基于作物信息无线监测系统的海宁名胜果蔬合作社智能农业方案建设

1、 基于作物信息无线监测系统的海宁名胜果蔬合作社智能农业方案建设 一、简介概述 2011年托普云农农业物联网浙江海宁县名胜果蔬专业合作社成功运行，合作社利用物联网技术的作物无线信息监测系统通过温度传感器能够随时了解植物的生长温度，调节湿度传感器显示空气湿度，而光照传感器的数据可以快速了解各时间、各地块的光照情况，参照植物所需要的最佳生长环境标准进行调节，使植物生长处于全程监控之中。通过智能化的作物管理，该示范区内的瓜果蔬菜不仅个头大，营养价值也很高。 作物信息无线监测系统是一种远程无线作物信息反馈和可控环境农业智能化系 统，包括温室气候环境控制设备和变频同步灌溉施肥机，还包括气候与灌溉控制操作系

2、统、生理诊断监测系统、可编程序控制器和计算机，气候与灌溉控制操作系统由气候环境监测可控环境模块、根部环境监测和肥水灌溉控制模块及气候和 灌溉控制操作平台三部份组成。 作物信息无线监测系统遵循实用性、灵活性、经济性的设计原则，采用国际先进的无线传感器网络技术，由大量微传感器节点以无线的方式互联构成，可实时采集温室内温度、露点温度、湿度、光照强度、光合有效辐射、空气中二氧化碳浓度、土壤温度湿度、土壤PH、土壤电导率及植物叶绿素及养分利用状况等环境参数和植物生长信息，以图表方式显示给用户，系统根据环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。为实现温室综合生态信息参数的自动监测、温室环境的自动控制

3、和智能化管理提供科学依据和装备。二、作物信息无线监测系统功能特点 （1）实时测定和显示环境变化多参数信息作物信息无线监测系统可在线24小时连续采集和记录监测点位的温度、湿度、风速、二氧化碳浓度、光照强度、供电电压电流等参数情况，实时显示存储监测信息，并可显示出各历史测量参数变化曲线，设置合理的系统参数值。监测点位可扩充多达上千个点。 （2）多种形式的报警功能，适合不同场合需要 可设定各监控点位的温湿度报警限值，当出现数据异常时可自动发出报警信号,并根据系统设定的控制方式触发相应自动控制动作。报警方式有现场多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语音报警及手机短信息报警等，并可在不同的时刻通知不同的

4、值班人员。 （3）视频监控系统 利用视频网络技术实现对生产环境的图像监控以及植物叶片等的生长图像的实时采集。 （4）远程控制管理/故障诊断作物信息无线监测系统 远程通过internet网络监测相关信息（环境信息与管理信息），同时可以参与设备控制。利用手机短信或信件形式定制查看相关信息。 （5）系统设计时预留有接口，扩展性强 在系统设计时预留有相应的接口，可以随时增加监测项目，如增加部分温度测试端口、湿度测试端口等，甚至大规模增加测试探头，系统的改进也可以在很短的时间内完成。 （ 6）友好的控制软件系统全B/S软件管理，温室模型与真实温室相对应，可以更直观地控制各系统，通过调节所需要的环境参数，

5、软件会启动相应的设备实现用户设定的环境要求。自动分析整理室内外环境因子数据，以图表形式得出。三、软件功能模块（1）系统管理软件 主要功能：提供设备信息管理、报警信息管理、知识库管理等信息（2） 后台服务软件 主要功能：负责环境因子的采集和控制。（3） 报警信息管理软件主要功能：对采集到的环境因子和知识库进行分析，对异常信息使用多种方式进行报警。 海宁物联网名胜果蔬合作社的成功实践表明，中国农业要走出传统粗放式经营的“红海”，探寻精细化经营的“蓝海”，离不开农业技术的创新。随着物联网时代的到来，我国农业有望通过与物联网技术的融合，逐步实现农业的现代化转型和产业链升级。 应用物联网技术是现代农业发

6、展的需要，也是衡量现代农业发展水平的一个重要标志。随着今后农业物联网技术的不断成熟和普及，预计物联网技术对农业增加值的贡献率将从2010年的17%增长到2015年的28%左右。物联网技术源源不断产出的技术成果，为农业的全产业链升级提供了必要的技术手段，将不断提升农业的竞争力。基于智能温室监测控制系统的智能农场建设 我国是一个农业大国，目前在广大农村，农业温室比比皆是。近年来，随着我国农业和农村经济的发展，农业生产方式逐步由传统的粗放经营式向现代集约型经营方式转变，农业科技示范园，作为现代集约型农业和高新科技应用的示范窗口，应运而生。随着科学技术的进步，温室的结构档次在逐步的提高，建设一种可提高

7、温室内作物产量和质量，降低生产成本，减轻工作人员劳动强度的温室智能监控系统，是广大温室作物生产人员的迫切需求。目前，虽然也有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统，如温室环境控制系统，施肥灌溉控制系统，工厂化育苗智能控制系统等，这些系统真正实现了温室控制的智能化和自动化，但往往存在投资过大系统维护不方便等各种发展制约瓶颈，再者就是要求温室的管理操作人员本身有较高的文化素质和较丰富的工程技术经验，目前我国广大农民还不具备，这也限制了国外同类产品在国内的推广应用。开发低价位、实用型的温室只能监控系统对于推进我国农业自动化、智能化进程具有重要的意义，同时也具有很大的市场潜力。据调查，目前市

8、场上迫切需要的是一种低成本、操作使用简便的实用温室智能监控系统。针对这一要求及我国日光温室量大、面广的特点，研究一种既符合我国农业水平实际又适合农民经济承受能力、技术上不低于国外同类产品的日光温室智能集成控制系统是非常必要的。 2010年浙江托普与浙江大学合作研发的农业物联网智能系统在73021部队成功实施。帮助部队农业成功转型，为顺利打造智慧农业开启新河。 温室智能监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术与专家系统于一体，通过预装多种作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬件平台，实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。 本系统可以模拟基本的生态环境因子，如

9、温度、湿度、光照、CO2浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。 该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。四、本控制系统具有的特点：1、预测性：通过对气候参数的分析，可以预测控制设备的运行情况，提高设备的利用率，降低能耗。2、强大的扩展功能：通过选用不同的外围设备，可以控制温室环境及灌溉、施肥等

10、。3、 完善的资料处理功能：通过中央控制软件，可以不问断地记录各种传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。4、 远程监控功能：即使工作人员不在现场，也可以通过远程监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。5、数据联网功能：通过GPRS，可将各种数据联入局域网或INTERNET，真正实现数据共享。 本次建设的智能农场中，每个大棚里设置2个节点，每个节点包含 空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等传感器，这些节点是园区监测系统管理和维护的基本单位。这些节点主要有两种结构方式一种是星型结构，由一个核心节点和多个外围节点组成，网络可靠性高，但由于单个节点无线通讯能量有限，网络覆盖范围小，一般需要将多个星型级联，核心节点兼有传感和汇聚功能，软件复杂度较普通节点高。树型结构主次分明，其中以二叉树最为简单，网络管理也较为方便，但在果园环境监测中，由于节点主次关系不突出，每个传感簇团规模又相对较小，如果管理层次过细，反而会增加部分传感节点的软件设计负担，不便于应用推广。另一种是链型结构空间拓扑简便，节点关系单一，网络覆盖面大，比较适合于各种规模种植园的实际应用。 农场内主要通过这些节点实时采集环境参数，这些数据通过无线网络传到控制柜，进行自动灌溉等控制作业，通过软件也可以实现异地查看和控制并带手机报警功能。 本系统采用分布式控制结构，依据分散采集数据。集中操作管理，相对独立