一、系統(tǒng)簡介
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，對花卉、園藝類技術人才的需求將越來越大。而相對專業(yè)技術人才的培育卻遠遠落后其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，人才缺口較大，特別是能干脆上崗的高級技能型人才嚴峻短缺，制約了區(qū)域內(nèi)花卉、園藝產(chǎn)業(yè)的進一步快速發(fā)展?；ɑ?、園藝學領域近年迎來技術革新，傳統(tǒng)種植方式正被智能化手段改造。通過構建物理花卉、園藝環(huán)境的虛擬鏡像，實現(xiàn)全生命周期的精準監(jiān)控與智能決策，這項技術正推動園藝產(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)是指通過數(shù)字化手段，在虛擬空間中創(chuàng)建物理實體、系統(tǒng)或流程的精確復制，實現(xiàn)現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的實時交互與同步?。這一概念最早由Michael Grieves教授在2002年提出，最初應用于制造業(yè)的產(chǎn)品生命周期管理，后逐漸擴展到花卉、園藝等領域?。
花卉、園藝領域，數(shù)字孿生系統(tǒng)通過?多維數(shù)據(jù)融合?和?虛實交互?技術，將植物生長環(huán)境、生理狀態(tài)和栽培過程全面數(shù)字化。智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠?qū)崟r反映園藝作物的生長狀況，預測生長趨勢，并優(yōu)化管理決策，實現(xiàn)從"經(jīng)驗種植"到"數(shù)據(jù)驅(qū)動"的轉變。數(shù)字孿生技術的核心價值在于其?實時性?、?預測性?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)，更能通過虛擬仿真提前預判問題，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）、傳感器技術及自動化設備的智能化園藝管理平臺，專注于家庭花園、公共綠化、商業(yè)溫室等場景的植物養(yǎng)護與環(huán)境調(diào)控。其核心目標是通過實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和精準控制，實現(xiàn)植物生長的最優(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）、植物生長監(jiān)測設備、土壤監(jiān)測傳感器、圖像采集設備等；
(2)數(shù)據(jù)傳輸層
物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡、邊緣計算節(jié)點、云平臺接入；
(3)數(shù)字孿生模型
3D環(huán)境建模、園藝大田、園藝大棚、植物生長模擬、環(huán)境動態(tài)仿真、預測分析模型；
(4)應用服務層
遠程監(jiān)控系統(tǒng)、智能決策支持、自動化控制、可視化展示。
三、系統(tǒng)優(yōu)勢
智慧花卉園藝數(shù)字孿生系統(tǒng)優(yōu)勢：
(1) 精準種植管理：通過數(shù)字孿生模型優(yōu)化光照、溫度等參數(shù)，基于生長仿真動態(tài)調(diào)整溫室環(huán)境，縮短培育周期并提升開花率等；數(shù)字孿生技術能夠?qū)ɑ?、園藝種植過程中的各種情況進行精準預測。無論是天氣變化對花卉、園藝植物生長的影響，還是病蟲害的發(fā)生趨勢，都可以提前得知。這使得種植者有足夠的時間采取措施進行干預，避免損失的發(fā)生。例如，在暴雨來臨前，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；在病蟲害爆發(fā)初期，及時進行防治，將病蟲害控制在萌芽狀態(tài)。
(2) 優(yōu)化資源，成本控制：通過精準管理降低水肥浪費；通過對數(shù)字孿生模型的分析，可以更加合理地配置資源。精準的施肥、灌溉建議可以避免資源的浪費，提高肥料和水資源的利用效率。同時，根據(jù)模型的預測，合理安排勞動力，在農(nóng)忙時節(jié)提前做好人員調(diào)配，確保各項農(nóng)事操作能夠及時、高效地完成，降低人力成本。
(3) 提高品質(zhì)：由于能夠精準控制園藝生長的環(huán)境條件和管理措施，數(shù)字孿生技術有助于提高花卉、園藝的品質(zhì)。植物、花朵、植物造型等大小均勻，植物生長狀態(tài)更好，更穩(wěn)定。高品質(zhì)的花卉、園藝作品在市場上更具競爭力，能夠 。
(4) 決策支持：基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型輔助管理者制定科學策略。土壤決策管理、灌溉決策管理、病蟲害防治決策、修建決策等。
(5) 知識傳承與經(jīng)驗積累：數(shù)字孿生模型記錄了花卉、園藝植物種植的全過程數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。對于新入行的種植者來說，這是一個寶貴的學習資源。他們可以通過查看模型的歷史數(shù)據(jù)和模擬結果，快速了解各種植物種植的關鍵要點和最佳實踐。同時，對于經(jīng)驗豐富的種植者，數(shù)字孿生技術也可以幫助他們總結和完善自己的種植經(jīng)驗，進一步提高種植水平。
四、智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關系統(tǒng)
打開“智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關系統(tǒng)”，打開數(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.移動平移灌溉地塊
移動平移灌溉地塊：文字/語音兩種方式向用戶介紹移動平移灌溉地塊的基本信息。
移動平移灌溉地塊共建設4塊，配備4輛噴灌車。支持對控制移動平移灌溉地塊多輛噴灌車的重置、流量開度、開啟/暫停、時長等進行操作。
2.大型噴灌地塊
大型噴灌地塊：文字/語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個噴灌頭。支持對大型噴灌地塊噴灌頭的流量開度、開啟/關閉、時長等進行操作。
3.吊掛式噴灌地塊
吊掛式噴灌地塊：文字/語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2個吊掛式噴灌地塊的流量開度、開啟/關閉、時長等進行操作。
4.微噴灌溉地塊
微噴灌溉地塊：文字/語音兩種方式向用戶介紹微噴灌溉地塊的基本信息。
支持對微噴灌溉地塊微噴組的流量開度、開啟/暫停、時長等進行操作。
5.滲灌地塊
滲透地塊：文字/語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個滲灌組，支持對4個滲灌組的流量開度、開啟/暫停、時長等進行操作。
6.水肥一體機
水肥一體機：文字/語音兩種方式向用戶介紹水肥一體機的基本信息。
支持對水肥一體機的總流量、瞬時流量、PH值、EC值、開啟、灌溉時長等進行操作。
（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，玻璃大棚搭建一個。
1.塑料大棚
塑料大棚：文字/語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8個，支持控制塑料大棚的通風、補光、噴灌、噴灌開度等操作。
2.玻璃大棚
玻璃大棚：文字/語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、補光、遮光、噴灌、噴灌開度、保溫、設置溫度、查看當前溫度等操作。
（四）DCS
DCS控制系統(tǒng)：支持對塑料大棚、玻璃大棚、移動平移灌溉、大型噴灌、吊掛式噴灌、微噴、滲灌、氣象站、水源設施的控制與查看等設置。
? 滲灌
支持對4組滲灌設備的遠程設置。主要設置信息如下圖所示，
支持查看設備報警信息。
（五）重置鳥瞰
當視角停留在鳥瞰狀態(tài)時，可以通過鼠標和鍵盤的操作移動視角和方位，隨后想要回到鳥瞰初始視角時點擊“重置鳥瞰”，即回到初始視角。
（六）原理圖
遠程控制園藝大田、園藝大棚原理圖。
水源到噴灌設備的整個路線等。
（七）無人機灑藥
? 操作提示
根據(jù)操作提示，完成無人機灑藥作業(yè)。
請創(chuàng)建您的飛行任務
請選擇無人機
請選擇使用的農(nóng)藥
請選擇起飛點，
請選擇地面控制點，
請規(guī)劃航線設置航線參數(shù)，（鳥瞰模式下設置）
開始任務，參數(shù)設置
地面視角查看無人機作業(yè)
航測數(shù)據(jù)，任務完成，可到處該任務結果，可刪除該任務結果。
（八）時間切換
24小時切換時間
（九）季節(jié)切換
春、夏、秋、冬四季變化。
系統(tǒng)結合天氣季節(jié)數(shù)據(jù)自動變化整體場景，實現(xiàn)24小時晝夜交替場景和天氣變化，同時包含雨、雪、霧天等不同的天氣狀況。
（十）鳥瞰/地面漫游
鳥瞰視角：鳥瞰漫游視角。
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。
