農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合管控系統(tǒng)解決方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合管控系統(tǒng)解決方案北京旗碩基業(yè)科技股份有限公司2015年4月12日目錄前言物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在2006年被評為未來改變世界的十大技術(shù)之一，是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次產(chǎn)業(yè)升級，是十年一次的產(chǎn)業(yè)機會?？傮w來說，物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的新技術(shù)，物物相連，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一個確定地址，它的各種狀態(tài)、參數(shù)可被感知。2009年8月溫家寶總理在無錫提出“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)開始在中國受到政府的重視和政策牽引。2010年國家發(fā)布了“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第一節(jié)“構(gòu)建下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施”中明確提

2、到：推動物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和在重點領(lǐng)域的應(yīng)用示范。在第五章“加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”第二節(jié)“推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整”中提出：加快發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，推進(jìn)蔬菜、水果、茶葉、花卉等園藝作物標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。提升畜牧業(yè)發(fā)展水平。促進(jìn)水產(chǎn)健康養(yǎng)殖。推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、集約化。推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設(shè)。第三節(jié)“加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新”中提出：推進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成化、勞動過程機械化、生產(chǎn)經(jīng)營信息化。加快農(nóng)業(yè)生物育種創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，做大做強現(xiàn)代種業(yè)。加強高效栽培、疫病防控、農(nóng)業(yè)節(jié)水等領(lǐng)域的科技集成創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，實施水稻、小麥、玉米等主要農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治。加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化，促進(jìn)農(nóng)機農(nóng)藝

3、融合。發(fā)展農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營信息化水平。物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的結(jié)合更加是國家重點推動的關(guān)鍵示范應(yīng)用。1 中國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強國。近30年來農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量主要依靠農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導(dǎo)致大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也對環(huán)境保護(hù)與水土保持構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國人口占世界總?cè)丝诘?2%，耕地面積只占世界耕地面積的7%，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，資源短缺，環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾越來越突出。特別

4、是我國加入世貿(mào)組織后，國外價格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷的流入我國，這對我國的農(nóng)產(chǎn)品市場構(gòu)成極大威脅。因此，如何提高我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如何對大面積土地的規(guī)?；N實時信息技術(shù)指導(dǎo)下科學(xué)的精確管理，是一個即前沿又當(dāng)務(wù)之急的科研課題。而現(xiàn)實情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益和環(huán)境污染令人驚嘆。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的物質(zhì)技術(shù)手段落后，主要依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機械。在現(xiàn)實中主要存在的問題是：（1） 農(nóng)業(yè)科技含量、裝備水平相對滯后（2） 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測算，我國每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問題困擾著不少鄉(xiāng)村，不少

5、農(nóng)民群眾飲水安全受到影響（3） 農(nóng)業(yè)產(chǎn)出少、農(nóng)民收入低（4） 農(nóng)產(chǎn)品的品種少2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的意義目前，我國大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人工經(jīng)驗管理，缺乏系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)。設(shè)施栽培技術(shù)的發(fā)展，對于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有深遠(yuǎn)的影響。設(shè)施栽培為解決我國城鄉(xiāng)居民消費結(jié)構(gòu)和農(nóng)民增收，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)揮了重要作用，溫室種植已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。要實現(xiàn)高水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和優(yōu)化設(shè)施生物環(huán)境控制，信息獲取手段是最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。我們從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高它工作的效率和精細(xì)管理。具體有如下社

6、會經(jīng)濟效益。1、促進(jìn)農(nóng)業(yè)三個方面的發(fā)展：l 增產(chǎn)增收相關(guān)資料表明，在可自動控制室內(nèi)的溫度、濕度、灌溉、通風(fēng)、二氧化碳濃度和光照的溫室中，每平方米溫室一季可產(chǎn)番茄30kg50kg，黃瓜40kg，相當(dāng)于露地栽培產(chǎn)量10倍以上。其他各類作物在這種環(huán)境下的產(chǎn)量也將得到明顯的提升。l 節(jié)約能源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確采集溫室、葉溫、地溫、濕度、土壤含水量、溶液濃度、二氧化碳濃度、風(fēng)向、風(fēng)速一季作物生長狀況等參數(shù)，并將室內(nèi)問、光、水、肥、氣等諸多因素綜合直接協(xié)調(diào)到最佳狀態(tài)，據(jù)計算，可有效節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥，使整體能耗降低15%50%。l 作物多樣化無線傳感器對室溫生產(chǎn)環(huán)境的改善，可以使得一些在此前的耕作條件下

7、較難種植的作物得以生長，并為新品種作物的培育提供更好的條件，這有利利于推廣高附加值得經(jīng)濟作物，提升單位面積的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值，促進(jìn)農(nóng)門增產(chǎn)增收。2、社會經(jīng)濟效益：（1）合理施用化肥，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染 采用因土、因作物、因時全面平衡施肥、徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中因經(jīng)驗施肥而造成的三多三少（化肥多，有機肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K比例失調(diào)的狀況，因此有明顯的經(jīng)濟和環(huán)境效益。（2） 減少和節(jié)約水資源 目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)因大水漫灌和溝渠漏對灌溉水的利用率只有40%左右，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可自由作物動態(tài)監(jiān)控技術(shù)定時定量供給水分，可通過滴灌微灌等一系列新型灌溉技術(shù)，使水的消耗量減少到

8、最低程度，并能獲取盡可能高的產(chǎn)量。（3） 節(jié)本增效，省工省時，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 采用精確播種，精確收獲技術(shù)，并將精確種子工程與精確播種技術(shù)有機的結(jié)合起來，使農(nóng)業(yè)低耗、優(yōu)質(zhì)、高效成為現(xiàn)實。在一般情況下，精確播種比傳統(tǒng)播種增產(chǎn)18%30%，省工23個小時。（4） 使農(nóng)作物的物質(zhì)營養(yǎng)得到合理利用，保證了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量 通過各類傳感器和智能控制設(shè)備，對農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和控制，并根據(jù)其結(jié)果采用相應(yīng)的措施?？偠灾锫?lián)網(wǎng)信息技術(shù)能大大的提高生產(chǎn)管理效率，節(jié)省人工（例如：對于大型農(nóng)場來說，幾千畝的土地如果用人力來進(jìn)行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當(dāng)龐大且難以管理，如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技

9、術(shù)，手動控制也只需點擊鼠標(biāo)的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣；），而且能非常便捷的為農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域研究等方面提供強大的科學(xué)數(shù)據(jù)理論支持，其作用在當(dāng)今的高度自動化、智能化的社會中是不言而諭的。農(nóng)業(yè)示范園區(qū)作為最新的農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用與推廣載體，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的集中體現(xiàn)，是現(xiàn)代信息技術(shù)的在農(nóng)業(yè)中最先應(yīng)用的場合。 未來的工作愿景3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案概述3.1 從需求情況分析系統(tǒng)，制訂設(shè)計原則，以指導(dǎo)我們的方案設(shè)計：l 先進(jìn)性原則 采用先進(jìn)的設(shè)計思想，選用先進(jìn)的軟硬件設(shè)備，保證項目整體在未來一定時期內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先性。l 開放性原則方案的設(shè)計及選型遵從國際標(biāo)準(zhǔn)及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使項目具有高度的開放性和

10、所提供設(shè)備在技術(shù)上的兼容性。l 可擴展性原則項目設(shè)計在充分考慮當(dāng)前情況的同時，必須考慮到今后較長時期內(nèi)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，留有充分的升級和擴充的可能性。l 可靠性原則項目的設(shè)計必須貫徹可靠性原則，使系統(tǒng)具有很高的可用性。l 經(jīng)濟適用性原則在考慮必要的擴展性原則下，使用功能適度的軟硬件產(chǎn)品。3.2 特點l 超低功耗，節(jié)能環(huán)保 低功耗設(shè)計，采用太陽能供電的方式完全可以滿足大部分設(shè)備的需要。l 采用下一代網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù) 采用最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有自組網(wǎng)、自愈合、云端計算等全新功能。l 采用無線技術(shù)采用Zigbee,3G等無線技術(shù)，安裝方便，攜帶方便，降低建設(shè)成本、減少改造成本，避免了布線帶來的火災(zāi)隱

11、患，突破了有線只能在本地計算機進(jìn)行查看和瀏覽的劣勢，用戶可以突破時間和地域的限制，隨時隨地的了解生產(chǎn)現(xiàn)場狀況。l 多種顯示方式 采用LED顯示屏，液晶電視，電腦，手機等不同的顯示方式，適合在示范園區(qū)不同地方使用，充分體現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代光電信息技術(shù)的融合。l 完全自動化現(xiàn)有大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)示范園區(qū)的信息化改造，用自動化的技術(shù)手段替代了用戶現(xiàn)有的定期數(shù)據(jù)采集工作，提升了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度和可靠度，讓用戶可以將精力專注在數(shù)據(jù)的分析和整理上。3.3 針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求而開發(fā)的自動化系統(tǒng)整體解決方案，主要包括三個部分：信息采集、設(shè)備的自動控制、信息的發(fā)布與智能處理組成。信息采集包括溫室空氣溫濕度信息監(jiān)

12、測、土壤信息監(jiān)測、視頻信息采集等。設(shè)備控制包括灌溉控制、濕簾電機控制和遮陽板電機控制等。信息的發(fā)布與數(shù)據(jù)處理包括LED信息發(fā)布系統(tǒng)、中央控制室的管理平臺和意外信息的手機報警處理等功能。3.4 以下為示范園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能4.1 環(huán)境信息采集系統(tǒng)主要是前端的傳感器、采集儀等硬件設(shè)備，通過后端的蔬菜生長環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的在線管理與控制。在監(jiān)測點安裝一體化環(huán)境監(jiān)測儀（農(nóng)用通2S）或室外氣象站（農(nóng)用通3W），監(jiān)測的該區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等參數(shù)，將該信息展現(xiàn)給管理人員和

13、參觀人員。同時數(shù)據(jù)也通過無線通訊模塊傳輸至監(jiān)控中心管理系統(tǒng)，為作物生長管理提供精準(zhǔn)監(jiān)測和科學(xué)依據(jù)。一體化環(huán)境監(jiān)測儀（農(nóng)用通2S）和室外氣象站（農(nóng)用通3W）采集系統(tǒng)提供的功能包括： 環(huán)境監(jiān)測 空氣溫度 空氣濕度 土壤溫度 土壤濕度 光照強度 二氧化碳濃度 報警功能 短信報警 郵件報警 實時抓拍圖片 4.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控提供了更直觀的表達(dá)方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分?jǐn)?shù)據(jù)偏低。應(yīng)該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信

14、息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進(jìn)行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實時狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側(cè)面反映出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平。可以從整體上給農(nóng)戶提供更加科學(xué)的種植決策理論依據(jù)。在監(jiān)測點安裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，通過光端機、光纜等傳輸設(shè)備將高清視頻信息傳輸至監(jiān)控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)管理人員在監(jiān)控中心實時監(jiān)測果菜區(qū)作物的病蟲害情、果實大小及顏色等信息。系統(tǒng)拓?fù)鋱D監(jiān)控攝像頭監(jiān)控界面4.3 智能控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，以及各類作物適宜環(huán)境參數(shù)，驅(qū)動各類監(jiān)控器和灌溉系統(tǒng)、濕簾降溫系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等構(gòu)成整個自動化控

15、制網(wǎng)絡(luò)。具體包括以下設(shè)備：1、 實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動（手動）灌溉2、 實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動（手動）排風(fēng)3、 實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動（手動）加濕4、 實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動（手動）溫度控制5、 實現(xiàn)溫室、路燈等各種燈光的遠(yuǎn)程控制6、 其它設(shè)備的控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D智能控制箱 4.4 信息展示系統(tǒng)1、信息展示系統(tǒng)信息展示系統(tǒng)即為顯示終端及其配套軟件組成的信息發(fā)布和查詢窗口，一種方式通過普通液晶電視或監(jiān)視器來實現(xiàn)，此方式成本較低，但展示效果一般；另外一種方式通過液晶拼接大屏幕系統(tǒng)，是由拼接單元組合墻體、圖形控制器、大屏控制管理軟件、接口設(shè)備、專用線纜等單元組成，此方式成本較高，但展示效果好。液晶電視展示系統(tǒng)液晶拼接屏展示系統(tǒng)2、生產(chǎn)溫室LE

16、D顯示系統(tǒng) LED顯示系統(tǒng)包括LED點陣式顯示屏、智能控制板及配套?？梢詫崟r同步顯示傳感器設(shè)備采集到所在溫室的各項環(huán)境參數(shù)，如空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、光照強度、土壤溫度和土壤濕度等參數(shù)，幫助溫室工作人員更直觀的了解現(xiàn)場。4.5 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺主要功能模塊如下：1、首頁視圖：首頁視圖展示了環(huán)境監(jiān)控平臺整體操作界面和使用環(huán)境。2、功能欄： 通過用戶名和密碼進(jìn)入到平臺后，可看到“實時監(jiān)測”、“智能決策”、“數(shù)據(jù)報表”、“系統(tǒng)管理”、“系統(tǒng)通知”和“視頻監(jiān)控”功能欄。3、實時監(jiān)測： 在實時監(jiān)測部分，客戶可以集中式的查看現(xiàn)場最新的環(huán)境參數(shù)。并可在當(dāng)前頁面進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，極大地方便了用戶的操作。4、智能決策用戶可以對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行上下限設(shè)置，并可以選擇響應(yīng)方式，并可在平臺查看各種報警數(shù)據(jù)。 5、變化曲線在變化曲線部分，客戶可以看到設(shè)備對應(yīng)時間