物联网监控策划方案

农业物联网监控系统方案

北京旗硕基业科技有限责任公司

2013年5月

目录

前言.............................................. - 5 -

1 中国农业进展现状 ........................... - 6 -

2 物联网技术在农业应用中的意义 ............... - 7 -

3 物联网系统设计方案概述 .................... - 12 -

3.1 系统设计原则 ............................. - 12 -

3.2 系统功能特点 ............................. - 12 -

3.3 系统组成 ................................. - 13 -

3.4 系统示意图 ............................... - 14 -

4 物联网系统功能 ............................ - 14 -

4.1 环境信息采集系统 ......................... - 14 -

4.2 视频监控系统 ............................. - 17 -

4.3 液晶拼接大屏幕系统 ....................... - 18 -

4.4 智能操纵系统 ............................. - 20 -

4.4．1 温度操纵 .............................. - 21 -

4.4．2 通风操纵 .............................. - 23 -

4.4．3 喷雾操纵 .............................. - 23 -

4.4．4 肥水自动灌溉操纵系统 .................. - 24 -

4.5 物联网监控治理平台 ....................... - 25 -

5 项目需求及方案设计 ........................ - 30 - 5.1项目需求.................................. - 30 -

前言

物联网信息技术在2006年被评为以后改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一次产业升级，是十年一次的产业机会。总体来讲，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的新技术，物物相连，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确定地址，它的各种状态、参数可被感知。

2009年8月温家宝总理在无锡提出“感知中国”，物联网开始在中国受到政府的重视和政策牵引。

2010年国家公布了“十二五”进展规划纲要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第一节“构建下一代信息基础设施”中明确提到：推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范。

在第五章“加快进展现代农业”第二节“推进农业结构战略性调整”中提出：加快进展设施农业，推进蔬菜、水果、茶叶、花卉等园艺作物标准化生产。提升畜牧业进展水平。促进水产健康养殖。推进农业产业化经营，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。推进现代农业示范区建设。第三节“加快农业科技创新”中提出：推进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化。加快农业生物育种创新和推广应用，做大做强现代种业。加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成

创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉米等要紧农作物病虫害专业化统防统治。加快推进农业机械化，促进农机农艺融合。进展农业信息技术，提高农业生产经营信息化水平。

物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。

1 中国农业进展现状

我国是农业大国，而非农业强国。近30年来农业高产量要紧依靠农药化肥的大量投入，大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅白费大量的人力物力，也对环境爱护与水土保持构成严峻威胁，对农业可持续性进展带来严峻挑战。

我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%，随着经济的飞速进展，人民生活水平不断提高，资源短缺，环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。特不是我国加入世贸组织后，国外价格低廉的优质农副产品源源不断的流入我国，这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此，如何提高我国农产品的质量和生产效率，如何对大面积土地的规模化耕种实时信息技术指导下科学的精确治理，是一个即前沿又当务之急的科研课题。

而现实情况是，粗放的治理与滥用化肥，其低效益和环境污染令人惊叹。

传统农业产生的物质技术手段落后，要紧依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。在现实中要紧存在的问题是：（1）农业科技含量、装备水平相对滞后

（2）农业生产存在污染和白费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊

人，农业的污染问题困扰着许多乡村，许多农民群众饮水安

全受到阻碍

（3）农业产出少、农民收入低

（4）农产品的品种少

2 物联网技术在农业应用中的意义

目前，我国大多数农业生产要紧依靠人工经验治理，缺乏系统的科学指导。设施栽培技术的进展，关于农业现代化进程具有深远的阻碍。设施栽培为解决我国城乡居民消费结构和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用，温室种植已在农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境操纵，信息猎取手段是最重要的关键技术之一。物联网信息技术在农业领域中有着广泛的应用。我们从农产品生产不同的时期

来看，不管是从种植的培育时期和收获时期，都能够用物联网的技术来提高它工作的效率和精细治理。具体有如下社会经济效益。

1、促进农业三个方面的进展：

●增产增收

相关资料表明，在可自动操纵室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照的温室中，每平方米温室一季可产番茄30kg~50kg，黄瓜40kg，相当于露地栽培产量10倍以上。其他各类作物在这种环境下的产量也将得到明显的提升。

●节约能源

无线传感器网络能够准确采集温室、叶温、地温、湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风向、风速一季作物生长状况等参数，并将室内问、光、水、肥、气等诸多因素综合直接协调到最佳状态，据计算，可有效节水、节肥、节药，使整体能耗降低15%~50%。

作物多样化

无线传感器对室温生产环境的改善，能够使得一些在此前的耕作条件下较难种植的作物得以生长，并为新品种作物的培育提供更好的条件，这有利利于推广高附加值得经济作物，提升单位面积的农业经济产值，促进农门增产增收。

2、社会经济效益：

（1）合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染

采纳因土、因作物、因时全面平衡施肥、完全扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多，有机肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

（2）减少和节约水资源

目前传统农业因大水漫灌和沟渠漏对灌溉水的利用率只有

40%左右，而物联网技术可自由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能猎取尽可能高的产量。

（3）节本增效，省工省时，优质高产

采纳精确播种，精确收获技术，并将精确种子工程与精确播种技术有机的结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。在一般情况下，精确播种比传统播种增产18%~30%，省工2~3个小时。（4）使农作物的物质营养得到合理利用，保证了农产品的产量和质量

通过各类传感器和智能操纵设备，对农作物的生产过程进行动态监测和操纵，并依照其结果采纳相应的措施。

总而言之，物联网信息技术能大大的提高生产治理效率，节约人工（例如：关于大型农场来讲，几千亩的土地假如用人力来进行浇水施肥，手工加温，手工卷帘等工作，其工作量相当庞大且难以治理，假如应用了物联网技术，手动操纵也只需点击鼠标的微小的动作，前后只是几秒，完全替代了人工操作的繁琐；），而且能特不便捷的为农业各个领域研究等方面提供强大的科学数据理论支持，其作用在当今的高度自动化、智能化的社会中是不言而谕的。农业示范园区作为最新的农业技术的应用与推广载体，是现代农业的集中体现，是现代信息技术的在农业中最先应用的场合。

以后的工作愿景

3 物联网系统设计方案概述

3.1 系统设计原则

从需求情况分析系统，制订设计原则，以指导我们的方案设计：●先进性原则

采纳先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在以后一定时期内的技术领先性。

●开放性原则

方案的设计及选型遵从国际标准及工业标准，使项目具有高度的开放性和所提供设备在技术上的兼容性。

●可扩展性原则

项目设计在充分考虑当前情况的同时，必须考虑到今后较长时期内业务进展的需要，留有充分的升级和扩充的可能性。

●可靠性原则

项目的设计必须贯彻可靠性原则，使系统具有专门高的可用性。

●经济适用性原则

在考虑必要的扩展性原则下，使用功能适度的软硬件产品。

3.2 系统功能特点

●超低功耗，节能环保

低功耗设计，采纳太阳能供电的方式完全能够满足大部分设备的需要。

●采纳下一代网络——物联网新技术

采纳最先进的物联网技术，具有自组网、自愈合、云端计算等全新功能。

●采纳无线技术

采纳Zigbee,3G等无线技术，安装方便，携带方便，降低建设成本、减少改造成本，幸免了布线带来的火灾隐患，突破了有线只能在本地计算机进行查看和扫瞄的劣势，用户能够突破时刻和地域的限制，随时随地的了解生产现场状况。

●多种显示方式

采纳LED显示屏，液晶电视，电脑，手机等不同的显示方式，适合在示范园区不同地点使用，充分体现现代农业与现代光电信息技术的融合。

●完全自动化

现有大型农业生产企业、农业示范园区的信息化改造，用自动化的技术手段替代了用户现有的定期数据采集工作，提升了数据采集的准确度和可靠度，让用户能够将精力专注在数据的分析和整理上。

3.3 系统组成

针对现代农业需求而开发的自动化系统整体解决方案，要紧包括三个部分：信息采集、设备的自动操纵、信息的公布与智能

处理组成。信息采集包括温室空气温湿度信息监测、土壤信息监测、视频信息采集等。设备操纵包括温室的风机操纵、湿帘电机操纵和遮阳板电机操纵等。信息的公布与数据处理包括LED信息公布系统、中央操纵室的治理平台和意外信息的手机报警处理等功能。

3.4 系统示意图

以下为示范园区物联网系统拓扑结构图：

4 物联网系统功能

4.1 环境信息采集系统

要紧是前端的传感器、采集仪等硬件设备，通过后端的蔬菜生长环境信息监测治理系统软件，实现农业环境信息的在线治理与操纵。工作原理图如下：

农用通（一体化采集仪）采集系统提供的功能包括：

环境监测

空气温度