农业物联网解决方案

一、农业物联网概述

物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，物联网技术被誉为全球一个新的经济增长点，国家和政府部分非常重视物联网产业的发展，新华社报道，在各省启动的十二五规划中，有23个省份将物联网作为重要发展目标。

物联网（TheInternetofthings）是指通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、二维码等信息感知设备，按约定的协议连接起来，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、智能控制、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。

二、农业物联网在农场信息化中的需求分析

根据农场农业信息化需求，经过讨论分析主要有以下具体需求：

一方面是水稻育秧大棚、农田灌溉 及粮食存储的自动监控和智能控制；
二是面向农户提供农业技术服务的农业信息服务平台；
三是通过语音、短信、彩信等多种通信方式的农业专家热线；
四是提供农商在线贸易服务平台。

例如种植水稻，在每年的春天需要提前在大棚内进行水稻育秧，水稻育秧对温度、湿度、光照、通风、灌溉等都有严格的要求，以往都是通过人工凭经验来操作。不仅效率低，并且精确度不够。

通过传感器对大棚环境指标各项数据的采集，统一集中到数据存储平台，一方面可以全面掌握每个大棚的环境情况，二是可以通过高清视频查看秧苗的具体发育情况，三是可以通过阈值设置，实现自动通风、光照、灌溉等自动化管理。

三、系统介绍

水稻育秧大棚监控 及智能控制解决方案是通过光照、温度、湿度等无线传感器，对农作物温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数进行实时采集，自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。用户通过电脑或3G手机，随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。

四、数据采集系统简要说明

主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。数据传感器的上传采用ZigBee和Rs485两种模式。根据传输方式的不同，温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到ZigBee节点上；有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485节点上。无线版具有部署灵活，扩展方便等优点；有线版具有高速部署，数据稳定等优点。

五、网络拓扑

系统在网络方面采取了多种制式，远程通讯采用3G无线网络，近距离传输采取无线ZigBee模式和有线Rs485模式相结合，保证网络系统的稳定运行。

1、温室大棚实景

实际中的温室大棚需要安装多个传感器以及控制器，其示意图如下：


2、快速构建系统

农业物联网解决方案结合了最先进的网络通信、自动控制及软件技术，包括温室大棚智能监控系统 、农场品安全质量追溯系统 、农业专家知识库 、农产品电子商务平台等。

温室大棚监控系统，可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，通过模型分析，可以自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备；同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理。

利用先进的RFID无线射频技术实现农产品的安全质量溯源系统，可以全过程追溯农产品所有环节详细信息，消费者使用手机终端可直接查看农产品环节信息，并且保证出现群体性食品安全事故后，农产品等原材料可全程追溯，从根本上解决并防止食品安全事故的发生。

先进的传感及无线传输技术，可以通过专业设备采集农产品贮藏冷库环境信息，并可以远程智能控制冷库设备，确保冷库环境适合农产品的储藏，提升产品质量，提高人民生活品质。

农产品物联网平台深度集成环境监控系统、产品溯源系统、冷库环境监控系统，将农产品实时环境信息直观呈现到平台，并提供统一平台查询接口，随时随地知晓产品全过程溯源信息；同时平台集结专业的农业专家为农业领域常见农作物疾病等信息进行快速、远程诊断，真正实现全面感知、智能农业的最终目标。


农业物联综合服务平台 ，与农业温室智能环境监控系统集成，智能提取农作物的生长环境数据，结合数据智能分析，呈现作物各个环境因素走势，如空气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度、PH值等。


通过视频监控模块用户可以直接查看温室实时现场画面，通过视频设置定期查看作物关键阶段生长视频及图片，并可以进行保存，方便日后进行环境及生长数据的对比分析。
农业物联综合服务平台 中的农产品溯源模块，是终端用户通过平台进行农产品全程溯源信息查询的统计入口，用户通过输入条形码或者农产品唯一安全码即可查看农产品从生长到销售各个重要环节的详细信息。

冷库环境监管模块，让用户直观看到每个冷库的环境信息，包括空气温度、空气湿度等环境参数值，并可以直接远程控制。

农业专家远程诊断功能与农业温室环境数据及视频信息紧密结合到一起，让农业专家通过环境数据及视频信息就可以远程诊断病因，防止大面积农作物病虫害的发生，使该平台成为客户及其他监管部门的重要信息门户及指挥调度中心。

六、农业物联网在设施农业中的应用

对于规模化的温室大棚种植而言，单靠人工管理需要大量人手，耗力费时，并且存在难以避免的人工误差。托普物联网系统采集温室内的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳、光照强度等实时环境数据，通过中继节点传输到控制中心，由中心平台系统将最新监测数据与预先设定适合农作物生长的环境参数与进行比较，如发现传感器监测到的数据与预设数值有了偏差，计算机会自动发出指令，智能启动与系统相连接的通风机、遮阳、加湿、浇灌等  设备进行工作，直到大棚内环境数据达到系统预设的数据范围之内，相关设备才会停止工作。

物联网技术应用，实现了农业生产自动化、管理智能化，使温室大棚种植管理智能化调温、精细化施肥，可达到提高产量、改善品质、节省人力、降低人工误差、提高经济效益的目的，实现温室种植的高效和精准化管理。

系统组成部分介绍：

1、设施农业智能监测系统

通过物联网系统可连接传感器采集土壤温度、湿度、养分含量（N、P、K）、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度、植物营养指标（养分、水分、微量元素等）以及植物生理生态指标（叶面积指数、植被指数、叶湿、叶温、水势、茎流、呼吸等）来获得作物生长的最佳条件，并根据参数变化实时调控或自动控制温控系统、灌溉系统等；

2、设施农业视频监控系统

随时随地远程查看大棚内的农作物生长情况、各园艺设备的运行状态、工人生产情况，有了这个“千里眼”，管理人员可以做到远程轻松监控、管理作业生产。


3、设施农业智能控制系统

通过物联网系统，可以设定温室内各种设备运行环境条件，当环境信息未达到预先制定的条件时，自动启动温室内的相关设备，比如：风机自动调节通风降温、内外遮阳自动调节光照强度、自动喷滴灌、自动加湿除湿、自动施肥，实现智能化管理，节水，省电，省人工，更省心。

4、手机远程管理系统

手机控制是农业物联网控制系统的另一种便捷控制方式，用户预先在智能手机上下载物联网系统，通过手机上的客户端，用户可以远程查看设施环境数据和设备运行情况，还可以分析数据，方便灵活管理。

5、软件展示平台

农业物联网软件平台不只是一个操作平台，而是一个庞大的管理体系，是用户在实现农业运营中使用的有形和无形相结合的控制系统。在这个平台上，用户能够充分发挥自己的管理思想、管理理念、管理方法，实现信息智能化监测和自动化操作，有效整合内外部资源、提高利用效率。

七、应用范围

农业、林业、土肥、植保、森防、经作、园林等政府监管部门；
农技、林技推广等部门；

农业科技示范区、农场等大型农业生产加工企业。

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