大田、園藝大棚原理圖。
水源到噴灌設(shè)備的整個(gè)路線等。
（七）無(wú)人機(jī)灑藥
? 操作提示
根據(jù)操作提示，完成無(wú)人機(jī)灑藥作業(yè)。
請(qǐng)創(chuàng)建您的飛行任務(wù)
請(qǐng)選擇無(wú)人機(jī)
請(qǐng)選擇使用的農(nóng)藥
請(qǐng)選擇起飛點(diǎn)，
請(qǐng)選擇地面控制點(diǎn)，
請(qǐng)規(guī)劃航線設(shè)置航線參數(shù)，（鳥(niǎo)瞰模式下設(shè)置）
開(kāi)始任務(wù)，參數(shù)設(shè)置
地面視角查看無(wú)人機(jī)作業(yè)
航測(cè)數(shù)據(jù)，任務(wù)完成，可到處該任務(wù)結(jié)果，可刪除該任務(wù)結(jié)果。
（八）時(shí)間切換
24小時(shí)切換時(shí)間
（九）季節(jié)切換
春、夏、秋、冬四季變化。
系統(tǒng)結(jié)合天氣季節(jié)數(shù)據(jù)自動(dòng)變化整體場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)晝夜交替場(chǎng)景和天氣變化，同時(shí)包含雨、雪、霧天等不同的天氣狀況。
（十）鳥(niǎo)瞰/地面漫游
鳥(niǎo)瞰視角：鳥(niǎo)瞰漫游視角。
地面視角：地面漫游視角。
（十一）返回主界面
返回到智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)主界面。
