我校学子研发数字孪生智能灌溉系统，虚实联动赋能智慧农业新变革

作者：每日干货分享

发布时间：2025-11-11 22:24:05 浏览量：1 0

屏幕方寸间

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田野阡陌上

真实农机们同步奔忙

当数字孪生照进沃野良田

当AI决策赋能春华秋实

一场智慧农业的变革

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屏幕之上，虚拟灌溉的小车顺着作物行进行移动；田埂之间，真实灌溉的车辆同步进行穿梭往来，无比精准地完成水肥相关作业。这便是我校学生团队所研发的数字化智能灌溉系统的日常运作情景。

凭借“数字孪生与AI决策”这样一种创新组合，针对2025年中国大学生工程实践与创新能力大赛，团队在其中的工程场景数字化赛项里，最终斩获了特等奖。

现今，这一套系统，于宁波北仑、以及海曙等地的农田，展开了试点工作，使得往昔“看天种地”的农户们，在逐渐地转变，成为了“智慧农场主”。

虚实联动：给农田造“数字分身”

对于农户来讲，“不在田间那就管不了田”以往可是老大难问题。作物的长势状况怎样、每日要浇多少水量，这些都需到现场去排查，一旦碰到下雨天或者有急事，农田管理便极易出现“掉链子”的情况。“要是农场主不在农场里，然而打开屏幕却能够实时管理农田那就好了。”项目负责人，身为数字媒体技术专业大四学生的钟俞航，说出了系统的最初那份构想。

基于此，团队运用建模软件构建温室场景，构建丘陵场景，构建果园场景等六大虚拟农业场景，配备交互模块，为农田打造了一个“数字孪生体”。

“数字虚拟等同的存在，恰似给耕地塑造出一个‘数字复制个体’。”担当指导系统设计研发工作的刘邦权教师这般描述，“我们构建的系统跟耕地上的装置呈现镜像同步情形，田地里农作物的生长态势、装置的运行状态，于屏幕之上均可即时瞧见”。

与此同时，团队运用物联网技术着手把沙盘跟系统里的“虚拟农田”予以连接起来，达成实时控制以及反馈结果。就在今年7月底的时候呗，团队在学校里边那个勤园农场搭建起了大棚展开实地实验，进而又一次验证了系统具备可行性。

攻克“延时”难关：100毫秒里的精准农业

如何保持数据传输的高速与稳定，曾是团队面临的一大难题。

出身于数字媒体技术专业的钟俞航、吴迪、陈嘉豪、祝昭策四位核心成员，一开始欠缺农业工程、自动化领域的知识，他们一方面向其他专业的学长学姐去请教，另一方面在刘邦权、张育斌等老师的指导之下学习跨学科的内容，一步步地啃下了“硬骨头”。

钟俞航回想起来，团队曾经尝试借助一种平常、快捷的传输办法去构建数据通道，然而这个协议很容易出现断联状况。“倘若灌溉设备接收不到‘停止’指令，那么就会持续浇水，从而导致水肥被浪费掉。在农业场景当中，这可是切实存在的‘致命问题’。”。

为此，团队持续摸索，展开多次尝试，最终寻觅到了解决办法，一方面对硬件模块予以升级，强化设备信号接收以及抗干扰能力，另一方面对通信协议加以优化。经过反复测试，达成系统数据稳定传输，并且把延迟控制在100毫秒以内，监控画面延迟不超过1秒。

还有一位指导老师张育斌，他进一步作出解释，说道，别小瞧那短短几秒的延时优化，它对于达成精准灌溉而言，实在是相当重要。要是存在延时，那么灌溉控制的准确性便会大幅降低，不管是水肥施加过多，还是供给不够，这都会对农作物的产量产生影响，而且过量施肥的话，还会致使环境遭受污染。张育斌这人呢，是数工学院的副院长，同时还是智慧农田领域的专家，他承担着指导团队应用场景部署以及硬件设计技术方面的工作。

依据沙盘模拟测算得出，跟传统人工灌溉相比较而言，此系统能够让水资源利用率提高35%，致使肥料浪费降低20%，使得作物健康状况提升18% 。

AI当“管家”：数据驱动，智能决策

单单只是光能够“看得见、控得准”，这绝对是远远不够的呀，那个团队竟然还给系统添加了一个AI“智能管家”呢，这个“智能管家”是接入了某种模型的，是使其依据田间的实时数据呀，为让农户获得推荐的最优的水肥配比以及灌溉量呀。

陈泓渊身为数工学院学工办主任讲述，AI所具备的“智慧”，是源自海量实地数据的积攒，学院暑期社会实践团队在这两年间，每年都会前往田间，于地里安装摄像头以及传感器，进而采集对应的相关信息，像土壤湿度、作物生长态势、病虫害图像等数据，将这些信息当做AI的“教材”，促使它逐步学会辨识病虫害的特征。

要加入系统的一个功能，是病虫害智能分析功能。张育斌补充说，以后系统运行起来，AI查看叶片照片后，能够判断作物是否生病、生了何种病，并且还将告知农户该使用什么药以及如何进行防治。

从此后长远的视角看出去，那团队后续时期会有的发力重点，依旧是集中瞄准投向在智能化这个方向上面。张育斌加以剖析陈述见解，其关键核心之处在于持续不间断地去精心雕琢打磨数据模型，其表述为： “ 将农户们所拥有的种植方面的经验融入进系统当中，然后再联合结合上数量巨大海量的农业数据，如此这般这个系统才能够更加契合贴近农户实际的使用需求。 ” 要使得数字化灌溉能够真正切实地帮到农户，让他们省心，让他们省力，进而达成实现获取到更好的种植收益，这正是那一支团队的初心以及目标所在。

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