农业物联网导论课件 第7章 物联网农业种植

物联网农业种植第7章7.1基于物联网的种植管理系统 7.2农业病虫害诊断 7.3智能补光系统 7.4农作物种质资源管理平台 7.1基于物联网的种植管理系统为满足农业种植过程可视化、环境监测智能化、作物管理规范化、设备控制自动化等需求，需要建设物联网系统进行生产管理，主要有以下几种：1.设施环境综合监测调节系统农业种植设施环境监测调节系统根据种植环境数据和农作物生长需求，智能控制灌溉、通风、遮阳、补光、降温等设备，自动调控温室环境，为农作物创造适宜生长条件。系统实时检测记录自动化设施位置及运行状态。2.农作物生理生态信息监测系统农作物生理生态信息监测系统包含多种生理监测传感器，放置在农作物相应位置，实时连续监测生长过程中的生理参数，如茎流、叶面温度、叶面湿度等。同时使用环境监测传感器监测气象、土壤等环境参数。数据通过无线传感网络传输至系统平台存储分析，为种植管理人员提供环境调控、灌溉施肥等方面的决策辅助。7.1基于物联网的种植管理系统3.智能灌溉系统物联网智能灌溉是一种高效节水的灌溉方式，系统功能的实现依赖于传感器、自动控制、计算机、无线通信等技术的联合作用。无线传感设备实时监测土壤含水率并将数据同步上传至后台，采集过来的数据经软件平台分析处理后反馈到控制中心，实现智能灌溉。灌溉过程中可以根据农作物种类和土壤、光照等条件优化灌溉环节，节约资源，提高效率。农业生产现场的智能灌溉监测传感器如图7-1所示。图7-1智能灌溉监测传感器7.1基于物联网的种植管理系统4.水肥一体化系统水肥一体化系统以前端获取的数据为依据，与后台控制系统相适应，满足农作物生长的水肥需求。图7-2为一体化水肥机结构图。图7-2一体化水肥机结构图7.1基于物联网的种植管理系统5.远程视频监控系统远程视频监控系统能够将监控画面及时、形象、真实地展现出来，实现对现场的远程实时监控。只需一名工作人员在控制中心操控，就可以远程同时观察多个控制区域，发挥系统的远程监控功能。图7-3和图7-4分别为苗情远程监控页面和虫情远程监控页面。

图7-3苗情远程监控

图7-4虫情远程监控7.1基于物联网的种植管理系统6.智慧农田气象站图7-5为智慧农田气象站。智慧农田气象站可以预警气象变化，通过采集、分析、显示、存储各种气象要素（如太阳辐射、温度、湿度、气压、降水、风速、光照、风向等）降低观察人员的劳动强度，提高观察效率，为分析、研究农作物生产提供可靠的信息依据，便于结合实际采取生产措施。采集的信息可以通过无线模块或组网发送到后台。图7-5智慧农田气象站7.1基于物联网的种植管理系统7.病虫害防治系统使用臭氧进行病虫害防治，不会对农作物造成污染。植保机搭载臭氧高压雾化喷头系统，向温室中农作物喷洒一定浓度臭氧水，消灭病菌和虫卵。智慧物联网杀虫灯利用昆虫趋光性诱杀害虫，相关数据通过无线传输发送至物联网监测平台，减少农药使用，节约成本，降低污染风险。图7-6智慧物联网杀虫灯7.1基于物联网的种植管理系统8.网站监测系统、APP监测系统网站监测系统、APP监测系统均具备种植环境数据获取、历史数据记录等功能，还可以实时查看现场环境，对相关设备进行控制。1）物联网种植管理平台（1）数据监测。在物联网种植管理平台数据监测模块可以查看种植区域的土壤、水质、气象等参数数据，选择相应的传感器及时间还可以查看某一项参数的数据变化趋势图，也可以将图片下载保存。图7-7所示为土壤监测页面。图7-7土壤监测页面7.1基于物联网的种植管理系统（2）智能控制。在智能控制模块可以对水肥一体机等设备进行智能控制，如控制水肥一体机完成浇水、施肥、搅拌等操作，平台自动记录操作执行的情况。水肥一体机智能控制页面如图7-8所示。图7-8水肥一体机智能控制页面7.1基于物联网的种植管理系统（3）产品统计。在产品统计模块可以对产量及出产情况进行统计，也可以导出数据。产量统计页面和出产统计页面分别如图7-9、图7-10所示。

图7-9产量统计页面

图7-10出产统计页面7.1基于物联网的种植管理系统（4）设备管理。在设备管理模块可以设定报警阈值，当传感器监测的气象、土壤、水质等相关参数数值超出阈值范围时，平台会自动报警，报警情况自动记录在报警日志中。阈值设定页面和报警日志页面分别如图7-11、图7-12所示。

图7-11阈值设定页面图7-12报警日志页面7.1基于物联网的种植管理系统（5）视频管理。在视频管理模块可以查看种植现场的视频监控画面，完成截图、录像、电子放大等操作。视频管理页面如图7-13所示。图7-13视频管理页面7.1基于物联网的种植管理系统（6）系统管理。在系统管理模块可以对权限、角色、日志进行管理。其中操作权限分为控制和查看两种，权限模块包含数据监测、智能控制、产品统计、设备管理以及视频管理，在添加成员时可对成员角色、权限、权限模块等进行设置；角色可以任意添加或删除；人员在平台上的操作情况均记录在日志中。权限管理、角色管理、日志管理页面分别如图7-14、图7-15、图7-16所示。

图7-14权限管理页面图7-15角色管理页面

图7-16日志管理页面7.1基于物联网的种植管理系统2）物联网种植管理APP（1）物联网种植管理APP登录界面如图7-17所示。

图7-17物联网种植管理APP登录界面7.1基于物联网的种植管理系统（2）数据监测。可实时监测温度、湿度、光照、CO2等气象参数，还能监测温度、湿度、pH、电导率等土壤参数，以及水温、溶解氧、氨氮等水质参数。环境参数监测页面如图7-18所示。

图7-18环境参数监测页面7.1基于物联网的种植管理系统（3）摄像监控。设备在不断电和不断网的情况下可以24小时对现场农作物进行监控，视频通过网络连接到视频转换器，视频转换器对接收到的视频数据进行压缩、解析和传输，再将视频通过后台处理后传到管理人员APP上进行播放。视频监控页面如图7-19所示。

图7-19视频监控页面7.1基于物联网的种植管理系统（4）智能控制。在智能控制模块可以进行设备控制和阈值设定操作，实现对种植环境和种植设备的远程管理。智能控制页面如图7-20所示。图7-20智能控制页面7.1基于物联网的种植管理系统（5）数据统计。汇总温室、大田中的温度、湿度、光照、风速、降雨量等环境参数数据，形成变化趋势图。数据统计页面部分参数如图7-21所示。

图7-21数据统计页面部分参数7.1基于物联网的种植管理系统（6）传感器所感知的参数超过设定的阈值时，系统会自动报警，报警信息可以实时在APP上更新显示，如图7-22所示。

图7-22实时报警信息7.1基于物联网的种植管理系统（7）功能展示页面如图7-23所示，其中包含图片列表、历史数据、智能控制、摄像监控、执行历史等功能。

图7-23功能展示页面7.2农业病虫害诊断农业病虫害诊断分析农业生产对象生长状态，判断健康状况，找出原因并给出方案。数字农业病虫害诊断采用物联网模式远程进行，结合信息化技术，提高诊断效率与准确性。1.病虫害远程诊断系统病虫害远程诊断系统能够自动诊断病虫害，整个过程包含信息采集、传输、处理、应用四个环节，其中信息采集所使用的设备主要是传感器和摄像头；信息传输由无线传感网络、移动通信网络完成；中心平台接收、处理信息后，提供与病虫害诊断相关的应用服务。病虫害系统诊断流程如图7-24所示。

图7-24病虫害系统诊断流程2.专家咨询系统当病虫害数据库中没有匹配信息时，需向专家咨询。种植管理人员和专家通过计算机或手机登录专家咨询系统，种植管理人员提供文字、图片等说明，专家结合专业知识给出诊断结果和防治措施。将病虫害案例信息上传至数据库，远程诊断系统可自动识别。

图7-25病虫害专家咨询诊断流程7.2农业病虫害诊断7.3智能补光系统温室大棚用于非应季种植，通过人为干预创造农作物生长环境。光照对农作物生长各时期有明显影响，与出产时间、产量、质量紧密相关，成为温室环境调控不可忽视的因素。为避免光照不足危害，需不断研发更新温室补光设备。物联网智能补光系统适用于温室补光，帮助种植人员及时发现并处理光照问题。1.系统组成智能补光系统集监测、调控、存储和显示功能于一体，包含补光、通信和终端模块。补光模块监测温室光照强度，使用LED灯补光，并调控补光灯操作。通信模块通过无线传感器网络和移动通信网络传输信息。终端模块包括数据库服务器和应用服务平台，存储光照信息并显示实时数据、监控设备状态、发布控制命令。2.系统工作原理温室大棚中布设的光照传感器采集实时光照信息，经无线传感器网络或移动通信网络传输至应用服务平台显示。用户根据实际光照条件，考虑农作物品种、生长阶段及相应光照指标，在应用平台发布操作指令。服务器处理指令并发送至补光控制器控制补光灯启停。日常采集的光照数据在数据库中存储，为分析植物生长所需光照条件提供依据，实现智能补光。用户在终端应用平台可下载并保存历史数据，查看光照变化历史趋势图，结合补光数据科学制定种植阶段的补光计划。7.4农作物种质资源管理平台1.情况介绍建设农作物种质资源管理平台后，农作物种质资源收集、评价、筛选、利用等环节均有新兴农业信息技术参与，气象、土壤、水质等参数的监测也可实现，从而为农作物生产提供可靠的参考数值，提高农业资源利用率和劳动生产率，促进生物育种成果转化，节约生物育种成本。农作物种质资源管理平台架构如图7-26所示。图7-26农作物种质资源管理平台架构2.可实现功能（1）农作物种质资源栽培环境监测。在栽培现场布设小型农田气象站、水质监测仪、大棚空气监测仪、土壤监测仪等设备，监测农作物种质资源栽培环境的气候状况、水肥情况、空气成分、土壤墒情等信息。农作物种质资源管理平台环境监测页面如图7-27所示。图7-27农作物种质资源管理平台环境监测页面7.4农作物种质资源管理平台（2）无线远程视频监控。视频监控系统实时监控农作物种质资源生长及病虫害状况，管理人员可通过手机或电脑观看现场影像，控制旋转云台和变焦。系统定时截取保存监控图片，供后期回看。农作物种质资源管理平台视频监控页面如图7-28所示。病虫害分析系统和植株在线分析系统分析监控系统采集的视