智慧農(nóng)業(yè)解決方案

一、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述：

物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽(yù)為全球一個新的經(jīng)濟(jì)增長點，國家和政府部分非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新華社報道，在各省啟動的十二五規(guī)劃中，有23個省份將物聯(lián)網(wǎng)作為重要發(fā)展目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、二維碼等信息感知設(shè)備，按約定的協(xié)議連接起來，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、數(shù)據(jù)采集、智能控制、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，也能提高動植物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

二、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)場信息化中的需求分析：

根據(jù)農(nóng)場農(nóng)業(yè)信息化需求，經(jīng)過討論分析主要有以下具體需求：

一方面是水稻育秧大棚、農(nóng)田灌溉 及糧食存儲的自動監(jiān)控和智能控制；

二是面向農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺；

三是通過語音、短信、彩信等多種通信方式的農(nóng)業(yè)專家熱線；

四是提供農(nóng)商在線貿(mào)易服務(wù)平臺。

例如種植水稻，在每年的春天需要提前在大棚內(nèi)進(jìn)行水稻育秧，水稻育秧對溫度、濕度、光照、通風(fēng)、灌溉等都有嚴(yán)格的要求，以往都是通過人工憑經(jīng)驗來操作。不僅效率低，并且精確度不夠。

通過傳感器對大棚環(huán)境指標(biāo)各項數(shù)據(jù)的采集，統(tǒng)一集中到數(shù)據(jù)存儲平臺，一方面可以全面掌握每個大棚的環(huán)境情況，二是可以通過高清視頻查看秧苗的具體發(fā)育情況，三是可以通過閾值設(shè)置，實現(xiàn)自動通風(fēng)、光照、灌溉等自動化管理。

三、系統(tǒng)介紹：

水稻育秧大棚監(jiān)控 及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時采集，自動開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開關(guān)卷簾等）。用戶通過電腦或3G手機(jī)，隨時隨地觀察現(xiàn)場情況、查看現(xiàn)場溫濕度等數(shù)據(jù)和控制遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備。

四、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡要說明：

主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據(jù)傳輸方式的不同，溫室現(xiàn)場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發(fā)送模塊將傳感器的數(shù)值傳送到ZigBee節(jié)點上；有線版采用電纜方式將數(shù)據(jù)傳送到Rs485節(jié)點上。無線版具有部署靈活，擴(kuò)展方便等優(yōu)點；有線版具有高速部署，數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)點。

五、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/span>

系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面采取了多種制式，遠(yuǎn)程通訊采用3G無線網(wǎng)絡(luò)，近距離傳輸采取無線ZigBee模式和有線Rs485模式相結(jié)合，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1、溫室大棚實景

實際中的溫室大棚需要安裝多個傳感器以及控制器，其示意圖如下：

2、快速構(gòu)建系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)合了最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制及軟件技術(shù),  包括溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng) 、農(nóng)場品安全質(zhì)量追溯系統(tǒng) 、農(nóng)業(yè)專家知識庫 、農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)平臺 等。

溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，可實時遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備；同時，該系統(tǒng)還可以通過手機(jī)、PDA、計算機(jī)等信息終端向管理者推送實時監(jiān)測信息、報警信息，實現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理。

利用先進(jìn)的RFID無線射頻技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量溯源系統(tǒng)，可以全過程追溯農(nóng)產(chǎn)品所有環(huán)節(jié)詳細(xì)信息，消費者使用手機(jī)終端可直接查看農(nóng)產(chǎn)品環(huán)節(jié)信息，并且保證出現(xiàn)群體性食品安全事故后，農(nóng)產(chǎn)品等原材料可全程追溯，從根本上解決并防止食品安全事故的發(fā)生。

先進(jìn)的傳感及無線傳輸技術(shù)，可以通過專業(yè)設(shè)備采集農(nóng)產(chǎn)品貯藏冷庫環(huán)境信息，并可以遠(yuǎn)程智能控制冷庫設(shè)備，確保冷庫環(huán)境適合農(nóng)產(chǎn)品的儲藏，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高人民生活品質(zhì)。

農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)平臺深度集成環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品溯源系統(tǒng)、冷庫環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，將農(nóng)產(chǎn)品實時環(huán)境信息直觀呈現(xiàn)到平臺，并提供統(tǒng)一平臺查詢接口，隨時隨地知曉產(chǎn)品全過程溯源信息；同時平臺集結(jié)專業(yè)的農(nóng)業(yè)專家為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域常見農(nóng)作物疾病等信息進(jìn)行快速、遠(yuǎn)程診斷，真正實現(xiàn)全面感知、智能農(nóng)業(yè)的最終目標(biāo)。

上圖為：農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺 ，與農(nóng)業(yè)溫室智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成，智能提取農(nóng)作物的生長環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)智能分析，呈現(xiàn)作物各個環(huán)境因素走勢，如空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、PH值等。

通過視頻監(jiān)控模塊用戶可以直接查看溫室實時現(xiàn)場畫面，通過視頻設(shè)置定期查看作物關(guān)鍵階段生長視頻及圖片，并可以進(jìn)行保存，方便日后進(jìn)行環(huán)境及生長數(shù)據(jù)的對比分析。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)綜合服務(wù)平臺 中的農(nóng)產(chǎn)品溯源模塊，是終端用戶通過平臺進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品全程溯源信息查詢的統(tǒng)計入口，用戶通過輸入條形碼或者農(nóng)產(chǎn)品唯一安全碼即可查看農(nóng)產(chǎn)品從生長到銷售各個重要環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息。

冷庫環(huán)境監(jiān)管模塊，讓用戶直觀看到每個冷庫的環(huán)境信息，包括空氣溫度、空氣濕度等環(huán)境參數(shù)值，并可以直接遠(yuǎn)程控制。

農(nóng)業(yè)專家遠(yuǎn)程診斷功能與農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻信息緊密結(jié)合到一起，讓農(nóng)業(yè)專家通過環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻信息就可以遠(yuǎn)程診斷病因，防止大面積農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生，使該平臺成為客戶及其他監(jiān)管部門的重要信息門戶及指揮調(diào)度中心。

六、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：

對于規(guī)模化的溫室大棚種植而言，單靠人工管理需要大量人手，耗力費時，并且存在難以避免的人工誤差。托普物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集溫室內(nèi)的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度、二氧化碳、光照強(qiáng)度等實時環(huán)境數(shù)據(jù)，通過中繼節(jié)點傳輸?shù)娇刂浦行模芍行钠脚_系統(tǒng)將最新監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定適合農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)與進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)值有了偏差，計算機(jī)會自動發(fā)出指令，智能啟動與系統(tǒng)相連接的通風(fēng)機(jī)、遮陽、加濕、澆灌等  設(shè)備進(jìn)行工作，直到大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，相關(guān)設(shè)備才會停止工作。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、管理智能化，使溫室大棚種植管理智能化調(diào)溫、精細(xì)化施肥，可達(dá)到提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、節(jié)省人力、降低人工誤差、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，實現(xiàn)溫室種植的高效和精準(zhǔn)化管理。

系統(tǒng)組成部分介紹:

1、設(shè)施農(nóng)業(yè)智能監(jiān)測系統(tǒng)

通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可連接傳感器采集土壤溫度、濕度、養(yǎng)分含量（N、P、K）、PH值、降水量、空氣溫濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、植物營養(yǎng)指標(biāo)（養(yǎng)分、水分、微量元素等）以及植物生理生態(tài)指標(biāo)（葉面積指數(shù)、植被指數(shù)、葉濕、葉溫、水勢、莖流、呼吸等）來獲得作物生長的最佳條件，并根據(jù)參數(shù)變化實時調(diào)控或自動控制溫控系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等；

2、設(shè)施農(nóng)業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

隨時隨地遠(yuǎn)程查看大棚內(nèi)的農(nóng)作物生長情況、各園藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工人生產(chǎn)情況，有了這個“千里眼”，管理人員可以做到遠(yuǎn)程輕松監(jiān)控、管理作業(yè)生產(chǎn)。

3、設(shè)施農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)

通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以設(shè)定溫室內(nèi)各種設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件，當(dāng)環(huán)境信息未達(dá)到預(yù)先制定的條件時，自動啟動溫室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，比如：風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)通風(fēng)降溫、內(nèi)外遮陽自動調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度、自動噴滴灌、自動加濕除濕、自動施肥，實現(xiàn)智能化管理，節(jié)水，省電，省人工，更省心。

4、手機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)

手機(jī)控制是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的另一種便捷控制方式，用戶預(yù)先在智能手機(jī)上下載物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過手機(jī)上的客戶端，用戶可以遠(yuǎn)程查看設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況，還可以分析數(shù)據(jù)，方便靈活管理。

5、軟件展示平臺

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺不只是一個操作平臺，而是一個龐大的管理體系，是用戶在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)運(yùn)營中使用的有形和無形相結(jié)合的控制系統(tǒng)。在這個平臺上，用戶能夠充分發(fā)揮自己的管理思想、管理理念、管理方法，實現(xiàn)信息智能化監(jiān)測和自動化操作，有效整合內(nèi)外部資源、提高利用效率。

七、應(yīng)用范圍：

農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土肥、植保、森防、經(jīng)作、園林等政府監(jiān)管部門；

農(nóng)技、林技推廣等部門；

農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)、農(nóng)場等大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工企業(yè)。