物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)解決方案

水稻育秧大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)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(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等）。同時(shí)在溫室現(xiàn)場(chǎng)布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)。

一、背景情況

物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)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(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，國(guó)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(bào)道，在各省啟動(dòng)的十二五規(guī)劃中，有23個(gè)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(guò)射頻識(shí)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(lái)，通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(yíng)管理方式，也能提高動(dòng)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、需求分析

根據(jù)建三江前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)信息化需求，經(jīng)過(guò)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(chǔ)的自動(dòng)監(jiān)控和智能控制；第二是面向農(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(tái)；三是通過(guò)語(yǔ)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(tái)。

1、水稻育秧大棚監(jiān)控及智能控制

目前，建三江前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)主要種植水稻，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(duì)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(guò)人工憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作。不僅效率低，并且精確度不夠。

通過(guò)傳感器對(duì)大棚環(huán)境指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集，統(tǒng)一集中到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，一方面可以全面掌握每個(gè)大棚的環(huán)境情況，二是可以通過(guò)高清視頻查看秧苗的具體發(fā)育情況，三是可以通過(guò)閾值設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通風(fēng)、光照、灌溉等自動(dòng)化管理。

2、農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)

主要是為農(nóng)戶提供豐富的信息內(nèi)容和服務(wù)，包括了農(nóng)業(yè)法規(guī)、農(nóng)產(chǎn)品交易、勞務(wù)信息、價(jià)格查詢、農(nóng)業(yè)科技、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、氣象信息等。

3、農(nóng)業(yè)專家服務(wù)熱線

主要是為農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)戶之間搭建溝通的橋梁，農(nóng)戶可以通過(guò)熱線電話、彩信、短信的方式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面遇到的問(wèn)題來(lái)求助于農(nóng)業(yè)專家，同時(shí)可以通過(guò)這些通信手段獲得及時(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息。

4、農(nóng)商在線貿(mào)易服務(wù)平臺(tái)

主要是服務(wù)用農(nóng)戶，提供農(nóng)產(chǎn)品的網(wǎng)上宣傳、推廣，網(wǎng)上在線實(shí)物展示、交易撮合服務(wù)等。

（一）大棚監(jiān)控及智能控制

1、概述

水稻育秧大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)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(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等）。同時(shí)在溫室現(xiàn)場(chǎng)布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)。用戶通過(guò)電腦或3G手機(jī)，隨時(shí)隨地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、查看現(xiàn)場(chǎng)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。

2、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）總體架構(gòu)

系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為傳感信息采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠(yuǎn)程控制四部分。

（2）技術(shù)架構(gòu)

（3）系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。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(chǎng)部署分為無(wú)線版和有線版兩種。無(wú)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(diǎn)上；有線版采用電纜方式將數(shù)據(jù)傳送到Rs485節(jié)點(diǎn)上。無(wú)線版具有部署靈活，擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)；有線版具有高速部署，數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

視頻采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，系統(tǒng)的清晰度和穩(wěn)定性等參數(shù)均符合國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由控制設(shè)備和相應(yīng)的繼電器控制電路組成，通過(guò)繼電器可以自由控制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，包括：噴淋、滴灌等噴水系統(tǒng)和卷簾、風(fēng)機(jī)等空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。

無(wú)線傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器上，在傳輸協(xié)議上支持IPv4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和信息處理，為用戶提供分析和決策依據(jù)，用戶可隨時(shí)隨地通過(guò)電腦和手機(jī)等終端進(jìn)行查詢。

（4）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，近距離傳輸采取無(wú)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。

（5）系統(tǒng)功能介紹

數(shù)據(jù)采集

溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如果傳感器上報(bào)的參數(shù)超標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)闌值告警，并可以自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備列表

視頻監(jiān)控

用戶隨時(shí)隨地通過(guò)3G手機(jī)或電腦可以觀看到溫室內(nèi)的實(shí)際影像，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)進(jìn)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，形成知識(shí)庫(kù)，以備隨時(shí)進(jìn)行處理和查詢。

數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)將采集到的數(shù)值通過(guò)直觀的形式向用戶展示時(shí)間分布狀況（折線圖）和空間分布狀況（場(chǎng)圖），提供日?qǐng)?bào)、月報(bào)等歷史報(bào)表。

遠(yuǎn)程控制

用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)任意能上網(wǎng)終端，均可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制?？梢蕴峁┕喔?、卷簾等操作。

錯(cuò)誤報(bào)警

系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯(cuò)誤情況會(huì)在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注，以達(dá)到報(bào)警的目的。

統(tǒng)一認(rèn)證

系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯(cuò)誤情況會(huì)在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注，以達(dá)到報(bào)警的目的。

手機(jī)監(jiān)控

3G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)與電腦終端同樣的功能，實(shí)時(shí)查看各種由傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并能調(diào)節(jié)溫室內(nèi)噴淋、卷簾、風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備。

GIS地圖

系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)結(jié)合，提供對(duì)設(shè)備所在位置的查詢。