物联网监控方案20

1、 北京旗硕基业科技有限责任公司 Mobile:Beijing Clesun Technology Co., Ltd. E-mail: liuhuawei 20 28 -农业物联网监控系统方案北京旗硕基业科科技有限责任任公司2013年5月月目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc357082400 前言 PAGEREF _Toc357082400 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357082401 1 中国农业业发展现状 PAGEREF _Toc357082401 h - 3 - HYPERLINK l _TToc357708

2、24002 2 物联网网技术在农业业应用中的意意义 PAGEREF _Toc357082402 h - 4 - HYPERLINK l _Toc357082403 3 物联网系系统设计方案案概述 PAGEREF _Toc357082403 h - 7 - HYPERLINK l _Toc357082404 3.1 系统设设计原则 PAGEREF _Toc357082404 h - 7 - HYPERLINK l _Tocc3570882405 3.2 系统统功能特点 PAGEREF _Toc357082405 h - 7 - HYPERLINK l _Toc357082406 3.3 系统组组

3、成 PAGEREF _Toc357082406 h - 8 - HYPERLINK l _Toc357082407 3.4 系统示示意图 PAGEREF _Toc357082407 h - 8 - HYPERLINK l _Toc357082408 4 物联联网系统功能能 PAGEREF _Toc357082408 h - 9 - HYPERLINK l _Toc357082409 4.1 环境信信息采集系统统 PAGEREF _Toc357082409 h - 9 - HYPERLINK l _Toc357082410 4.2 视频监监控系统 PAGEREF _Toc357082410 h

4、- 11 - HYPERLINK l _Toc357082411 4.3 液晶拼拼接大屏幕系系统 PAGEREF _Toc357082411 h - 11 - HYPERLINK l _Toc357082412 4.4 智能控控制系统 PAGEREF _Toc357082412 h - 13 - HYPERLINK l _Toc357082413 4.41 温温度控制 PAGEREF _Toc357082413 h - 14 - HYPERLINK l _Toc357082414 4.42 通通风控制 PAGEREF _Toc357082414 h - 14 - HYPERLINK l _To

5、c357082415 4.43 喷喷雾控制 PAGEREF _Toc357082415 h - 14 - HYPERLINK l _Toc357082416 4.44 肥肥水自动灌溉溉控制系统 PAGEREF _Toc357082416 h - 15 - HYPERLINK l _Toc357082417 4.5 物联网网监控管理平平台 PAGEREF _Toc357082417 h - 16 - HYPERLINK l _Toc357082418 5 项目需求求及方案设计计 PAGEREF _Toc357082418 h - 20 - HYPERLINK l _Toc357082419 5.

6、1项目需求求 PAGEREF _Toc357082419 h - 20 -前言物联网信息技术术在20066年被评为未未来改变世界界的十大技术术之一，是继继互联网之后后的又一次产产业升级，是是十年一次的的产业机会。总体来说，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月月温家宝总理理在无锡提出出“感知中国”，物联网开开始在中国受受到政府的重重视和政策牵牵引。2010年国家家发布了“十二五”发展规划纲纲要，其中第第十三章“全面提高信信息化水平”第一节“构建下一代代信息基础设设

7、施”中明确提到到：推动物联联网关键技术术研发和在重重点领域的应应用示范。在第五章“加快快发展现代农农业”第二节“推进农业结结构战略性调调整”中提出：加加快发展设施施农业，推进进蔬菜、水果果、茶叶、花花卉等园艺作作物标准化生生产。提升畜畜牧业发展水水平。促进水水产健康养殖殖。推进农业业产业化经营营，促进农业业生产经营专专业化、标准准化、规模化化、集约化。推推进现代农业业示范区建设设。第三节“加快农业科科技创新”中提出：推推进农业技术术集成化、劳劳动过程机械械化、生产经经营信息化。加加快农业生物物育种创新和和推广应用，做做大做强现代代种业。加强强高效栽培、疫疫病防控、农农业节水等领领域的科技集集成

8、创新和推推广应用，实实施水稻、小小麦、玉米等等主要农作物物病虫害专业业化统防统治治。加快推进进农业机械化化，促进农机机农艺融合。发发展农业信息息技术，提高高农业生产经经营信息化水水平。物联网信息技术术与现代农业业的结合更加加是国家重点点推动的关键键示范应用。1 中国农业业发展现状我国是农业大国国，而非农业业强国。近330年来农业业高产量主要要依靠农药化化肥的大量投投入，大部分分化肥和水资资源没有被有有效利用而随随地弃置，导导致大量养分分损失并造成成环境污染。我我国农业生产产仍然以传统统生产模式为为主，传统耕耕种只能凭经经验施肥灌溉溉，不仅浪费费大量的人力力物力，也对对环境保护与与水土保持构构成

9、严重威胁胁，对农业可可持续性发展展带来严峻挑挑战。我国人口占世界界总人口的222%，耕地地面积只占世世界耕地面积积的7%，随随着经济的飞飞速发展，人人民生活水平平不断提高，资资源短缺，环环境恶化与人人口剧增的矛矛盾越来越突突出。特别是是我国加入世世贸组织后，国国外价格低廉廉的优质农副副产品源源不不断的流入我我国，这对我我国的农产品品市场构成极极大威胁。因因此，如何提提高我国农产产品的质量和和生产效率，如如何对大面积积土地的规模模化耕种实时时信息技术指指导下科学的的精确管理，是是一个即前沿沿又当务之急急的科研课题题。而现实情情况是，粗放放的管理与滥滥用化肥，其其低效益和环环境污染令人人惊叹。传统

10、农业产生的的物质技术手手段落后，主主要依靠人力力、畜力和各各种手工工具具以及一些简简单机械。在在现实中主要要存在的问题题是：农业科技含量、装装备水平相对对滞后农业生产存在污污染和浪费，据据农业、水利利部门测算，我我国每年农业业所消耗化肥肥、农药和水水资源量都在在飞速增长，数数据惊人，农农业的污染问问题困扰着不不少乡村，不不少农民群众众饮水安全受受到影响农业产出少、农农民收入低农产品的品种少少2 物联网技技术在农业应应用中的意义义目前，我国大多多数农业生产产主要依靠人人工经验管理理，缺乏系统统的科学指导导。设施栽培培技术的发展展，对于农业业现代化进程程具有深远的的影响。设施施栽培为解决决我国城乡

11、居居民消费结构构和农民增收收，为推进农农业结构调整整发挥了重要要作用，温室室种植已在农农业生产中占占有重要地位位。要实现高高水平的设施施农业生产和和优化设施生生物环境控制制，信息获取取手段是最重重要的关键技技术之一。物物联网信息技技术在农业领领域中有着广广泛的应用。我我们从农产品品生产不同的的阶段来看，无无论是从种植植的培育阶段段和收获阶段段，都可以用用物联网的技技术来提高它它工作的效率率和精细管理理。具体有如如下社会经济济效益。1、促进农业三三个方面的发发展：增产增收相关资料表明，在在可自动控制制室内的温度度、湿度、灌灌溉、通风、二二氧化碳浓度度和光照的温温室中，每平平方米温室一一季可产番茄

12、茄30kg50kg，黄黄瓜40kgg，相当于露露地栽培产量量10倍以上上。其他各类类作物在这种种环境下的产产量也将得到到明显的提升升。节约能源无线传感器网络络可以准确采采集温室、叶叶温、地温、湿湿度、土壤含含水量、溶液液浓度、二氧氧化碳浓度、风风向、风速一一季作物生长长状况等参数数，并将室内内问、光、水水、肥、气等等诸多因素综综合直接协调调到最佳状态态，据计算，可可有效节水、节节肥、节药，使使整体能耗降降低15%50%。作物多样化无线传感器对室室温生产环境境的改善，可可以使得一些些在此前的耕耕作条件下较较难种植的作作物得以生长长，并为新品品种作物的培培育提供更好好的条件，这这有利利于推推广高附

13、加值值得经济作物物，提升单位位面积的农业业经济产值，促促进农门增产产增收。2、社会经济效效益：（1）合理施用用化肥，降低低生产成本，减减少环境污染染 采采用因土、因因作物、因时时全面平衡施施肥、彻底扭扭转传统农业业中因经验施施肥而造成的的三多三少（化化肥多，有机机肥少；N肥肥多，P、KK肥少；三要要素肥多，微微量元素少），NN、P、K比比例失调的状状况，因此有有明显的经济济和环境效益益。（2） 减少和和节约水资源源 目目前传统农业业因大水漫灌灌和沟渠漏对对灌溉水的利利用率只有440%左右，而而物联网技术术可自由作物物动态监控技技术定时定量量供给水分，可可通过滴灌微微灌等一系列列新型灌溉技技术，

14、使水的的消耗量减少少到最低程度度，并能获取取尽可能高的的产量。（3） 节本增增效，省工省省时，优质高高产 采用用精确播种，精精确收获技术术，并将精确确种子工程与与精确播种技技术有机的结结合起来，使使农业低耗、优优质、高效成成为现实。在在一般情况下下，精确播种种比传统播种种增产18%30%，省省工23个个小时。（4） 使农作作物的物质营营养得到合理理利用，保证证了农产品的的产量和质量量 通过各各类传感器和和智能控制设设备，对农作作物的生产过过程进行动态态监测和控制制，并根据其其结果采用相相应的措施。总而言之，物联联网信息技术术能大大的提提高生产管理理效率，节省省人工（例如如：对于大型型农场来说，

15、几几千亩的土地地如果用人力力来进行浇水水施肥，手工工加温，手工工卷帘等工作作，其工作量量相当庞大且且难以管理，如如果应用了物物联网技术，手手动控制也只只需点击鼠标标的微小的动动作，前后不不过几秒，完完全替代了人人工操作的繁繁琐；），而而且能非常便便捷的为农业业各个领域研研究等方面提提供强大的科科学数据理论论支持，其作作用在当今的的高度自动化化、智能化的的社会中是不不言而谕的。农农业示范园区区作为最新的的农业技术的的应用与推广广载体，是现现代农业的集集中体现，是是现代信息技技术的在农业业中最先应用用的场合。 未来的的工作愿景3 物联网系系统设计方案案概述3.1 HYPERLINK l _Toc2

16、18935413 系统设设计原则 从需求情况分析析系统，制订订设计原则，以以指导我们的的方案设计：先进性原则 采用先进的设计计思想，选用用先进的软硬硬件设备，保保证项目整体体在未来一定定时期内的技技术领先性。开放性原则方案的设计及选选型遵从国际际标准及工业业标准，使项项目具有高度度的开放性和和所提供设备备在技术上的的兼容性。可扩展性原则项目设计在充分分考虑当前情情况的同时，必必须考虑到今今后较长时期期内业务发展展的需要，留留有充分的升升级和扩充的的可能性。可靠性原则项目的设计必须须贯彻可靠性性原则，使系系统具有很高高的可用性。经济适用性原则则在考虑必要的扩扩展性原则下下，使用功能能适度的软硬硬

17、件产品。3.2 HYPERLINK l _Toc218935414 系统功功能特点超低功耗，节能能环保 低低功耗设计，采采用太阳能供供电的方式完完全可以满足足大部分设备备的需要。采用下一代网络络物联网新新技术 采采用最先进的的物联网技术术，具有自组组网、自愈合合、云端计算算等全新功能能。采用无线技术采用Zigbeee,3G等无线技技术，安装方方便，携带方方便，降低建建设成本、减减少改造成本本，避免了布布线带来的火火灾隐患，突突破了有线只只能在本地计计算机进行查查看和浏览的的劣势，用户户可以突破时时间和地域的的限制，随时时随地的了解解生产现场状状况。多种显示方式 采采用LED显显示屏，液晶晶电视

18、，电脑脑，手机等不不同的显示方方式，适合在在示范园区不不同地方使用用，充分体现现现代农业与与现代光电信信息技术的融融合。完全自动化现有大型农业生生产企业、农农业示范园区区的信息化改改造，用自动动化的技术手手段替代了用用户现有的定定期数据采集集工作，提升升了数据采集集的准确度和和可靠度，让让用户可以将将精力专注在在数据的分析析和整理上。3.3 HYPERLINK l _Toc218935415 系统组组成针对现代农业需需求而开发的的自动化系统统整体解决方方案，主要包包括三个部分分：信息采集、设备的自动动控制、信息的发布布与智能处理理组成。信息息采集包括温温室空气温湿湿度信息监测测、土壤信息监监测

19、、视频信息采采集等。设备备控制包括温温室的风机控制、湿帘电电机控制和遮遮阳板电机控控制等。信息息的发布与数数据处理包括括LED信息息发布系统、中央控制室室的管理平台台和意外信息的的手机报警处处理等功能。3.4 HYPERLINK l _Toc218935416 系统示示意图以下为示范园区区物联网系统统拓扑结构图图：4 物联网系系统功能4.1 环境信信息采集系统统主要是前端的传传感器、采集仪等硬件件设备，通过过后端的蔬菜菜生长环境信信息监测管理理系统软件，实实现农业环境境信息的在线线管理与控制制。工作原理理图如下：农用通（一体化化采集仪）采集系统提供的的功能包括： 环境监测 空气温度 空气湿度

20、土壤温度 土壤湿度 光照强度 二氧化碳浓度度 报警功能 短信报警 邮件报警 实时抓拍图片片（可选） 以育苗智能温室室为例，如下下图：4.2 视频监监控系统作为管理农业生生产的人员而而言，仅仅数数值化的物物物相联并不能能完全营造作作物最佳生长长条件。视频频与图像监控控提供了更直直观的表达方方式。比如：哪块地缺水水了，在物联联网单层数据据上看仅仅能能看到水分数数据偏低。应应该灌溉到什什么程度也不不能死搬硬套套地仅仅根据据这一个数据据来作决策。因因为农业生产产环境的不均均匀性决定了了农业信息获获取上的先天天性弊端，而而很难从单纯纯的技术手段段上进行突破破。视频监控控的引用，直直观地反映了了农作物生产

21、产的实时状态态，引入视频频图像与图像像处理，既可可直观反映一一些作物的生生长长势，也也可以侧面反反映出作物生生长的整体状状态及营养水水平。可以从从整体上给农农户提供更加加科学的种植植决策理论依依据。监控界面4.3 液晶拼拼接大屏幕系统液晶拼接大屏幕幕系统包括拼拼接单元组合合墙体、图形形控制器、大大屏控制管理理软件、接口口设备、专用用线缆等单元元。随着农业示范园园区、生产企企业规模化发发展，依赖普普通液晶显示示器已不能满满足管理者对对区域内进行行多方位、多多点监控，各各类农业信息息也无法实现现有效的汇聚聚和展示。而而液晶拼接大大屏幕系统通通过超窄边液晶拼拼接技术，可可以做到不同同尺寸液晶单单元的

22、组合，解解决此类问题题，同时也对对农业园区和和企业自身形形象的宣传有有着重要意义义。实例图4.4 智能控控制系统根据环境参数采采集系统获取取的数据，以以及各类作物物适宜环境参参数，驱动各各类监控器和和湿帘降温系系统、通风系系统等构成整整个自动化控控制网络。具具体包括以下下设备：实现远程自动（手手动）灌溉实现远程自动（手手动）排风实现远程自动（手手动）加湿实现远程自动（手手动）遮阳帘帘控制（可选选）实现远程自动（手手动）温度控控制实现温室、路灯灯等各种灯光光的远程控制制其它设备的控制制系统拓扑图4.41 温温度控制自动降温：夏季采用自然和和强制通风降降温的方式进进行降温。由由监控仪根据据目标温度

23、与与实际室温的的偏差以及室室温的变化率率进行模糊计计算。先开启顶开窗系系统进行自然然通风调整温温室内的温度度，经过时间间判断后，如如果温度值还还不能降低，再再开启侧窗系系统。如自然通风不能能降低温室内内的温度值，则则由电脑关闭闭自然通风，采采用强制通风风的方式来控控制室内湿度度。强制通风：通过过延时计算关关闭天窗，其次关关闭侧窗。开启湿帘外翻窗窗，然后开启启风机，进行温温度判断，如如果温度还下下不来，则开开启湿帘水泵，如如温度还降不不下来，则计计算机会开启启温度过高报报警，提示用用户需增加降降温设备。说明：上面所有有的控制过程程都配有延时时和稳定判断断时间和动作作稳定时间，以以保证温室设设备不

24、频繁进进行开启关闭闭动作。更好好的保护温室室。自动升温：冬季采用暖气加加温或地源热热泵中央空调调系统的方式式，由监控仪仪根据目标温温度与实际室室温的偏差以以及室温的变变化率进行模模糊计算，通通过调节暖气气恒温阀的开开合度来控制制室内温度。4.42 通通风控制自动控制：由室室内传感器采采集温室内部部的上、中、下下三部温度值值来进行模糊糊计算出温室室内的温差值值，如果温差差值过大，则则自动开启循循环风机。同时采集温室内内的湿度值，如如果湿度值偏偏差过大，也也自动开启循循环风机，以以平衡温室内内的湿度偏差差值。手动控制：新风风换气机可由由电脑操作人人员通过控制制进行人工操操作，也可以以进行定时通通风来达到通通风换气的目目的。4.43 喷喷雾控制自动控制：计算算机内部有一一套根据室内内湿度传感器器的值，与设设定目标值进进行对比，如如高于设定目目标值，则自自动关闭喷雾雾阀门。如低低于设定目标标值，则自动动打开喷雾阀阀门。定时控制：轮灌灌方式，可设设定在某个时时间段，进行行灌溉的方式式，可每个小小时，灌溉一一次，同时也也可设定灌溉溉的次数。有有效的保护了了水泵，同时时也使土壤更更好的吸收水水分。4.44 肥肥水自动灌溉溉控制