农业物联网智能大棚解决方案

农业物联网智能大

棚解决方案

农业物联网智能大棚解决方案

工•综述

农业物联网智能大棚解决方案。本系统旨在经过物联网技术实现农

业大棚内的环境实时感知、数据自动统计、设备远程控制、设备自动控

制、自动报警、视频监控等功能，帮助大棚种植实现数字化和自动化，

实现无人值守、高产量和可复制。

系统采用光照、土壤PH（酸碱度）、空气温湿度、土壤温湿度等传

感器对大棚种植环境进行实时感知，经过无线信息传输节点将数字信号

传输到系统后台，经过服务器处理后形成图形化显示输出。系统提供各

种统计功能并支持数据导出，能够针对指标超标等情况自动报警，当环

境指标超标时能够自动开启和关闭风机、电磁阀、遮阳板等设备以实现

智能化。

"智燧大系统结构的

2.系统优势

2.1精确掌握环境指标，取代“凭感觉”

传统农业依靠的是人工对环境信息的感知，对作物生长的环境无法

量化，因而难以将作物生长的最优条件总结出来，更加难以复制；另

外，人工无法实现24小时的现场管理，难以实时地掌握作物生长条

件。智能大棚种植经过传感器将环境信息转化成标准的数字信号并定期

采样存储在数据库中，能够实现环境信号的实时采集和统计输出，能够

“精确”、“全面”地掌握环境信息，实现精准的农业管理。

2.2随时随地掌握现场信息，随时随地控制现场设备

系统支持手机远程登录，用户能够在任何时间、任何地点（只要手

机能上网）了解大棚内部的环境信息、视频影像，而且能够手动指挥现

场设备，如喷淋设备、风机、遮阳板、灯光等等。同时，一人能够同时

管理多个大棚，为客户节省了大量的人力。

2.3自动调节各项指标，为作物提供最“舒适”、最稳定的生长环

境

智能大棚系统得到环境数据后，自动与设定的指标阈值进行比对，

当超出正常范围时，自动启动相关设备进行现场操作，例如，当大棚内

温度过高时，自动启动风机设备对大棚进行降温，当土壤湿度过低时自

动开启灌溉设备对作物进行灌溉。自动化控制能够为作物提供最“舒

适”和最稳定的生长环境，帮农场提高产量、减少人力、形成标准流

程，方便总结和传播生产经验。

2.4形成标准化种植经验，方便大规模复制

传统大棚的管理依赖管理人员丰富的经验，且与所处的气候环境等

因素相关，不利于大规模地复制，而智能大棚经过自动控制等手段降低

了对人员的依赖，使工作变得简单、标准，方便迅速扩大规模。

优势对比:

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3.系统功能

系统的主要功能包括：环境指标的远程监测、历史数据的统计输

出、超过阈值的自动报警、现场设备的远程控制、现场设备的自动控制

等。

3.1环境指标的远程监测

安插在大棚内的各种传感器设备不间断地采集周围的环境信息并经

过数据传输节点上传给服务器，这些传感器包括：空气温湿度传感器、

土壤温湿度传感器、光照传感器、C02传感器、土壤PH值传感器等。用

户还能够根据需要选择其它各种传感器。当客户经过浏览器访问服务器

时，软件系统以图形化的界面显示当前指标，系统每隔一段时间刷新一

次，刷新时间能够用户自定义，当间隔时间足够短时，即实现了实时监

测。

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数值式远程监测界面（以空气湿度为例）

3.2历史数据的统计输出

用户能够自行定义各种指标的存储时间间隔，例如每隔一个小时存

储一次数据，则过去一天的历史数据将由24个点组成，同理，田户也

能够选择每隔10分钟甚至1分钟存储一次数据。

当客户需要查询历史数据时，在系统输入查询条件，即可看到该范

围内的指标变化情况，以曲线的形式输出。

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绘制曲线

自动绘制变化曲线

另外系统还支持历史数据的excel、text、pdf等格式的数据导出。

■传感器数据统计

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显示成数据列表

导出文件的另存界面

3.3超过阈值的自动报警

用户能够针对每个指标设定上限值和下限值，当检测到的数据超过

范围时，可经过三种方式进行报警。

※监测界面的红色提示。当某项指标超标时，界面上将出现红色

“上限异常”、“下限异常”等字样，提醒管理人员。

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监测界面报警

※短信报警。系统初始化时，留有被报警人的手机号码，当环境信

息出现异常时，将自动发送报警短信至该号码，提醒状态异常。

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短信报警

※统计报表中的状态提示。系统在统计农表中对异常值进行状态说

明，提醒管理人员该指标的历史异常情况。

传感器敦需统计

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统计报表中的提示

3.4现场设备的远程控制

常见的现场设备包括风机、遮阳板、电磁阀（水阀）、灯光等，这

些设备均能够经过信号线进行控制，服务器发送的指令被转化成控制信

号后即可实现远程启动/关闭现场设备的运转。

用户经过点击界面上的按钮即可完成启动/关闭现场设备的指令发

送。

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远程控制界面

3.5现场设备的自动控制

除了手工进行指令的发送之外，系统还能够根据检测到的环境指标

进行自动控制现场设备的启动/关闭。用户能够自定义温湿度、光照、

C02浓度等指标的上限值、下限值，并定义当指标超过上限或者下限

时，现场设备如何响应（启动/关闭）；另外，用户能够设置触发后的

设备工作时间。

优势：

※自动控制和手动控制间自由切换

※可自定义设备开/关逻辑

※可控制设备自动工作时间

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自动控制逻辑设置

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自动控制上下限设置

3.6视频监控

另外，系统还集成了视频监控设备实现对周围环境和大棚内情况的

监控。经过硬盘录像机能够实现视频信息的长期存储和方便调用O

通道一通道二

视频监控界面

4.技术原理

4.1环境的感知

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、

物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息

传递给其它装置或器官。一般说来，能够把传感器看作由敏感元件（有

时又称为预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部分组成；敏

感元件是能完成预变换的器件，变换器是能将感受到的非电量变换为电

量的器件。本系统采用的主要是数字传感器，将被测量的非电学量转换

成数字输出信号。

4.2信息的传输

Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。这一名称来源

与蜜蜂的八字舞。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、

低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，能够嵌入各种设备。

Zigbee技术有以下优点：①低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干

电池可支持1个节点工作6〜24个月，甚至更长。这是Zigbee的突出

优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。②低成本，经过

大幅简化协议（不到蓝牙的1/10）,降低了对通信控制器的要求，按预测

分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，

子功能节点少至4KB代码，而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价

格大约为2美元。③低速率。Zigbee工作在20〜250kbps的较低速率，

分别提供250kbps(2.4GHz)x250kbps(780MHz)、40kbps(915MHz)和

20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。传输范围：2.4GHz频段一般介于10〜300m之间；780MHz频

段一般介于100〜700m之间，通信距离在增加RF发射功率后，亦可增

加到1〜3km。这指的是相邻节点间的距离。如果经过路由和节点间通信

的接力，传输距离将能够更远。⑤短时延。Zigbee的响应速度较快，一

般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一

步节省了电能。相比较，蓝牙需要3〜10s、WiFi需要3s。⑥高容量。

Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节

点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网

络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。⑦高安全。Zigbee提供

了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法

获取数据以及采用高级加密标准(AES,128)的对称密码，以灵活确定其

安全属性。⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频

段，2.4GHz(全球)、915MHz(美国)、868MHz(欧洲)和780MHz(中国)。

4.3浏览器/服务器架构

软件系统采用的浏览器/服务器架构(B/S架构)是新一代的互联网

服务架构，无需安装客户端，采用浏览器直接访问，能够最大程度地减

少客户对访问硬件的依赖，提高使用的便捷性。

客户瑞用务器稗用朋务赛

B/S架构

该系统的开发环境采用Java2Platform,

EnterpriseEdition(J2EE),J2EE是一组协调规范与实践，它们组合起

来，能够实现用于开发、部署和管理多层的以服务器为中心的应用程序

的解决方案具有平台独立性、开发简单、可移植性好、可被多用户并发

等优点。

5.经典案例

宁国市荆丰园生态农业发展有限公司是从事蔬菜科研、蔬菜生产、

净菜加工、储藏保鲜、运输销售、净菜配送于一体的综合性企业，现有

110余亩有机蔬菜示范园。

农场远景

5.1空气温湿度传感器、光照传感器、土壤PH值传感器、土壤温湿

度传感器、C02浓度传感器等。

空气温湿度传感器C02浓度传感器（已封装）

光照传感器

土壤PH值传感器、土壤温湿度传感器

5.2传输设备

无线信号传输节点

5.3可远程控制的现场设备。淋灌设备、风扇设备、遮阳板设备、

视频监控设备。

可远程控制的喷淋设备

:」信息采集节点

可远程控制的风机设备

可远程控制的遮阳板设备

视频监控设备

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公司简介:

江苏中科龙源网络科技有限公司坐落于江苏无锡新区国家传感网国

际创新园，是一家由中国物联网研究发展中心参股、以物联网电子商务

为主营业务的高科技企业。公司拥有地方政府、中国科学院、物联网行

业顶级专家、产业链上下游渠道等多方资源优势，为广大企业提供智慧

城市规划、物联网解决方案、ITBSM运维平台、网站运营及其它信息咨

询化服务。

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务和科技金融服务。

公司当前已经拥有江苏省中小企业物联网产业创新服务平台、江苏

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