農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案項目背景

物聯(lián)網(wǎng)應用是將采集數(shù)據(jù)經(jīng)行分析后進行的全自動監(jiān)控澆灌、施肥、噴藥、降溫柔補光等一系列操作，它由中心限制柜與多節(jié)點數(shù)據(jù)采集器構成兩級分布式計算機限制網(wǎng)絡，具有分散采集，集中操作管理的特點，系統(tǒng)配置可以依據(jù)要求敏捷增加或削減。通過傳感器實時采集溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)，并傳到各個節(jié)點，數(shù)各個節(jié)點實現(xiàn)和上位機的通訊，在計算機軟件界面上可顯示所采集到環(huán)境參數(shù)的值，可進行數(shù)據(jù)設定、存貯、報警。詳細如下：

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領域中有著廣泛的應用。從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)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(lián)網(wǎng)的技術來提高它工作的效率和精細管理。例如：

（1）在種植打算的階段，我們可以通過在溫室里布置許多的傳感器，實時采集當前狀態(tài)下土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物并供應科學的種植信息及其數(shù)據(jù)閱歷。

（2）在種植和培育階段，可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術手段進行實時的溫度、濕度、CO2等的信息采集，且可以依據(jù)信息采集狀況進行自動的現(xiàn)場限制，以達到高效的管理和實時監(jiān)控的目標，從而應對環(huán)境的改變，保證植物育苗在最佳環(huán)境中生長。例如：通過遠程溫度采集，可了解實時溫度狀況然后手動或自動的在辦公室對其進行溫度調(diào)整，而不須要人工去實施現(xiàn)場操作，從而節(jié)約了大量的人力。

（3）在農(nóng)作物生長階段，可以利用物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測作物生長的環(huán)境信息、養(yǎng)分信息和作物病蟲害狀況。利用相關傳感器精確、實時地獲得土壤水分、環(huán)境溫濕度、光照等狀況，通過實時的數(shù)據(jù)監(jiān)測和物定作物的專家閱歷相結合，協(xié)作限制系統(tǒng)調(diào)理作物生長環(huán)境，改善作物養(yǎng)分狀態(tài)，剛好發(fā)覺作物的病蟲害爆發(fā)時期，維持作物最佳生長條件，對作物的生長管理及其為農(nóng)業(yè)供應科學的數(shù)據(jù)信息等方面有著特別重要的作用。

（4）在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，我們也同樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，把它傳輸階段、運用階段的各種性能進行采集，反饋到前端，從而在種植收獲階段進行更精準的測算。

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)能大大的提高生產(chǎn)管理效率，節(jié)約人工（例如：對于大型農(nóng)場來說，幾千畝的土地假如用人力來進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當浩大且難以管理，假如應用了物聯(lián)網(wǎng)技術，手動限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），而且能特別便捷的為農(nóng)業(yè)各個領域探討等方面供應強大的科學數(shù)據(jù)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。

二、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)所技術特點：

（1）監(jiān)控功能系統(tǒng)：依據(jù)無線網(wǎng)絡獲得的植物實時的生長環(huán)境信息，如通過各個類型的傳感器可監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳感匯聚節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)全部基地測試點信息的獲得、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并依據(jù)以上各類信息的反饋對農(nóng)業(yè)園區(qū)進行自動澆灌、自動降溫、自動卷模、自動進行液體肥料施肥、自動噴藥等自動限制。

（2）監(jiān)測功能系統(tǒng)：在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)實現(xiàn)自動信息檢測與限制，通過配備無線傳感節(jié)點，太陽能供電系統(tǒng)、信息采集和信息路由設備、配備無線傳感傳輸具系統(tǒng)，每個基點配置無線傳感節(jié)點，每個無線傳感節(jié)點可監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳感匯聚節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)全部基地測試點信息的獲得、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并依據(jù)種植作物的需求供應各種聲光報警信息和短信報警信息。

（3）實時圖像與視頻監(jiān)控功能：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)上作物與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關系網(wǎng)絡，通過多維信息與多層次處理實現(xiàn)農(nóng)作物的最佳生長環(huán)境調(diào)理及施肥管理。但是作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控為物與物之間的關聯(lián)供應了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分數(shù)據(jù)偏低。應當澆灌到什么程度也不能死搬硬套地僅僅依據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不勻稱性確定了農(nóng)業(yè)信息獲得上的先天性弊端，而很難從單純的技術手段上進行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實時狀態(tài)，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(tài)及養(yǎng)分水平?？梢詮恼w上給農(nóng)戶供應更加科學的種植決策理論依據(jù)。

三、主要監(jiān)測參數(shù)（可按自身的要求隨意選擇）：

測定指標：溫度；濕度；光照強度；光合有效輻射；CO2；土壤溫度；土壤水分；土壤PH值；電導（鹽份）；氣壓；風向；風速；雨量等等。

四、項目的需求分析：

（一）、信息采集子系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)采集點無線放射模塊、太陽能電池板、支架、蓄電池

2、數(shù)據(jù)采集傳感器溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器、光合有效輻射傳感器、CO2傳感器、土壤溫濕度傳感器、風向、速、雨量傳感器等

3、數(shù)據(jù)分析及顯示部分電腦、軟件、無線接收模塊、報警系統(tǒng)

備注：數(shù)據(jù)采集節(jié)點數(shù)可依據(jù)客戶需求或實際分析確定數(shù)據(jù)采集節(jié)點數(shù)（建議以大棚或每塊田地為單位依據(jù)實際大小確定每個大棚或田地的節(jié)點數(shù)量），其中每個節(jié)點附帶一個該類型的數(shù)據(jù)采集傳感器，如有傳感器及其電腦主機、顯示器的尺寸、特別精度、數(shù)量和品牌等要求請在說明一欄中說明。若無特別說明將按系統(tǒng)的實際狀況及其用戶要求作出最佳配置選擇。

（二）、無線限制部分

備注：其中限制柜詳細數(shù)量依據(jù)限制點的數(shù)量而定；變頻器可一拖三（即一個變頻器可公用與三個水泵等設備），如需特別要求請在說明一欄中說明。若無特別說明將按系統(tǒng)的實際狀況及其用戶要求作出最佳配置選擇。

（三）、實時圖像與監(jiān)控部分

備注：如需特別要求請在說明一欄中說明。若無特別說明將按系統(tǒng)的實際狀況及其用戶要求作出最佳配置選擇。

（四）、系統(tǒng)整體功能部分

1、氣象站及聯(lián)動棚內(nèi)各項數(shù)據(jù)能統(tǒng)計分析，并實時在限制室電腦顯示、分析；

2、監(jiān)控圖像、數(shù)據(jù)分析等圖像同時在多臺液晶屏上顯示；

3、數(shù)據(jù)及監(jiān)控圖像通過GPRS傳到網(wǎng)絡，用戶可在任何有網(wǎng)絡的地方查看，并可依據(jù)其用戶權限進行相應的操作；

4、可遠程限制田間電磁閥，并設定不同的澆灌施肥方案；遠程限制監(jiān)控攝像頭。以上遠程限制及訪問須要設定不同的權限，遠程訪問都須要有記錄保存；

5、收集的數(shù)據(jù)能設定警戒值，假如超出警戒值可發(fā)送警報到限制室或者手機上，以免發(fā)生意外狀況；

6、依據(jù)用戶需求，若須要和原有的電磁閥、施肥機等設備進行連接，在用戶供應原有設備接口和通信協(xié)議的狀況下可進行有效連接，但是建議盡量不適用原有設備，以免對以后系統(tǒng)的實施、維護和升級等過程造成困難；

7、能供應足夠的升級空間，可滿意后續(xù)創(chuàng)新園建設中的監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、田間澆灌的提升需求并預留接口，可對現(xiàn)有系統(tǒng)進行大規(guī)模的升級；

8、大棚可完成自動澆灌、自動噴藥、自動施肥（液態(tài)肥）等功能，且不需人工干預，只需在辦公室進行鼠標操作便可輕松完成上述困難動作，而且系統(tǒng)可設定自動模式，例如：依據(jù)當前自動采集的水分來判定是否須要澆灌等動作，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化。

五、1、系統(tǒng)設計方案：

A、在辦公室及鋼構房限制室內(nèi)各安裝一臺液晶顯示器，實時顯示收集的數(shù)據(jù)及監(jiān)控畫面，且兩臺顯示器需同步顯示。

B、供電方式：采納兩種供電模式，即市電與太陽能雙電源供電系統(tǒng)，保證設備在任何氣候環(huán)境下都能持續(xù)工作。

C、傳輸方式：模式1無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）

模式2全球移動通信系統(tǒng)（GSM）

模式3無線傳感器網(wǎng)絡+全球移動通信系統(tǒng)+互聯(lián)網(wǎng)（WSN+GSM+Internet）

模式4無線傳感器網(wǎng)絡+噴滴灌或只能作業(yè)等限制終端（WSN+作業(yè)終端）

模式5無線傳感器網(wǎng)絡+WebGIS（WSN+WebGIS）

D、通訊接口：無線自組織網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，串口通信接口等。

E、數(shù)據(jù)采集傳輸部分軟件的功能：可在線實時連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測點位的各項參數(shù)狀況，可成表格顯示，曲線顯示，柱狀圖顯示，有報

警功能，數(shù)據(jù)可隨時調(diào)出查看?？蓴U充多達65536個點。可設定各監(jiān)測點位的報警限值，當出現(xiàn)被監(jiān)測點位數(shù)據(jù)異樣時可自動發(fā)出聲光報警信號，并發(fā)送警報到限制室或者手機上。

2、系統(tǒng)限制部分實施方案：

在限制工程方面，項目采納工業(yè)限制技術，嚴格遵循工業(yè)限制標準。采納現(xiàn)在已穩(wěn)定應用于工業(yè)限制系統(tǒng)的PLC作為限制核心，采納變頻水泵及其電磁閥等限制對澆灌、施肥實施恒壓、節(jié)能、長時間無人值守的自動限制。限制柜與限制室之間通過無線連接。限制室與限制柜之間的最大距離在5KM。建議限制柜安放與室內(nèi)，最好一起放在限制室內(nèi)，以便干脆依據(jù)當前數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)限制。

（1）系統(tǒng)設計：

A、PLC主限制部分

B、供水，供肥，噴藥系統(tǒng)：采納國際上先進的變頻限制系統(tǒng)（變頻的優(yōu)點：自動恒壓輸出，能對電機的過載、發(fā)熱、爆管等狀況進行自動限制，平安牢靠并可延長整個系統(tǒng)的運用壽命），依據(jù)現(xiàn)有場地或客戶要求定做。

C、連接系統(tǒng)：需無線大功率遠程通信系統(tǒng)，中間繼電系統(tǒng)數(shù)臺，高壓、防雷系統(tǒng)、過流、過熱、超壓、欠壓愛護愛護系統(tǒng)，供水，供肥，噴藥系統(tǒng)（詳細要看客戶要求）。

D、其他：在主管道上安裝反饋壓力變送器，以達到剛好自動限制管道內(nèi)水壓。

（2）可達到的功能：

通過采集信息部分發(fā)來的指令可完成自動澆灌、自動施肥、自動噴藥、能遠程限制田間電磁閥，并依據(jù)設定不同的澆灌施肥方案進行澆灌施肥

（通過電腦手動開啟或