智慧農(nóng)業(yè):農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實施方案

一、智慧農(nóng)業(yè)的必要性

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，也是一個自然災(zāi)害頻發(fā)的國家。農(nóng)作物在全國各地廣泛種植。農(nóng)作物病蟲害防治的好壞、及時與否，對農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要。及時診斷農(nóng)作物病蟲害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義，而農(nóng)業(yè)專家相對匱乏，在災(zāi)害發(fā)生時無法及時在現(xiàn)場，所以農(nóng)作物無線遠(yuǎn)程監(jiān)測產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有用武之地。農(nóng)業(yè)信息化和智能化是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然階段，是新時期農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的重要任務(wù)，是實現(xiàn)國計民生的大事。以農(nóng)業(yè)信息化推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，通過信息技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，裝備現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，通過信息服務(wù)實現(xiàn)小農(nóng)戶生產(chǎn)與大市場的對接，已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。

咬合點

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)人工管理缺乏有效的技術(shù)手段來采集作物生長的環(huán)境參數(shù)；手動控制用于控制灌溉、水幕、遮陽網(wǎng)、排氣扇等。，耗費人力、時間，錯誤率高。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)傳感數(shù)據(jù)相對簡單；采集的數(shù)據(jù)需要人工統(tǒng)計和分析；缺乏智能數(shù)據(jù)管理和分析平臺；無法實現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)對的聯(lián)動。

智慧農(nóng)業(yè)傳感數(shù)據(jù)多樣；集傳感、存儲、分析、聯(lián)動、集成于一體；實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；智能數(shù)據(jù)處理；多樣化的報警模式。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)主要包括環(huán)境和植物的信息檢測，溫室大棚和農(nóng)業(yè)大棚的信息檢測和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)測，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中節(jié)水灌溉的應(yīng)用模式，如作物生長、病蟲害、土地灌溉、土壤空氣變化等環(huán)境條件，以及大范圍地表檢測，采集的溫度、濕度、風(fēng)力、大氣和降雨、土地濕度、氮濃度、土壤pH值等信息的監(jiān)測。

智能農(nóng)業(yè)控制通過實時采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤濕度等環(huán)境參數(shù)，自動開啟或關(guān)閉指定設(shè)備?？筛鶕?jù)用戶要求隨時處理，為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、設(shè)施自動控制和智能管理提供科學(xué)依據(jù)。溫室監(jiān)控與智能控制的解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，實時采集作物溫室內(nèi)的溫濕度信號和光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)，自動開啟或關(guān)閉指定設(shè)備(如遙控澆水、開閉百葉窗等。).

二、智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)解決方案

智慧農(nóng)業(yè)解決方案主要包括以下幾個部分:

1)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng):空氣；土壤溫度和濕度；照明；CO2空氣傳感器

2)通信控制系統(tǒng):無線網(wǎng)關(guān)；繼電器；路由器

3)設(shè)備控制系統(tǒng):加水系統(tǒng)；通風(fēng)、遮光；加濕；無線智能插頭

4)視頻監(jiān)控、手持終端、過程大屏:智能終端、平板、電腦。

5)應(yīng)用管理平臺:智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家指導(dǎo)。

智能農(nóng)業(yè)溫室將具有以下功能:

1)空氣溫濕度監(jiān)控功能:系統(tǒng)可以根據(jù)配置的溫濕度無線傳感器實時監(jiān)控溫室內(nèi)空氣的溫濕度。

2)土壤墑情監(jiān)測功能:配備土壤墑情無線傳感器，實時監(jiān)測大棚土壤墑情。

3)光照監(jiān)測功能:采用光敏無線傳感器檢測溫室內(nèi)部光照，實時性強(qiáng)。

4)安全監(jiān)控功能:采用無線入侵探測器。當(dāng)啟動后有人出現(xiàn)在溫室內(nèi)，探測器會向主控中心發(fā)出信號，同時啟動燈光報警。

5)視頻監(jiān)控功能:部署無線WiFi攝像頭，實時捕捉溫室內(nèi)部圖像，通過光無線交換機(jī)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)進(jìn)行處理。用戶不僅可以在控制中心的監(jiān)視器上看到溫室內(nèi)的實時畫面，還可以通過PC機(jī)的遠(yuǎn)程訪問觀看溫室內(nèi)的實時畫面。

6)促進(jìn)植物光合作用的功能:植物光合作用需要光和二氧化碳。當(dāng)光照達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動開啟風(fēng)扇，加強(qiáng)通風(fēng)，為植物提供充足的二氧化碳。

7)空氣加濕功能:如果溫室內(nèi)空氣濕度小于設(shè)定值，系統(tǒng)將啟動加濕器，達(dá)到設(shè)定值后停止加濕。

8)土壤加濕功能:當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時，系統(tǒng)會啟動灑水車噴水，直到濕度達(dá)到設(shè)定值。

9)環(huán)境升溫功能:當(dāng)溫室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時，系統(tǒng)會啟動加熱器升溫，直至溫度達(dá)到設(shè)定值。

10)局域網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問和控制功能:物聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)加入局域網(wǎng)。這樣，用戶可以使用PC訪問物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，通過操作界面遠(yuǎn)程控制溫室內(nèi)的執(zhí)行器，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

11)GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)接入功能:物聯(lián)網(wǎng)通過無線網(wǎng)關(guān)接入GPRS或3G網(wǎng)絡(luò)。用戶可以用手機(jī)訪問物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，了解溫室內(nèi)部環(huán)境的數(shù)據(jù)指標(biāo)(溫度、濕度、光照、安全信息)。

12)控制參數(shù)的設(shè)置和瀏覽:設(shè)置參數(shù)(溫度、濕度、光照等。)進(jìn)行自動控制，以滿足自動控制的要求。用戶不僅可以直接操作網(wǎng)關(guān)界面上的按鈕來設(shè)置系統(tǒng)平衡參數(shù)，還可以通過PC或手機(jī)遠(yuǎn)程訪問來設(shè)置參數(shù)。

13)顯示實時數(shù)據(jù)曲線:實時趨勢數(shù)據(jù)曲線可以將系統(tǒng)在溫室內(nèi)采集的數(shù)據(jù)以實時變化曲線的形式顯示出來，方便觀察系統(tǒng)在某段時間內(nèi)的整體檢測狀態(tài)。

14)顯示歷史數(shù)據(jù)曲線:可以顯示溫室內(nèi)各測量參數(shù)的日、月、年參數(shù)變化曲線，并根據(jù)該曲線合理設(shè)置參數(shù)，分析環(huán)境變化對植物生長的影響。

三。智能農(nóng)業(yè)和生產(chǎn)解決方案

智能養(yǎng)殖解決方案主要包括以下幾個部分:

1)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng):空氣溫度和濕度；照明；CO2空氣傳感器

2)通信控制系統(tǒng):無線網(wǎng)關(guān)；繼電器；路由器

3)設(shè)備控制系統(tǒng):通風(fēng)、遮陽；加濕，無線智能插頭

4)視頻監(jiān)控安裝系統(tǒng)、手持終端、大屏幕:無線監(jiān)控系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)智能終端、平板電腦、電腦。

5)應(yīng)用管理平臺:智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能診療、專家指導(dǎo)。

四。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

1)環(huán)境監(jiān)測是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，包括室內(nèi)溫室監(jiān)測和室外農(nóng)田監(jiān)測。應(yīng)根據(jù)不同的農(nóng)產(chǎn)品定制監(jiān)測內(nèi)容。

2)傳感器獲取數(shù)據(jù)后，通過中繼器(一般采用ZigBee傳輸技術(shù))傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)不通過WCDMA/GPRS/SMS等運營商業(yè)管道與平臺通信。平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并報警，保證了農(nóng)產(chǎn)品的正常生長，同時有助于實現(xiàn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

第五，豐富多樣的傳感器

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器種類繁多，包括氣溫、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、土壤ph值、光照(強(qiáng)度、時間)、風(fēng)力、二氧化碳濃度(也可測量其他氣體濃度)、溶解氧含量、葉片水分等200多種傳感器，其中溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度是農(nóng)業(yè)的主要傳感器。

依托農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，園區(qū)管理層在家就能知道溫室大棚內(nèi)各種生產(chǎn)要素的變化。千里之外的客戶也可以登錄農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)站，實時了解園區(qū)生產(chǎn)情況。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已初步應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)、田間農(nóng)業(yè)、果園生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖管理。如智能溫室控制、智能節(jié)水灌溉、農(nóng)產(chǎn)品生長和病蟲害監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理、氣象環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理和溯源等，都取得了良好的應(yīng)用效果。

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