什么是數(shù)字孿生？如何開(kāi)啟智慧農(nóng)業(yè)新時(shí)代？
20世紀(jì)中葉以來(lái)，微電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)、信息、人工智能等高新技術(shù)迅猛發(fā)展，在此背景下，數(shù)字孿生概念應(yīng)運(yùn)而生。
?數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反應(yīng)相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程，它代表了一種虛擬仿真技術(shù)，通過(guò)建立數(shù)字模型和傳感器來(lái)捕獲產(chǎn)品的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化。
首先，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。通過(guò)數(shù)字孿生的建模和數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)時(shí)了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況、土壤養(yǎng)分含量、病蟲(chóng)害的發(fā)生情況等，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行精確的施肥、灌溉和植物保護(hù)等操作，從而提高農(nóng)作物的生長(zhǎng)質(zhì)量和產(chǎn)量，降低農(nóng)藥和化肥使用量，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。
其次，數(shù)字孿生在農(nóng)機(jī)智能化進(jìn)程中亦扮演著舉足輕重的角色。例如，我們可利用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行虛擬測(cè)試，優(yōu)化其設(shè)計(jì)與作業(yè)流程，提升其工作效率與性能表現(xiàn)，減少機(jī)械故障與能源消耗。此外，數(shù)字孿生還能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)測(cè)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，確保農(nóng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，數(shù)字孿生還可以在農(nóng)產(chǎn)品溯源和食品安全方面發(fā)揮重要的作用。通過(guò)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化建模與記錄，我們能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的全程追蹤與溯源，確保農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)與安全可追溯。同時(shí)，數(shù)字孿生還能對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸與儲(chǔ)存過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控與管理，降低農(nóng)產(chǎn)品的損耗與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提升農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
然而，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化，數(shù)字孿生仍需克服一系列挑戰(zhàn)。首要問(wèn)題在于數(shù)據(jù)的采集與共享。數(shù)字孿生需要海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)支持其建模與分析過(guò)程，但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的采集與共享仍面臨諸多困難，如偏遠(yuǎn)農(nóng)田或網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)的數(shù)據(jù)采集難題。其次，技術(shù)應(yīng)用的推廣與普及亦是一大難題。數(shù)字孿生作為一項(xiàng)尖端技術(shù)，需要專業(yè)的人才與設(shè)備來(lái)支撐其運(yùn)行，而當(dāng)前在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字孿生的應(yīng)用仍處于起步階段，其推廣與普及尚需時(shí)日與投入。
總之，數(shù)字孿生作為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化的關(guān)鍵，具有重要的意義和潛力。通過(guò)數(shù)字孿生的建模和分析，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理、農(nóng)機(jī)智能化和農(nóng)產(chǎn)品溯源等功能，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。然而，數(shù)字孿生在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還面臨一些調(diào)整，需要專業(yè)的人才和設(shè)備的支持，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集和共享，需要加大宣傳和推廣力度。
