農業物聯網方案

2020.9一農業的發展背景及現狀農業的精細化要求：喜溫植物不能長期忍受5度以下的低溫，10度以下停止生長，如黃瓜，西葫蘆，茄果類，菜豆等耐熱蔬菜生長溫度要求在20至30度，要求晝夜溫差不低于10度

農業的發展背景及現狀國內現有溫室的種植方式：粗放型種植，根據農民祖輩相傳的經驗國外倡導的精細化農業種植：不僅節約成本，還能保證果蔬可以在最適宜的環境下生長，實現增產增收以西紅柿種植為例：根據我們和以色列同行的交流，以色列采用精細化種植的西紅柿可以實現畝產50噸，而北京平谷東高村的農戶，畝產僅在7噸左右。以種豬養殖為例：公豬交配期的溫度高于29度，交配時間將延長一個月實現精細化農業的前提是環境數據的精細化控制，這必然要求農戶購買環境監測設備

農業市場容量及前景分析以溫室為例：全國共有溫室250萬公頃，大型連棟溫室2000公頃（根據北京農技推廣中心主任的數據）以示范園為例：全國共有5000個大型示范基地以養殖場為例：僅北京周邊有2萬個養豬基地（根據北京客戶首農集團經理數據）在農業智能化建設過程中存在的一些問題農作物的生長環境主要依靠感官經驗，而不是精確、可靠的量化數據，成功的種植經驗不容易被總結和復制完全依賴人工控制種植過程，無法對過程進行監督和控制，尤其以科研機構和大型種植基地為例，溫室的種植往往是聘請農民工，由于缺乏有效的信息化手段，使得難于對他們工作的質量進行控制。在科研基地、示范基地、觀光農業，存在用戶需要遠程了解溫室環境的需求，對于此類需求，必須通過信息化的手段來滿足。二物聯網在農業方面的應用一

智能化培育控制二農產品質量安全三農業遠程診斷系統的應用四應用于節水灌溉五應用于環境和動植物信息監測六應用于糧食物流七應用于農業信息化

一智能化培育控制通過在農業園區安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統，可對整個園區的生態環境進行檢測，從而及時掌握影響園區環境的一些參數，并根據參數變化，適時調控諸如灌溉系統、保溫系統等基礎設施，確保農作物有最好的生長環境，以提高產量、保證質量。二農產品質量安全我國食品安全方面事故頻發，其中一個很重要的原因是從生產到銷售缺乏監管。加大對農副產品從生產到流通整個流程的監管，則可以將食品安全隱患降至最低，而物聯網則可在這方面發揮重要的作用。根據對物聯網事件追蹤，國內已有多個地區把食品安全監管作為物聯網產業應用的突破口。目前，國內已出現“食品安全追溯系統”。如四川省建立了豬肉安全追溯系統，該系統以跟蹤豬肉產品的生產、加工、批發，以及零售等各個環節；廣東省建立了茶葉安全生產可追溯信息系統，提取了茶葉的生產、加工、流通、消費等供應鏈環節消費者關心的公共追溯要素，建立了食品安全信息數據庫，一旦發現問題，能夠根據溯源進行有效的控制和召回，從源頭上保障消費者的合法權益。構架三農業遠程診斷系統的應用主要是通過一系列的視頻手段以及一系列的傳感器和RFID設備，遠程將所要診斷的農產物種的各種狀態發送給相對應的專家，然后專家通過一系列的參數，來為農作物或者養植物下診。

四應用于節水灌溉無線傳感器網絡自動灌溉系統利用傳感器感應土壤的水分，并在設定條件下與接收器通信，控制灌溉系統的閥門打開、關閉，從而達到自動節水灌溉的目的。由于傳感器網絡具有多跳路由、信息互遞、自組網絡及網絡通信時間同步等特點,使灌區面積、節點數量可以不受限制，因此可以靈活增減輪灌組。加上節點具有土壤、植物、氣象等測量采集裝置，利用通信網關的Internet功能與RS和GPS技術結合，形成灌區動態管理信息采集分析技術，配合作物需水信息采集與精量控制灌溉技術、專家系統技術等，可構建高效、低能耗、低投入、多功能的農業節水灌溉平臺。用戶還可在溫室、庭院花園綠地、高速公路中央隔離帶、農田井用灌溉區等區域,實現農業與生態節水技術的定量化、規范化、模式化、集成化,促進節水農業的快速和健康發展。2008年，湖南農業大學提出了一種基于無線傳感器網絡的農田自動節水灌溉構建方案，用無線傳感器網絡實現農田土壤濕度信息的實時采集和傳輸，通過灌溉控制器控制灌溉管網，分區域實時灌溉并調節土壤濕度，保證了精細農業所要求的時空差異性和水資源的高效利用。五應用于環境和動植物信息監測包括如監視農作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環境狀況以及大面積的地表監測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等，從而進行科學預測，幫助農民抗災、減災，科學種植，提高農業綜合效益。用戶通過布置多層次的無線傳感器網絡檢測系統,可以對牲畜家禽、水產養殖、稀有動物的生活習性、環境、生理狀況及種群復雜度進行觀測研究,也可用于對森林環境監測和火災報警。傳感器節點隨機密布在森林之中,平常狀態下定期報告環境數據,當發生火災時,節點通過協同合作會在很短的時間內將火源的具體地址、火勢大小等信息傳送給相關部門。此外，無線傳感器網絡也可以應用在精準農業中,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。六 應用于糧食物流在糧食物流上面的應用主要分為三大塊：糧食倉儲領域，把物聯網技術應用于糧食倉儲領域，通過感應器在儲糧食進行感知，并實現各儲倉庫及儲糧點的連接，就可以動態掌握在儲糧食的基本性狀狀態，以做出相應的控制。糧食運輸領域，實現糧食運輸的合理化。物聯網技術在糧食運輸工具之間的應用，可極地大提高糧食運輸效率。應用于糧食裝卸搬運領域，實現糧食物流的無縫化連接。物聯網在裝卸搬運領域中的應用，首先，可以實現糧食裝卸搬運的連續性，通過對糧食質量、數量的感知，就可以減少裝卸搬運過程中的檢驗環節，真正做到糧食物流中的不間斷式作業，大大提高糧食物流的速度；其次，可以降低糧食裝卸搬運過程中的浪費，通過物聯網的感知，對裝卸搬運過程中糧食的損失過程可以進行動態的監控。應用于糧食配送領域，實現配送的精確化。對于糧食配送來說，最重要的就是快速、準確，通過在糧食配送車輛、包裝之間實現物聯網技術，可以實現對整個配送過程的動態掌握，配送車輛中小包裝糧食的品種信息也可以一目了然，大大提高了糧食配送的效率與準確率。另外，通過物聯網技術的應用，糧食配送中心還可以實現對零售商處糧食的貨架、庫存情況動態監控，對糧食存放條件、銷售狀況都可以遠距離地感知，從而作出合理的配送決策。七 應用于農業信息化建立基于物聯網技術的農業生產智能管理系統,通過在各個農作物領域應用傳感器,實現各種數據的自動采集,為進行科學預測和管理提供依據。農業生產智能管理系統通過在各個農作物領域應用傳感器,比如土壤水肥含量傳感器、動物養殖芯片、農產品質量追溯標簽、農村社區動態監控等各種傳感器,實現數據自動采集,為進行科學預測和管理提供依據。

三以在蔬菜大棚的實際應用為例近年來，溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，得到了迅速的推廣和應用。種植環境中的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環境因子對作物的生產有很大的影響。傳統的人工控制方式難以達到科學合理種植的要求，目前國內可以實現上述環境因子自動監控的系統還不多見，而引進國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統價格昂貴，不適合國情。針對目前大棚發展的趨勢，提出了一種大棚智能監控系統的設計。根據大棚智能監控的特殊性，需要傳輸大棚現場參數給管理者，并把管理者的命令下發到現場執行設備，同時又要使上級部門可隨時通過互連網或者手機信息了解區域大棚的實時狀況。基于GPRS的智能大棚監控系統使這些成為可能。一系統組成1大棚現場采集控制終端大棚現場采集控制終端負責24小時采集溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數。2無線傳輸設備（添加-----無線龍。。。。DTU沒有可以采用一個虛擬型號，短距離模塊系列）3數據中心對現場實時采集的溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數進行分析處理，不僅進行完成的統計做出相應的統計報表，并做出趨勢分析，且以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據種植作物的需求提供各種聲光報警信息。當溫濕度超過設定值的時候，自動開啟或者關閉指定設備。系統總構架系統總架構首先用232/485先將大棚數據采集終端和DTU連接起來，將SIM卡插進DTU中，給DTU上電即可，此時DTU會自動連接到數據中心。數據中心服務器一般通過固定IP、ADSL、APN的形式接入網絡。無線傳輸設備DTU通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機，與中心建立TCP/IP連接后開啟透明數據通道。當采集終端需要上報數據的時候將數據直接送往串口，此時DTU就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機。當數據中心下發的命令或數據通過通道傳輸到DTU后，DTU通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。系統實現功能1：可在線實時24小時連續的采集和記錄監測點位的溫度、濕度、風速、二氧化碳、光照、空氣潔凈度、供電電壓電流等各項參數情況，以數字、圖形和圖像等多種方式進行實時顯示和記錄存儲監測信息，監測點位可擴充多達上千個點。2：可設定各監控點位的溫濕度報警限值，當出現被監控點位數據異常時可自動發出報警信號，報警方式包括：現場多媒體聲光報警、網絡客戶端報警、電話語音報警、手機短信息報警等。上傳報警信息并進行本地及遠程監測，系統可在不同的時刻通知不同的值班人員；3：數據集中器提供USB接口，在沒有配監控電腦或監控電腦損壞、癱瘓，可隨時用U盤導出將數據轉至其它電腦。4：數據集中器端提供具有信號輸出協議的端口，可接通信設備（GPRSIPMODEM等）進行無線傳輸。5：溫濕度監控軟件采用標準windows98/2000/XP全中文圖形界面，實時顯示、記錄各監測點的溫濕度值和曲線變化，統計溫濕度數據的歷史數據、最大值、最小值及平均值，累積數據，報警畫面。6：監控主機端利用監控軟件可隨時打印每時刻的溫濕度數據及運行報告。7：強大的數據處理與通訊能力，采用計算機網絡通訊技術，局域網內的任何一臺電腦都可以訪問監控電腦，在線查看監控點位的溫濕度變化情況，實現遠程監測。系統不但能夠在值班室監測，領導在自己辦公室可以非常方便地觀看和監控。8：系統可擴充多種記錄數據分析處理軟件，能進行繪制棒圖、餅圖，進行曲線擬合等處理，可按TEXT格式輸出，也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數據處理。9：控制軟件的編制采用軟件工程管理，開放性與可擴充性極強，由于采用硬件功能的軟件化的系統設計思想及系統硬件的模塊化、通訊網絡化設計，系統可根據需要升級軟件功能與擴展硬件種類。10：系統設計時預留有接口，可隨時增加減硬軟件設備，系統只要做少量的改動即可，可以在很短的時間內完成?？筛鶕吆头ㄒ幍母淖冸S時增加新的內容。11：設備改進、檢修過程中及檢修完成后，均不需要停止或重新啟動機房監控系統。12：系統都均做可靠行接地，以防靜電。項目的實施和安裝1.一個大棚里面會有多個傳感器采集點，通過485將采集數據統一匯聚到集成采設備，工業集采設備采用232/485通信方式與無線通信模塊DTU進行連接，對傳感器數據進行集中輪詢后將數據通過串口送往DTU。2.專線接入數據中心采用APN專用固定IP接入，這種寬帶接入比較穩定。3.數據中心平臺搭建主要是通過組態軟件對采集到信息進行處理歸納，DTU和平臺之間是有對接的接口。系統中所涉及到一系列的產品介紹←數據采集模塊，將一系列的傳感器的數據才記起來←←←←短信模塊，可根據現場不同情況進行選配，將一些重要數據發送到管理員的手機上←數據遠程傳輸模塊，DTU模塊，通常接口232,485，網口通訊等等。

小結聯網技術涉及到農業生產的各個環節。如育秧階段可實時查看到溫室大棚內的溫度、濕度、土壤含水量等信息，并可通過3G手機或電腦，對溫室內各種設備進行遠程監控、遠程控制；灌溉階段，利用物聯網技術，結合全球眼實現水庫閘壩、水位的視頻監控，可全方位掌握雨情、水情、工情信息，實時動態為山洪災害的及時預警，及時撤離提供技術支持，為合理灌溉提供技術手段；收割階段，對收割機等農機設施進行車輛定位和設備監控，實時掌握各項設施的運行狀況和位置信息，達到農機設備運行效率最大化；農作物運輸階段，可對運輸車輛進行位置信息查詢和視頻監控，及時了解車廂內外的情況和調整車廂內溫濕度，同時還可對車輛進行防盜處理，一旦發