望江县现代农业信息追溯综合管理平台建设方案.docVIP

望江县现代农业信息追溯综合管理平台建设方案设计：安徽朗坤物联网时间：2012年9月目 录第1章 概述41.1目的41.2 建设价值41.3 建设内容51.3.1 智慧设施农业5第2章 智慧设施农业系统设计62.1 系统结构图62.2 概述62.3数据采集子系统72.3.1 种植环境数据采集72.3.2 视频监控数据采集82.3.3 采集功能要求92.3.4 采集数据传输102.4 蔬菜生产综合管理子系统102.4.1 种植数据监测102.4.2 种植预警102.4.3 种植视频监控102.4.4设备自动控制112.4.5 数据查询112.4.6 种植分析112.4.7 统计汇总112.5 种植预警子系统112.5.1 种植预警结构112.5.2信息系统提示112.5.3 手机短信提示122.6 自动控制子系统122.6.1 自动控制原理122.6.2 自动控制种类122.6.3 水肥一体控制12第3章 大田作物智慧种植系统设计133.1 概述133.2 功能描述133.2.1 环境数据采集133.2.2 土壤数据检测143.2.3 视频球机监控14第4章 畜禽智慧养殖系统设计154.1 概述154.2 功能描述154.3 “畜禽追溯”服务子系统154.3.1 畜禽视频监控154.3.2 畜禽养殖环境环境检测164.4 畜禽养殖综合管理子系统174.4.1 畜禽养殖环境环境监测174.4.2 畜禽养殖环境视频监控18第5章 游客展示中心195.1 概述195.2 功能描述195.2.1 设计效果图195.2.2 大棚种植环境数据展示205.2.3 畜禽养殖数据展示20第6章 系统报价22第1章 概述1.1目的望江农业信息综合管理平台，是集蔬菜大田种植、畜禽养殖、培训展示等功能为一体的现代化农业信息追溯管理平台。在此基础上，大力打造蔬菜设施大棚智慧种植、农产品粗加工环境监测、畜禽养殖环节可追溯管理的现代化生态农业智慧系统。该项目的建设是物联网传感技术、计算机网络技术、通讯技术、系统集成技术等的综合应用，通过在园区农业生产各环节布置传感器节点及视频监测点，利用网络将数据进行传输，系统对数据进行统一处理和应用管理，可实现企业利用物联网技术对园区进行蔬菜设施大棚的信息化管理、视频图像监控、大田蔬菜种植，畜禽养殖情况管理、畜禽养殖环节可追溯服务，以及提升望江农业的现代化服务水平，拓展望江县农产品的市场竞争力，为提高务农人员增产、创收提供保障。1.2 建设价值对于企业生产者而言，利用物联网技术可大大提高种植的经济效益，主要体现在以下几个方面：1、降低种植成本：通过对蔬菜的种植理化值、种植环境进行数据感知和分析，可了解浇水量和施肥量，做到合理施肥、合理浇水，科学合理控制水肥成本，并自动调节控制设施大棚的种植环境，降低了种植管理的人力成本。2、增加蔬菜产量：物联网技术的运用，通过对蔬菜生长各环节的精准感知和种植信息指导，提高了蔬菜的产量。3、提高蔬菜品质：病虫害环境信息的自动感知，降低了病虫害发生的机会，可有效减少农药的使用，提高了蔬菜的有机品质。4、提升品牌价值：通过对蔬菜种植的质量安全管理，让消费者吃到绿色的放心菜，增强了品牌的社会公信力，从而提升企业的品牌价值。5、拓宽服务模式：传统的农业种植是以产出蔬菜产品为目的，而利用物联网技术对传统农业生产过程进行现代化改造，大大提升了现代农业的休闲观光价值，摆脱了以往农企单纯依靠种植的单一生存模式，拓宽了服务的范围，为农业企业带来更大的商业附加值。6、规避自然灾害：种植环境的自动化控制，降低了蔬菜种植对自然环境的依赖，增强了蔬菜种植规避自然灾害的能力。7、提高决策水平：大量的农业种植数据、大量的视频监控图像，大大提高了农业企业种植的远程决策水平。1.3 建设内容1.3.1 智慧设施农业通过物联网技术，对蔬菜种植设施大棚进行信息化管控。利用视频监测点，可以实时查看设施大棚蔬菜的生长情况；在设施大棚布置传感设备，通过传感设备将采集到的蔬菜生长各环节的数据，通过网络传输后进行汇总分析，给蔬菜种植提供决策依据，如：蔬菜大棚内的大气温湿度、光照强度、土壤温湿度，通过设置系统阈值，各项种植指标超过阈值将自动报警，将报警信息发送到信息系统或农民的手机终端，提醒人工进行浇水施肥等操作，也可以通过软件系统打开灌溉电磁阀、卷帘机、风扇等，起到灌溉、遮阳、降温的效果。利用环境综合数据采集设备及种植土壤环境传感器，对全天24小时的各项环境数据进行汇总并适时传输至监测中心，随时掌握分析露天大田的种植环境情况，指导大田蔬菜及作物的日常生产。畜禽养殖系统的应用使企业能够对畜禽养殖环节数据进行采集，记录畜禽养殖的全过程，为后期猪肉质量的追溯、养殖成本分析等提供基础数据，加强了畜禽养殖的管理，提高企业养殖效率，提高了畜禽养殖的信息化水平。通过视频监控点的部署，方便对畜禽养殖环境的远程管理及监控，并为农户提供远程网络视频“畜禽追溯”服务。第2章 智慧设施农业系统设计2.1 系统结构图大棚作为发展农业的试验田，真正实现“坐在办公室里种庄稼”。连栋大棚内装有摄像机、风机、水泵、湿帘、遮阳和喷滴灌系统等，这些设备通过通信技术与监控中心相连。2.2 概述物联网在现代农业领域的应用，包括如监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况，从而进行科学预测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，提高农业综合效益。特别是最近几年在设施农业中的运用卓有成效。尽管设施农业在我国已经取得成效，但是相比发达国家仍存在很大差距，平均单位产量低于国外的30%，单位产量成本大于国外的50%，由于农药使用不合理，产品质量远低于国外水平。物联网技术在设施农业领域的应用，将大大提高设施农业的信息化水平，通过智能操控方式，精准化管理，大面积提高种植产量、提升产品质量，大幅度降低种植成本，极大的提高了经济效益。2.3数据采集子系统2.3.1 种植环境数据采集土壤温湿度、空气温室度、光照强度等生长环境参数对农作物的生长有重要影响。传统的种植方式，无法对这些生长环境参数进行实时监测与定量、定性分析。利用传感器实时采集数据信息，通过网络的将采集的数据进行传输，实现对土壤温湿度、环境温湿度、光照等生长环境参数的实时监测，并有效存储数据到历史数据库为生长环境参数对农作物种植影响的定量、定性分析提供依据。图1：大棚现场数据采集终端图2：传感器数据采集结构2.3.2 视频监控数据采集通过在设施大棚安装摄像机，如高速球机、半球摄像机，根据监控中心系统的需要，实时的将视频图像数据进行传输，设施大棚视频图像信息可以在监控中心进行实时观测。 图3：连栋大棚球形摄像机图4：摄像机布置结构图2.3.3 采集功能要求数据采集子系统主要分为：（1） 种植环节数据采集种植环节传感器数据采集，主要包括：冬暖大棚光照、空气温湿度、土壤温湿度指标，连栋大棚内部空气温湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温湿度数据实时采集，传感器的选型以国产为主，数据采集设备数量：应用需求：冬暖大棚：蔬菜普通种植连栋大棚：育苗（2）视频监控图像数据采集视频图像监控，根据种植的实际情况，选择较为经济的方案，采用普通摄像机和智能高速球机相结合的方案，一方面满足日常地块种植环节的视频监控需求，另一方面满足了未来专家远程诊断的视频高清图像需求，采用的网络摄像机要求在清晰度和稳定性上都满足实际应用的要求、以及达到国内的相关标准。2.3.4 采集数据传输该系统主要将设备采集到的数据，通过网络传送到服务器上。望江农业信息综合管理平台地处偏僻，系统在网络方面采取了“有线网络”进行传输，保证网络系统的稳定运行。2.4 蔬菜生产综合管理子系统2.4.1 种植数据监测信息系统对冬暖大棚、连栋大棚采集到的蔬菜种植传感器数据进行汇总和分析，信息系统对现场实时采集的温室内空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度（连栋大棚）环境参数进行分析处理，并以直观的图表和曲线的方式显示给用户。2.4.2 种植预警通过在系统中设置各种传感器数据的阈值，如大棚温度阈值，超过设置的阈值，将触发“预警子系统”，超警信息通过各种渠道发送给用户。2.4.3 种植视频监控在系统中可以实时查看蔬菜种植冷大棚、冬暖大棚、连栋大棚的视频监控图像，连栋大棚的摄像头可旋转，拍摄多角度视频图像。2.4.4设备自动控制通过信息系统，点击系统按钮、操作鼠标实现对种植设备的自动化控制，如打开风机通风降温、打开卷帘、遮阳、蔬菜水肥一体喷淋设备等，并可以查看各自动化设备的当前状态。2.4.5 数据查询可以查看大棚的实时种植数据信息，包括大棚编号、种植蔬菜品种、大气温湿度、光照强度、土壤温湿度、CO2浓度情况，可以通过选择大棚的名称、输入大棚的负责人、种植蔬菜的类型等进行数据查询筛选。2.4.6 种植分析对获得的种植数据进行对比分析，对比相同蔬菜，各大棚的长势及生长情况（视频图像对比）、分析种植环境因素对蔬菜的长势和产量的影响，种植水肥、农资成本投入产出分析，形成科学化、低成本种植，提高蔬菜的产量和品质。2.4.7 统计汇总通过报表形式，根据不同的大棚、不同的种植品种、不同的负责人、种植成本投入等多个维度显示并可导出相关种植汇总统计数据。2.5 种植预警子系统2.5.1 种植预警结构种植预警是指在蔬菜种植的各环节，通过对种植的环境参数设置信息系统阈值，如温室空气温湿度、光照强度、CO2浓度（仅限连栋大棚），当实际环境参数超过设定的阈值，系统报警，将超警信息通过电脑、手机终端进行通报。发送超出系统阈值软件系统提示预警信息种植环境参数发送手机短信提示2.5.2信息系统提示当种植环境参数超过信息系统设定的参数阈值时，自动在系统种植报警列表中生成一条报警信息，包括报警的类型、大棚编号、报警时间、系统建议的操作。2.5.3 手机短信提示向该地块负责人的手机发送报警提示短信，短信内容包括预警时间、预警大棚的相关参数信息、系统建议的操作。2.6 自动控制子系统2.6.1 自动控制原理该子系统自动控制是由控制设备和相应的继电器控制电路组成，通过继电器可以自由控制各种农业生产设备，包括：喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机、侧窗等，通过软件系统来控制自动化设备（仅用于农户连栋大棚）。2.6.2 自动控制种类温室大棚常用的自动控制包括：双向天窗、侧窗、内/外遮阳幕、内保温幕、多级风扇、湿帘、湿帘外翻窗、补光灯、空调、热风机、CO2补气、水暖混水阀、水暖循环泵、负压变频调速风机（用于检疫隔离温室）、灌溉阀、灌溉水泵等。（具体控制设备根据连栋大棚自动化情况来定）2.6.3 水肥一体控制水肥一体化滴灌系统，通过给喷灌设备安装电磁阀，信息系统自动控制该电磁阀的开启和闭合，农户需要有水肥一体化设备，在此基础上通过软件系统控制电磁阀的开启及闭合状态。比较简易的水肥一体化滴灌系统有三个优点：（1）均匀供给水肥，保证田间植株的一致性和产品的一致性，进一步提高商品性；（2）系统自动化控制，进一步节省人工成本；（3）可视化监控，了解棚内水肥灌溉情况，并及时做出调节。第3章 大田作物智慧种植系统设计3.1 概述建设基于物联网的大田作物“四情”监测系统，可针对农田环境，包括：空气湿度和温度、太阳辐射、风速、风向、雨量，大田视频图像信息，土壤环境各项参数开展实时监控，并实时远程传输到信息监控中心，为分析“四情”，开展技术指导及决策管理提供及时、可靠和科学的依据，逐步实现“四情”检测自动化、动态可视化、田间管理科学化、提高种植管理水平。3.2 功能描述农户大田作物“四情”监测系统功能主要包括三个部分：（1）大田环境监测，通过环境综合数据采集设备监测望江农业信息综合管理平台的空气温度、空气湿度、太阳辐射、风速、风向、降雨量等环境参数信息，为大田农情分析采集基本的环境数据。（2）土壤指标监测，利用不同深度的土壤温湿度传感器，探测大田5-10cm、10-20cm，20-40cm土壤不同深度的参数值。（3）视频球机监控，在大田悬挂视频球机，通过旋转视频球机的角度调节可视范围，进行远程视频控制，采用手动或者自动拍摄功能，将图像进行有序存储，方便用户从不同维度查看图片信息，进而追溯作物历史生长态势。3.2.1 环境数据采集采集空气温度、空气湿度、大气压、风向、风速、总辐射、降雨量等7种环境数据，农户生态农业园大田区域，可使用一套综合数据采集设备。名称用途数量（套）备注综合数据采集设备采集空气温度、空气湿度、大气压、风向、风速、总辐射、降雨量等7种环境数据。1安装在大田区域。采集设备使用市电供电。3.2.2 土壤数据检测采集土壤温度、土壤湿度数据，其中土壤温度、湿度分成三组，分别采集5-10cm,10-20cm,20-40cm三个不同深度土层的数据。名称用途数量（套）备注土壤温湿度采集5-10cm,10-20cm,20-40cm不同深度土层的温湿度数据2安装大田区域，选择2个不同的位置3.2.3 视频球机监控在大田选择合适位置安装有线球机，该球机可全方位旋转，保证了大田内的任何角落都在摄像头的可视范围内，图像通过网络或视频线进行传输。采用标清网络摄像机，系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。在大田附近部署网络视频服务器，由网络视频服务器及时处理视频信息，并上传到机房控制中心显示大田作物生长的实时画面。并可对历史数据进行存储，方便随时调阅。名称用途数量（个）备注球机标清球机，可任意旋转，大田监测无死角2安装在大田区域第4章 畜禽智慧养殖系统设计4.1 概述畜禽养殖系统的应用使企业能够对畜禽养殖环境数据监测，记录了畜禽养殖全过程的数据情况，为后期畜禽养殖的基本情况提供基础数据，加强了畜禽养殖的管理，提高企业养殖效率。“畜禽追溯”服务集畜禽养殖与追溯为一体，为农户提供养猪过程全程跟踪的乐趣，农户可以给领养猪起标识，通过标识随时随地查看到该猪的养殖视频图像信息，企业通过“畜禽追溯”服务提升了猪的附加值，提高了经济效益。4.2 功能描述农户畜禽养殖分为2个部分：（1）各畜禽养殖环境数据采集，通过对畜禽养殖环境信息的分析，为养殖人员提供基础的数据指导。（2）提供“畜禽追溯”服务的畜禽养殖环境，具有领养猪视频监控，农户可以登陆“畜禽追溯”管理系统在线看到自己所养的猪的视频图像及饲养基本情况。功能：1、畜禽养殖环境监测管理；2、“畜禽追溯”服务；4.3 “畜禽追溯”服务子系统4.3.1 畜禽视频监控农户或消费者登陆“畜禽追溯”管理系统后，可以通过视频监控图像看到猪所在圈栏的视频图像信息。.3.2 畜禽养殖环境检测通过空气温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、硫化氢含量传感器、氨气浓度传感器，检测畜禽养殖环境内的温湿度情况、畜禽养殖环境二氧化碳含量（指导畜禽养殖环境通风）及畜禽养殖环境粪便导致的氨气、硫化氢含量，为科学健康养猪提供数据决策依据。畜禽养殖环境环境指标分析：（1）氨气浓度畜禽舍中氨气的含量取决于舍内温度、饲养密度、通风情况、地面结构、饲养管理水平、粪污清除等。由于氨是高度溶于水的，所以在高湿空气中氨的浓度相对较高。氨气在畜舍中常被溶解或吸附在潮湿的地面、墙壁和家畜粘膜上，当舍内温度升高时，溶解在水中的氨与水分离，对空气形成二次污染，并会再次附着在家畜的粘膜上。研究表明，当畜禽养殖环境中氨达15 g/kg时，试验猪只开始出现呼吸道疾病，35 g/kg时出现萎缩性鼻炎，并且随着NH3浓度升高两者发病率都急剧上升。冬季，畜禽养殖环境氨气等大量有害气体大量积聚，保育猪的死亡率会增加。（2）硫化氢浓度硫化氢是畜禽舍中浓度比较高的一种有毒气体，具有臭鸡蛋味，不仅对周围环境造成污染，同时也对人和畜禽造成伤害。长期处于高浓度硫化氢环境中，家畜的体质变弱，抵抗力下降，增重缓慢。20ppm时食欲减退，动物神经质，怕光。浓度突然升至400ppm会致死。低浓度时气味像臭鸡蛋，高浓度时无气味。（3）二氧化碳浓度在畜禽养殖过程中，因舍内畜禽的密度过大，呼吸过程产生的二氧化碳严重超标。二氧化碳因由家畜呼吸排出，而且比重大，所以在畜舍下部、畜体周围的浓度较高。二氧化碳虽然本身无毒性，但高浓度的二氧化碳可使空气中氧的含量下降而造成缺氧，引起慢性中毒。当二氧化碳含量增加时，其他有害气体含量也可能增多。因此，二氧化碳浓度通常被作为监测空气污染程度的可靠指标。畜舍空气中二氧化碳应不高于5000ppm。4.4 畜禽养殖综合管理子系统 4.4.1 畜禽养殖环境环境监测信息系统对畜禽养殖环境环境数据进行汇总分析，按时间、按监测指标对畜禽养殖环境的空气温湿度、硫化氢含量、氨气含量、CO2含量进行分析，通过系统的智慧分析得出每天畜禽养殖环境环境的变化情况，为畜禽养殖环境养殖人员提供决策依据，如通风、降温、升温等，保证了畜禽生长环境的科学性。4.4.2 畜禽养殖环境视频监控 对所有保育畜禽养殖环境、育肥畜禽养殖环境、畜禽追溯的畜禽养殖环境进行视频监控，饲养人员可以通过视频图像查看各畜禽养殖环境的情况。4.4.3 “畜禽追溯”视频监控对提供“畜禽追溯”服务的畜禽养殖环境，在每个圈栏布置半球摄像机，农户通过“畜禽追溯”系统，可以查看圈栏的视频图像。第5章 游客展示中心5.1 概述设备名称功能参数大屏背景墙视频信息、宣传展示采用46寸3*3拼接屏（2）蔬菜种植展示大棚农业物联网种植数据、视频图像的大屏展示，以及对连栋大棚自动化控制的具体演示。（3）畜禽养殖展示畜禽养殖畜禽养殖环境环境数据、畜禽养殖统计分析、畜禽养殖环境环境视频监控展示。5.2 功能描述游客展示中心：对整个园区蔬菜种植、畜禽养殖的物联网技术应用进行全方位多角度的展示，让游客在休闲观光的同时，充分感受现代化物联网技术给农业带来的变革，将农户打造成现代化设施农业园