1、精選優質文檔-傾情為你奉上農業物聯網綜合管控系統解決方案北京旗碩基業科技股份有限公司2015年4月12日目錄前言物聯網信息技術在2006年被評為未來改變世界的十大技術之一，是繼互聯網之后的又一次產業升級，是十年一次的產業機會。總體來說，物聯網是指各類傳感器和現有的互聯網相互銜接的新技術，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、參數可被感知。2009年8月溫家寶總理在無錫提出“感知中國”，物聯網開始在中國受到政府的重視和政策牽引。2010年國家發布了“十二五”發展規劃綱要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第一節“構建下一代信息基礎設施”中明確提

2、到：推動物聯網關鍵技術研發和在重點領域的應用示范。在第五章“加快發展現代農業”第二節“推進農業結構戰略性調整”中提出：加快發展設施農業，推進蔬菜、水果、茶葉、花卉等園藝作物標準化生產。提升畜牧業發展水平。促進水產健康養殖。推進農業產業化經營，促進農業生產經營專業化、標準化、規模化、集約化。推進現代農業示范區建設。第三節“加快農業科技創新”中提出：推進農業技術集成化、勞動過程機械化、生產經營信息化。加快農業生物育種創新和推廣應用，做大做強現代種業。加強高效栽培、疫病防控、農業節水等領域的科技集成創新和推廣應用，實施水稻、小麥、玉米等主要農作物病蟲害專業化統防統治。加快推進農業機械化，促進農機農藝

3、融合。發展農業信息技術，提高農業生產經營信息化水平。物聯網信息技術與現代農業的結合更加是國家重點推動的關鍵示范應用。1 中國農業發展現狀我國是農業大國，而非農業強國。近30年來農業高產量主要依靠農藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導致大量養分損失并造成環境污染。我國農業生產仍然以傳統生產模式為主，傳統耕種只能憑經驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也對環境保護與水土保持構成嚴重威脅，對農業可持續性發展帶來嚴峻挑戰。我國人口占世界總人口的22%，耕地面積只占世界耕地面積的7%，隨著經濟的飛速發展，人民生活水平不斷提高，資源短缺，環境惡化與人口劇增的矛盾越來越突出。特別

4、是我國加入世貿組織后，國外價格低廉的優質農副產品源源不斷的流入我國，這對我國的農產品市場構成極大威脅。因此，如何提高我國農產品的質量和生產效率，如何對大面積土地的規模化耕種實時信息技術指導下科學的精確管理，是一個即前沿又當務之急的科研課題。而現實情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益和環境污染令人驚嘆。傳統農業產生的物質技術手段落后，主要依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機械。在現實中主要存在的問題是：（1） 農業科技含量、裝備水平相對滯后（2） 農業生產存在污染和浪費，據農業、水利部門測算，我國每年農業所消耗化肥、農藥和水資源量都在飛速增長，數據驚人，農業的污染問題困擾著不少鄉村，不少

5、農民群眾飲水安全受到影響（3） 農業產出少、農民收入低（4） 農產品的品種少2 物聯網技術在農業應用中的意義目前，我國大多數農業生產主要依靠人工經驗管理，缺乏系統的科學指導。設施栽培技術的發展，對于農業現代化進程具有深遠的影響。設施栽培為解決我國城鄉居民消費結構和農民增收，為推進農業結構調整發揮了重要作用，溫室種植已在農業生產中占有重要地位。要實現高水平的設施農業生產和優化設施生物環境控制，信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。物聯網信息技術在農業領域中有著廣泛的應用。我們從農產品生產不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯網的技術來提高它工作的效率和精細管理。具體有如下社

6、會經濟效益。1、促進農業三個方面的發展：l 增產增收相關資料表明，在可自動控制室內的溫度、濕度、灌溉、通風、二氧化碳濃度和光照的溫室中，每平方米溫室一季可產番茄30kg50kg，黃瓜40kg，相當于露地栽培產量10倍以上。其他各類作物在這種環境下的產量也將得到明顯的提升。l 節約能源無線傳感器網絡可以準確采集溫室、葉溫、地溫、濕度、土壤含水量、溶液濃度、二氧化碳濃度、風向、風速一季作物生長狀況等參數，并將室內問、光、水、肥、氣等諸多因素綜合直接協調到最佳狀態，據計算，可有效節水、節肥、節藥，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環境的改善，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濟作物，提升單位面積的農業經濟產值，促進農門增產增收。2、社會經濟效益：（1）合理施用化肥，降低生產成本，減少環境污染 采用因土、因作物、因時全面平衡施肥、徹底扭轉傳統農業中因經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比例失調的狀況，因此有明顯的經濟和環境效益。（2） 減少和節約水資源 目前傳統農業因大水漫灌和溝渠漏對灌溉水的利用率只有40%左右，而物聯網技術可自由作物動態監控技術定時定量供給水分，可通過滴灌微灌等一系列新型灌溉技術，使水的消耗量減少到

8、最低程度，并能獲取盡可能高的產量。（3） 節本增效，省工省時，優質高產 采用精確播種，精確收獲技術，并將精確種子工程與精確播種技術有機的結合起來，使農業低耗、優質、高效成為現實。在一般情況下，精確播種比傳統播種增產18%30%，省工23個小時。（4） 使農作物的物質營養得到合理利用，保證了農產品的產量和質量 通過各類傳感器和智能控制設備，對農作物的生產過程進行動態監測和控制，并根據其結果采用相應的措施。總而言之，物聯網信息技術能大大的提高生產管理效率，節省人工（例如：對于大型農場來說，幾千畝的土地如果用人力來進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當龐大且難以管理，如果應用了物聯網技

9、術，手動控制也只需點擊鼠標的微小的動作，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業各個領域研究等方面提供強大的科學數據理論支持，其作用在當今的高度自動化、智能化的社會中是不言而諭的。農業示范園區作為最新的農業技術的應用與推廣載體，是現代農業的集中體現，是現代信息技術的在農業中最先應用的場合。 未來的工作愿景3 物聯網系統設計方案概述3.1 從需求情況分析系統，制訂設計原則，以指導我們的方案設計：l 先進性原則 采用先進的設計思想，選用先進的軟硬件設備，保證項目整體在未來一定時期內的技術領先性。l 開放性原則方案的設計及選型遵從國際標準及工業標準，使項目具有高度的開放性和

10、所提供設備在技術上的兼容性。l 可擴展性原則項目設計在充分考慮當前情況的同時，必須考慮到今后較長時期內業務發展的需要，留有充分的升級和擴充的可能性。l 可靠性原則項目的設計必須貫徹可靠性原則，使系統具有很高的可用性。l 經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品。3.2 特點l 超低功耗，節能環保 低功耗設計，采用太陽能供電的方式完全可以滿足大部分設備的需要。l 采用下一代網絡物聯網新技術 采用最先進的物聯網技術，具有自組網、自愈合、云端計算等全新功能。l 采用無線技術采用Zigbee,3G等無線技術，安裝方便，攜帶方便，降低建設成本、減少改造成本，避免了布線帶來的火災隱

11、患，突破了有線只能在本地計算機進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現場狀況。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，適合在示范園區不同地方使用，充分體現現代農業與現代光電信息技術的融合。l 完全自動化現有大型農業生產企業、農業示范園區的信息化改造，用自動化的技術手段替代了用戶現有的定期數據采集工作，提升了數據采集的準確度和可靠度，讓用戶可以將精力專注在數據的分析和整理上。3.3 針對現代農業需求而開發的自動化系統整體解決方案，主要包括三個部分：信息采集、設備的自動控制、信息的發布與智能處理組成。信息采集包括溫室空氣溫濕度信息監

12、測、土壤信息監測、視頻信息采集等。設備控制包括灌溉控制、濕簾電機控制和遮陽板電機控制等。信息的發布與數據處理包括LED信息發布系統、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 以下為示范園區物聯網系統拓撲結構圖：4 物聯網系統功能4.1 環境信息采集系統主要是前端的傳感器、采集儀等硬件設備，通過后端的蔬菜生長環境信息監測管理系統軟件，實現農業環境信息的在線管理與控制。在監測點安裝一體化環境監測儀（農用通2S）或室外氣象站（農用通3W），監測的該區域內的環境信息，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、風速、風向、降雨量等參數，將該信息展現給管理人員和

13、參觀人員。同時數據也通過無線通訊模塊傳輸至監控中心管理系統，為作物生長管理提供精準監測和科學依據。一體化環境監測儀（農用通2S）和室外氣象站（農用通3W）采集系統提供的功能包括： 環境監測 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 視頻監控系統作為管理農業生產的人員而言，僅僅數值化的物物相聯并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監控提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯網單層數據上看僅僅能看到水分數據偏低。應該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據這一個數據來作決策。因為農業生產環境的不均勻性決定了農業信

14、息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術手段上進行突破。視頻監控的引用，直觀地反映了農作物生產的實時狀態，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，也可以側面反映出作物生長的整體狀態及營養水平。可以從整體上給農戶提供更加科學的種植決策理論依據。在監測點安裝高清網絡攝像機，通過光端機、光纜等傳輸設備將高清視頻信息傳輸至監控中心視頻監控系統，實現管理人員在監控中心實時監測果菜區作物的病蟲害情、果實大小及顏色等信息。系統拓撲圖監控攝像頭監控界面4.3 智能控制系統根據環境參數采集系統獲取的數據，以及各類作物適宜環境參數，驅動各類監控器和灌溉系統、濕簾降溫系統、通風系統等構成整個自動化控

15、制網絡。具體包括以下設備：1、 實現遠程自動（手動）灌溉2、 實現遠程自動（手動）排風3、 實現遠程自動（手動）加濕4、 實現遠程自動（手動）溫度控制5、 實現溫室、路燈等各種燈光的遠程控制6、 其它設備的控制系統拓撲圖智能控制箱 4.4 信息展示系統1、信息展示系統信息展示系統即為顯示終端及其配套軟件組成的信息發布和查詢窗口，一種方式通過普通液晶電視或監視器來實現，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，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。液晶電視展示系統液晶拼接屏展示系統2、生產溫室LE

16、D顯示系統 LED顯示系統包括LED點陣式顯示屏、智能控制板及配套。可以實時同步顯示傳感器設備采集到所在溫室的各項環境參數，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，幫助溫室工作人員更直觀的了解現場。4.5 物聯網監控管理平臺主要功能模塊如下：1、首頁視圖：首頁視圖展示了環境監控平臺整體操作界面和使用環境。2、功能欄： 通過用戶名和密碼進入到平臺后，可看到“實時監測”、“智能決策”、“數據報表”、“系統管理”、“系統通知”和“視頻監控”功能欄。3、實時監測： 在實時監測部分，客戶可以集中式的查看現場最新的環境參數。并可在當前頁面進行控制調節，極大地方便了用戶的操作。4、智能決策用戶可以對室內環境進行上下限設置，并可以選擇響應方式，并可在平臺查看各種報警數據。 5、變化曲線在變化曲線部分，客戶可以看到設備對應時間