智慧农业–农业物联网实施方案

一、智慧农业的必要性

我国是一个农业大国,又是一个自然灾害多发的国家,农作物种植在全国范围内都非常广泛,农作物病虫害防治工作的好坏、及时与否对于农作物的产量、质量影响至关重要。农作物出现病虫害时能够及时诊断对于农业生产具有重要的指导意义,而农业专家又相对匮乏,不能够做到在灾害发生时及时出现在现场,因此农作物无线远程监控产品在农业领域就有了用武之地。农业信息化,智慧化是国民经济和社会信息化的重要组成部分,是农业发展的必然阶段,是新时期农业和农村发展的一项重要任务,是实现国民生计的大事。以农业信息化带动农业现代化,对于促进国民经济和社会持续、协调发展具有重大意义。进一步加强农业信息化建设,通过信息技术改造传统农业、装备现代农业,通过信息服务实现小农户生产与大市场的对接,已经成为农业发展的一项重要任务。

农业物联网建设主要包括环境、植物信息检测,温室、农业大棚信息检测和标准化生产监控,精准农业中的节水灌溉等应用模式,例如农作物生长情况、病虫害情况、土地灌溉情况、土壤空气变更等环境状况以及大面积的地表检测,收集温度、湿度、风力、大气、降雨量,有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等信息的监测。

智能农业控制通过实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数,自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求,随时进行处理,为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。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、二氧化碳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)。

二、智慧农业生产解决方案

智慧农业解决方案主要包括以下部分

1)环境监测系统:空气;土壤温湿度;光照;CO2空气传感器

2)通信控制系统:无线网关;中继;路由器

3)设备控制系统:浇灌系统;通风,遮阳;加湿;无线智能插座

4)视频监控,手持终端、进程大屏幕:智能终端,平板,电脑

5)应用管理平台:智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家指导。

智慧农业大棚将具备如下功能

1)空气温湿度监测功能:系统可根据配置的温湿度无线传感器,实时监测大棚内部空气的温度和湿度。

2)土壤湿度监测功能:配有土壤湿度无线传感器,实时监测温室内部土壤的湿度。

3)光照度监测功能:采用光敏无线传感器来实现对温室内部光照情况的检测,实时性强。

4)安防监测功能:采用无线入侵探测器,启动后当温室里面有人出现时,探测器便向主控中心发送信号,同时启动光报警。

5)视频监测功能:通过部署无线WiFi摄像头实时捕获大棚内部的画面,通过光载无线交换机传输给网关处理。用户既可以在控制中心的显示器上看到温室内部的实时画面,又可以通过PC机远程访问的方式来观看温室内部的实时画面。

6)促进植物光合作用功能:植物光合作用需要光照和二氧化碳。当光照度达到系统设定值时,系统会自动开启风扇加强通风,为植物提供充足的二氧化碳。

7)空气加湿功能:如果温室内空气湿度小于设定值,系统会启动加湿器,达到设定值后便停止加湿。

8)土壤加湿功能:当土壤湿度低于设定值时,系统便启动喷淋装置来喷水,直到湿度达到设定值为止。

9)环境升温功能:当温室内温度低于设定值时,系统便启动加热器来升温,直到温度达到设定值为止。

10)局域网远程访问与控制功能:物联网通过网关加入局域网。这样用户便可以使用PC机访问物联网数据,通过操作界面远程控制温室内的执行器件,维护系统稳定。

11)GPRS/3G网络访问功能:物联网通过无线网关接入GPRS或者3G网络。用户便可以手机来访问物联网数据,了解大棚内部环境的各项数据指标(温度、湿度、光照度和安防信息)。

12)控制参数设定及浏览:对所要实现自动控制的参数(温度、湿度、光照度等)进行设置,以满足自动控制的要求。用户既可以直接操作网关界面上的按钮来完成系统平衡参数的设置,又可以通过PC机或手机远程访的方式完成参数的设置。

13)显示实时数据曲线:实时趋势数据曲线可将系统采集到的大棚内的数据以实时变化曲线的形式显示出来,便于观察系统某时间段内整体的检测状况。

14)显示历史数据曲线:可显示出大棚内各测量参数的日、月、年参数变化曲线,根据该曲线可合理的设置参数,可分析环境的变化对植物生长的影响。

三、智慧养殖生产解决方案

智慧养殖解决方案主要包括以下部分

1)环境监测系统:空气温湿度;光照;CO2空气传感器

2)通信控制系统:无线网关;中继;路由器

3)设备控制系统:通风,遮阳;加湿,无线智能插座

4)视频监控安放系统,手持终端、进程大屏幕:无线监控系统,偷盗安防系统智能终端,平板,电脑

5)应用管理平台:智能感知、智能预警、智能决策、智能诊疗、专家指导

四、环境监测系统

1)环境监测是农业物联网的核心,包括室内的大棚监测以及室外的农田监测,监测内容要根据农产品的不同而定制。

2)如图所述,传感器获得数据后,通过中继器(一般使用ZigBee传输技术),传送到网关,网关通过WCDMA/GPRS/SMS等运营商管道不平台通信,平台对数据进行分析、报警,确保农产品的正常生长,同时有助于实现精细化农业,提升农产品的品质与产量。

五、丰富多样的传感器

农业生产使用的传感器种类繁多,根据作物的不同,包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、光照(强度、时间)、风力、二氧化碳浓度(也可测其他气体浓度)、溶解氧含量、叶面水份等200多种传感器,其中温度、湿度、光照、二氧化碳浓度是最主要的几种农业用传感器。

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