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农业物联网系统建设方案 项目建设背景 2015年3月5日 李克强总理在2015年政府工作报告中8次提到 互联网 包括 制定 互联网 行动计划 互联网 模式正在从全面应用到第三产业向第一和第二产业渗透 成为推动各个产业向农业转型发展的重要推手 项目建设原则 按照 智慧农业 的总体战略部署 坚持 顶层设计 整体规划 分步实施 注重应用 的原则 以保障有效供给 质量安全 农民增收为目标 以全面推动农业生产经营信息化为主攻方向 围绕农业生产信息化 农业经营信息化 农业管理信息化 农业服务信息化为主要建设内容 搭建以 农业物联网 农产品质量安全追溯 为核心的综合农业信息化管理平台 先进性原则 整合集成原则 投资效益比最优的原则 安全性原则 项目建设意义 传统的农业生产经营方式已经不能适应进一步发展的需要 农业的进一步发展将主要依赖新的技术应用和新的服务模式 商业模式的导入 信息技术在农业里面的广泛应用 不但可以提升农业的经营管理能力 提升政府监管服务效率 还可以使新的科技发挥集成效力 有助于打造现代农业新的核心竞争能力 项目建设目标 瑞金柑橘物联网系统建设方案 总体建设内容 依托 智慧农业 总平台 从以下四个方面开展园区整体信息化建设 1 完成以物联网为核心的智慧生产管理体系 项目一期建设内容 1 建立园区生产调度中心 对园区各企业的生产进行实时监控 管理和调度等 打造国家级现代农业示范园区 一期主要建设内容包含 视频监控中心 物联网 农产品追溯系统等 项目建设内容 按照 智慧农业 总体规划对行业物联网建设的要求 主要建设包含以下内容 为更好地完成项目建设质量要求 建议分成两期建设 一期建设内容 二期建设内容 项目建设内容 通过安装在种植现场的物联网数据采集装置和高清摄像装置 实现生产信息的智能采集 生产数据的无线传输 生产管理的远程监控 使农作物在适宜的环境中生长 提高产品的整齐度 确保生产种植的标准化 精准化 达到农产品生态 安全 优质 高效的目的 种植物联网管理系统 关于物联网 物联网有着广泛的应用领域 物联网应用场景 物体 会思考 能说话 前方有一公里拥堵路段 通过时间预计10分钟 脉搏65次 高压90 低压63 血氧饱和98 您的身体非常健康 我好渴 请给我水喝 农业物联网 农业物联网是物联网技术在农业生产 经营 管理和服务中的具体应用 面向种植对物联网技术的需求 研发多功能融合的新型集成化感知层产品 智能数据采集装置和控制装置 通过智能化操作终端实现农业生产产前 产中 产后的全过程监控 科学管理和即时服务 进而实现种植集约 高产 高效 优质 生态 安全和可追溯的目标 促进现代农业发展 农业物联网的需求 生产现场温度高 低 湿度大 干 感觉不适 并需要人工不时进入生产现场查看温湿度 有害气体等生产环境参数 传统农业 农业物联网的需求 物联网智慧农业 传感器采集到信息 通过无线方式上传到服务器 可远程登录平台或通过手机进行观察和控制 空气温湿度传感器 物联网在农业领域中的应用 物联网在农业生产管理中的应用 生产管理 通过光照 温度 湿度等无线传感器实施采集生产现场的数据参数和图像信息 远程控制 浇灌 开关卷帘 风机等设施现场管理 利用有线或无线技术实时监控现场 厂区周围安装报警装置等销售管理 利用电子商务平台消除传统商务活动中信息传递与交流的时空障碍溯源管理 利用RFID 二维码 读写器等实现监控产地环境 产后 贮藏加工 物流运输 供应链追溯等工作管理 利用移动互联技术 使日常工作信息化 随身化 高效化 农业物联网生产管理系统 温棚物联网示例 智慧温室系统利用物联网技术 可实时远程获取温室大棚内部的环境参数和视频图像 可远程或自动控制湿帘风机 喷淋滴灌 内外遮阳 顶窗侧窗 加温补光 二氧化碳气肥机等设备 保证温室大棚内环境最适宜作物生长 为作物高产 优质 高效 生态 安全创造条件 还可以根据作物长势或病虫草害情况 由农业专家给予远程农技指导 农业物联网生产管理系统 温棚物联网示例 在温室大棚安装农业物联网数据采集系统 生产智能控制系统等 实现对温室种植的精准化管理 温室大棚智能控制单元由测控模块 电磁阀 配电控制柜及安装附件组成 通过通信模块与管理监控中心连接 根据温室大棚内空气温湿度 土壤温度水分 光照强度及二氧化碳浓度等参数 对环境调节设备进行控制 包括内遮阳 外遮阳 风机 湿帘水泵 顶部通风 灌溉电磁阀 CO2气肥机等设备 农业物联网生产管理系统 气象监测系统 系统包括百叶箱空气温温度测量传感器 风向传感器 风速传感器 光照传感器 雨量传感器 虫情测报 土壤温度传感器 土壤湿度传感器 大气压力传感器等模块和功能 并通过平台对各项指数进行统计 生成曲线 智能分析 为农业未来发展做出决策 农业物联网生产管理系统 大田物联网示例 利用土壤墒情采集装置 结合气象监测系统数据进行智能分析 可以远程自动灌溉系统 给农田灌溉 保障农作物生长所需水分 农业物联网生产管理系统 水稻大田物联网示例 太阳散热仪 太阳短波地球长波辐射红外温度传感器 农田小气候观测站 3个辐射仪 九要素监测仪 农业物联网生产管理系统 物联网数据采集终端 物联网数据采集终端是将土壤温湿度传感器 空气温湿度传感器 光照 太阳辐射 传感器 二氧化碳传感器 氨气传感器 硫化氢传感器 粉尘传感器 PM2 5 溶解氧传感器等这些节点集合在一起的一种采集设备 通过这些传感器可实时监测空气温湿度 土壤含水量 土壤温度 光照强度 CO2浓度等信息 从而帮助生产管理人员及时发现问题 并且准确地确定发生问题的位置 这样农业将逐渐地从以人力为中心 依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式 从而大量使用各种自动化 智能化 远程控制的生产设备 物联网数据采集终端在传统的采集数据的基础之上 还增加了农业信息推送的服务 系统可以根据设备所在地种植的农作物 给用户推送相应的信息 比如 根据作物生产周期推送施肥 用水信息 病虫害防治信息等 2013 2015江西农信通科技有限公司 农业物联网常用传感器 空气温湿度传感器 光照度传感器 种植物联网 太阳散热仪 太阳短波地球长波辐射红外温度传感器 小气候观测站 3个辐射仪 九要素监测仪 设施农业物联网 在温室大棚安装农业物联网数据采集系统 生产智能控制系统等 实现对温室种植的精准化管理 温室大棚智能控制单元由测控模块 电磁阀 配电控制柜及安装附件组成 通过通信模块与管理监控中心连接 根据温室大棚内空气温湿度 土壤温度水分 光照强度及二氧化碳浓度等参数 对环境调节设备进行控制 包括内遮阳 外遮阳 风机 湿帘水泵 顶部通风 灌溉电磁阀 CO2气肥机等设备 畜禽养殖物联网 在畜禽养殖生产过程中 建立集传感器 智能监测与控制 移动通信等于一体的设施化养殖系统 实现畜禽育种及养殖 肉蛋奶生产 饲料生产 养殖场管理 畜禽圈舍环境控制 疫情监测及防治等方面的自动化 智能化 物联网在畜禽养殖中的应用环节 水产物联网 生产管理智能化 生长环境数据获取 动植物生长模型 常见病虫害模型 智能分析控制决策 知识库 声光报警 短信 邮件提醒 设备控制执行 自动控制 手动控制 物联网让农业生产变的更简单 物联网综合支撑服务平台 物联网综合支撑服务平台 是在日常生产与科研管理规范的基础上 将网络 图像 传感 专家智能化等技术进行集成 建立了一套基于Web方式的生产管理 视频监控 气象观测 专家指导的信息平台 平台按照农产品的生长周期和关键环节管理建立一套智能化生产管理系统 系统对采集的数据进行智能化分析 为生产管理人员提供生产管理和辅助建议 移动端物联网客户端 物联网数据采集终端 物联网数据采集终端是将土壤温湿度传感器 空气温湿度传感器 光照 太阳辐射 传感器 二氧化碳传感器 氨气传感器 硫化氢传感器 粉尘传感器 PM2 5 溶解氧传感器等这些节点集合在一起的一种采集设备 通过这些传感器可实时监测空气温湿度 土壤含水量 土壤温度 光照强度 CO2浓度等信息 从而帮助生产管理人员及时发现问题 并且准确地确定发生问题的位置 这样农业将逐渐地从以人力为中心 依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式 从而大量使用各种自动化 智能化 远程控制的生产设备 土壤温湿度传感器 土壤温度简称地温 是地表温度和地中温度的总称 土壤温度的高低 与作物的生长发育 肥料的分解和有机物的积聚等有着密切的关系 是农业生产中重要的环境因子 土壤温度也是小气候形成中一个极为重要的因子 故土壤温度的测量和研究是小气候观测和农业气象观测中的一项重要内容 土壤温度传感器通常埋于土壤表层 也可分层测量 可以采用土钻在地面选好的测试点进行挖掘一个理想深度的洞 将传感器埋进去 可以长期野外观测 技术规格 量程 40 120 误差 0 2 工作电压 12V 24V输出信号 0 2V或4 20mA防护等级 IP68响应速度 1秒 土壤水分传感器 使用土壤水分传感器能动态跟踪掌握农作物根系在土层中的具体深度位置 作物根系的动态吸收消耗水分情况 使用土壤水分传感器所记录生成的土壤水分曲线图 能够以直观 量化的方式展现出土壤中不同土层的水分含量随着时间的变化情况 进而做出农田灌溉中的灌溉深度 灌溉量 灌溉开始时间 灌溉持续时间 灌溉量上限 土壤水分含量下限等关键因素 技术规格 量程 0 100 单位 100 m3 m3 输出信号 0 2V 电压型 4 20mA 电流型 测量精度 3 互换精度 3 复测误差 1 参数类型 土壤容积含水率工作电压 5 12V响应时间 1秒测量稳定时间 2秒工作温度范围 30 70 土壤水分传感器 技术规格 供电电压 5 24V供电信号输出 0 2V0 2 5V0 5V盐分测量范围 0 01 0 3mol L 最小读数为0 01mol L电导测量范围 0 20mS 相对应于0 2000mV 最小分辨率 0 01mS 电压与电导相关性 线性度 98 工作条件 环境温度为 10 60 土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大 在农业种植时需要种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物 如红壤地区可种植喜酸的茶树 而苜蓿的抗碱能力强等 土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大 如中性土壤中磷的有效性大 碱性土壤中微量元素 锰 铜 锌等 有效性差 在农业生产中应该注意土壤的酸碱度 积极采取措施 加以调节 土壤盐分传感器是观测和研究盐渍土和水盐动态的重要工具 可用于溶液的电导率测定 土壤溶液盐分测定 离子浓度测定以及水质或硬度测定等 测量范围 0 14PH零电位PH值 7 0 25PH斜率 95 相应时间 10秒精度 0 02PH输出 4 20mA0 5VRS485 技术规格 土壤盐分传感器 土壤酸碱度传感器 小型气象站 自动气象站是一款集成化的自动气象站 可以测量风速 风向 空气温度 空气相对湿度 降雨量 气压 太阳辐射 紫外辐射量和计算多种气象参数 视具体购买配置 数据按照设定的采样间隔自动采集保存 基本配置由有线气象站主机和有线控制台 软件和数据存储卡组成 有线气象站主机用来测量气象参数并将数据通过电缆线传输给有线控制台 有线控制台在液晶显示屏上实时显示测量和计算的气象参数 数据存储卡用于存储测量和计算的气象参数 通过软件进行下载分析 主要功能 测量的参数有风速 风向 空气温度 空气相对湿度 降雨量 气压 太阳辐射 紫外辐射量 视具体购买配置 根据测量的参数控制台能自动计算出露点 风寒 蒸发 热指数 降雨速率 温湿光风指数 紫外辐射指数 月相 日出和日落时间多种气象参数 视具体购买配置 通过软件自动生成NOAA气象报告和趋势分析 通过软件实现互联网远程数据传输和互联网实时气象状况监测 通过配备GPRS或CDMA远程数据传输模块实现远程控制和数据传输 水肥一体化管理系统 传感器采集到的土壤墒情信息 通过物联网采集终端传送的中央服务器数据分析系统进行数据分析 中央服务器根据数据分析结果 通知物联网控制设备进行水肥配比 并进行浇水及施肥 典型水肥一体化设施示意图 生产现场视频监控系统 在生产现场布设视频监测点 通过无线网络传输实时画面 农业技术人员足不出户就可直观 清晰地观察到大田作物的苗情长势 病虫害情况等农艺参数 远程提供生产技术指导 高清视频监控摄像机 支持23倍光学变倍 16倍数字变倍支持自动光圈 自动聚焦 自动白平衡 背光补偿 宽动态 3D数字降噪 电子防抖支持区域曝光 区域聚焦功能支持超低照度 0 02Lux F1 6 彩色 0 002Lux F1 6 黑白 0LuxwithIR支持多边形隐私遮蔽 多区域可设可通过IE浏览器和客户端软件观看图像并实现控制支持64G的MicroSD SDHC SDXC卡存储支持PCM高品质音频编码支持H 264 MJPEG视频压缩算法 支持多级别视频质量配置 H 264编码复杂度Baseline Main HighProfile支持1路音频输入和1路音频输出水平方向360 连续旋转 垂直方向 15 90 采用高效红外阵列 低功耗 照射距离达500m 可识别距离350m处人体轮廓支持彩转黑 红外灯与倍率距离匹配算法 根据倍率及距离调节红外灯亮度和角度 使图像达到理想的状态内置热处理装置 降低球机内腔温度 防止球机内罩起雾支持手动跟踪 全景跟踪 区域入侵跟踪 越界跟踪等跟踪功能支持人脸侦测 区域入侵侦测 越界侦测 进入区域侦测 离开区域侦测 徘徊侦测 人员聚集侦测 快速移动侦测 停车侦测 物品遗留侦测 物品拿取侦测 音频异常侦测 移动侦测 视频遮挡侦测功能支持低码率 ROI感兴趣区域增强编码 SVC自适应编码技术支持网线断 IP地址冲突 存储器满 存储器错 非法访问异常检测并联动报警的功能 移动端视频监控平台 手机视频监控客户端 通过客户端可随时随地查看大棚内作物长势 病虫害发生 投入品使用等情况 还可远程控制风机 补光灯 灌溉等设备的开启和关闭 小型气象站 气象站可以测量风速 风向 空气温度 空气相对湿度 降雨量 气压 太阳辐射 紫外辐射量和计算多种气象参数 数据按照设定的采样间隔自动采集保存 气象站主机用来测量气象参数并将数据通过电缆线传输给有线控制台 控制台在液晶显示屏上实时显示测量和计算的气象参数 主要功能 测量的参数有风速 风向 空气温度 空气相对湿度 降雨量 气压 太阳辐射 紫外辐射量 视具体购买配置 根据测量的参数控制台能自动计算出露点 风寒 蒸发 热指数 降雨速率 温湿光风指数 紫外辐射指数 月相 日出和日落时间多种气象参数 视具体购买配置 通过软件自动生成NOAA气象报告和趋势分析 通过软件实现互联网远程数据传输和互联网实时气象状况监测 通过配备GPRS或CDMA远程数据传输模块实现远程控制和数据传输 太阳能供电系统 当视频监控设备在较为偏僻的地方应用时 太阳能供电系统成为了最佳供电解决方案 在农业物联网应用领域 偏僻位置的供电方案一直困扰着建设方 随着太阳能的应用逐渐普及 绿色能源概念深入人心 太阳能供电系统逐渐被大众所接受 项目建设内容 农产品安全关系到消费者身体健康 受到了国家和人民的高度重视 通过建立农产品质量安全追溯体系 有助于提升农产品的价值和品牌 为消费者提供健康安全的消费环境 该系统综合应用互联网 移动互联网 现代通信 物联网 包括RFID NFC等 技术 打造方便易用广覆盖的农产品安全监管及追溯体系 质量安全追溯系统 建设目标 解决出现质量问题 通过多种方式追根溯源 实现对生产过程和检测状态的实时监控 使消费者随时了解所购买的质量安全信息 让政府部门及时掌控当地真实的质量安全状况 建设意义 保障质量安全提高质量安全监管能力 现代农业应是可控农业和可追溯农业 为产品建立 信息档案 一方面可促进农业生产过程的标准化 改变经营者 拍脑袋管理 的习惯 另一方面又可强化产品安全和质量监管 农产品种植 加工处理 包装及销售 业务流程 产品质量安全追溯业务流程 建设内容 流通领域内 对运输环境温度全天候 全天时监控 实时监测 通过追溯系统后台 对流通领域内产品 车辆 温度信息的采集和确认 实现透明管理 追溯管理 流通领域中 发现环境温度超标 超时 系统后台会及时发出告警 预警管理 系统后台会生成各种报表 供用户分析和管理 报表管理 业务模块 面向企业的内部质量追溯系统 提供与安全生产管理系统和短信平台的无缝连接 可以实现基于网站和手机短信的质量追溯 可满足企业内部质量管理的需要 业务模块 利用RFID电子标签 二维条码 无线传感和网络传输 视频监控技术等 实现从农场到食客的全程物 物 物 机对话 消费者可以通过网络 短信 电话 互联网视频等方式查看作物的 身份证 和 履历表 即从哪里来 谁生产的 什么时间生产的 中间处理环节是否违规 是否按标准化进行完善等 原产地监管 业务模块 移动设备 农产品追溯系统管理平台 品名 豆苗菜批号 094生产日期 2012 1 31生产场商 XX青春农业食品有限公司农产品追溯标签农委监制 业务模块 面向政府监管部门的质量追溯系统 信息查询 以安全追溯系统为基础数据平台 为消费者提供的柑橘质量安全追溯信息查询服务通道 消费者信息查询通道 项目建设内容 以信息化带动农产品农业产业化 运用物联网 云计算等先进的信息网络技术 在创意实践的积极引导下 整合优势资源 构建以卖方为主体的M2M 市场对市场 企业对企业 企业对个人 全产业链电子商务平台 采用政府授信 企业运营 地方文化包装 多种交