旗硕科技物联网节水灌溉方案

旗硕科技物联网节水灌溉方案

目录

一、旗硕科技介绍................................................2

二、前言........................................................3

三、北京旗硕科技土壤墙情监测及节水灌溉控制方案.................6

四、监控管理平台...............................................10

附录...........................................................14

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一、旗硕科技介绍

北京旗硕基业科技有限公司（简称“旗硕科技”）为北京航空航天大学科技园下属企

业，是在北京市海淀区注卅的高新技术认证企业。

公司位于北京航空航天大学科技园留学人员创业园，是中关村管委会、北京航空航

天大学天华科技园、北航校友会等单位重点扶持企业和优秀示范企业。公司50%以上员

工为硕士研究生以上学历。

旗硕科技于2004年开始跟踪国际先进的无线传感网络技术,2007年正式投入农业应

用领域，是国内首批开展农业物联网技术研究及大规模应用的高新技术企业。

旗硕科技与航天科技集团、清华大学、北京航空航天大学、中国科学院、中国农业

科学院等单位建立了广泛的科研合作。其中，与北航自动化学院联合成立的物联网实验

已为北航培养了三届硕士研究生。该实验室先后承担了中国航天科技集团、清华大学、

中科院电子所、中科院电工所等多项高新技术研发课题，其中包括载人航天、核物理实

验等多项急难险重的任务。

旗硕科技依托航天科技领域的应用成果，在Zigbee无线通讯、3G/GPRS、传感器网

络等物联网技术领域拥有多项核心专利及软件著作权。

同时，旗硕科技在黑龙江哈尔滨与中国科学院软件研究所（基础软件国家工程研究

中心）成立了物联网联合事业部，进行相关研发与市场开拓.

旗硕科技产品已经在北京、天津、山东、河北、内蒙古、黑龙江、新疆、福建、海南等

省市进行了较大规模应用。

企业荣誉及资质：

2007年，旗硕科技被评为“北京市高新技术企业”；

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2008年，旗硕科技相关项目获得了“中国科技创业大赛”第三名；

2008年，旗硕科技与北航自动化学院“联合研发中心”挂牌成立；

2009年，旗硕科技被评为“中关村高新技术企业”；

2010年，旗硕科技“农用通”产品荣获“中国特色农产品博览会”发明金奖；

201。年，旗硕科技成为农业部“中国农业交流协会团体成员单位”；

2010年，旗硕科技与中国科学院软件研究所（基础软件国家工程研究中心）联合成

立物联网事业部；

2010年，旗硕科技代表吉林省参加工业与信息化部与农业部联合举办的“中国信息

化与现代农业博览会”，被列为“必看项目”，并获得了包括农业部牛盾副部长、汪懋华

院士在内的领导专家的赞许；

2011年，旗硕科技“农用通”系统成为内蒙古农业博览会最大亮点；

2011年，旗硕科技相关项目荣获“中国物联网优秀应用示范项目奖”（全国共15家

企业获此奖项）。

旗硕科技聘请了中国农'业大学汪懋华院士、中国农业科学院贺朝兴研究员等多名专

家为公司顾问。同时，旗硕科技为DIGI（美国上市公司，上市代码：DGII）的北方区增

值代理商，中国移动M2M运营平台合作伙伴。

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2.1物联网技术介绍

物联网技术在2006年被评为未来改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一

次产业升级，是十年一次的产业机会。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

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2.2农田节水灌溉自动控制系统

我国是一个水资源严重缺乏，水旱灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第6

位，但是按人均水资源量计算，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4,

在世界排110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。另一方面，我国水资源的分布很

不平衡。北方有些地区水资源的占有量仅为9()。立方米，低于国际公认的1000立方米

的水资源下限。有些地区的人均占有量甚至低于世界最贫水的国家埃及和以色列的水平。

我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，

就全国范围而言，水的利用率仅为45%,而以色列、美国等节水灌溉技术发达的国家，

水资源利用率高的国家已达70%〜80%。我国单方水生产粮油的能力约为0.84Kg,以色

列己达2.32Kg,差距极大。要提高灌溉水利用率，使单方水生产粮食的能力得到提高，

保证新世纪13亿中国人口的粮食安全，以传统的管理方法和管理手段是无法达到这一步

的。

因此，在农业灌溉水资源管理中，改变过去粗放的管理方式，在灌溉系统合理的推

广自动化控制，采用集成式的现代管理方式。实施对农业水资源动态的、实时的、优化

的配置，基础是获取大量的、动态的农业水资源及相关信息。不仅可以提高资源利用率，

缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统

自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因之一。以色列、日本、美

国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区

用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墙情和农作物的生长，实

现水管理的臼动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实

现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不能解决的。必须将水源开发、输配水、灌

水技术和降雨、蒸发、土壤摘情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、

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土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。

现代高新技术发展，特别是信息技术、数字化技术的发展，使得对农业水资源的监

控管理成为可能，展示了一个新的方向，促进农业水资源的管理由单因素、单目标、静

态管理，向多因素、多目标、多层次的动态方向发展，促进了传统灌溉管理模式向生态

环境、自动化管理模式发展，这种系统的建设将使农业水资源的管理发生变革。

三、北京旗硕科技土壤埔情监测及节水灌溉控制方案

3.1系统概况

系统由监控室、无线通讯网络、数据采集装置、执行机构组成。系统的被控对象是

不同区域农田的灌溉设备，采集装置是农用通设备，执行机构是安装于水泵旁的控制系

统。农用通设备通过传感器感测现场的环境变化，通过GPRS无线网络将数据传输到服

务器，远程监控室的PC机通过访问服务器，将采集的实时数据进行处理，并按照一定的

控制算法进行实时决策，产生控制指令并输出控制信号，控制执行机构。在放水口安置

控制系统和信号收发设备，传感器反馈信息需要供水时，通过无线网络传输到远程监控

室，监控系统就会有相应的报警提示，并根据需要打开相应的调节阀，自动开机灌溉，

当达到预定的灌溉水量时，自动关闭调节阀。

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系统的组成和分布

系统通过远程计算机可同时监控多个区域的农田。利用后台软件可以在监控室PC机

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上实现系统的各种监控功能。工作人员可坐在远程计算机前，对传上来的环境温度、田

间十.壤湿度、土壤温度等数据进行综合分析，利用手动或自动方式，对不同区域的作物

进行灌溉。同时还可以利用数据查询系统和打印系统，随时记录、查询、打印整个灌溉

小区的环境温度、土壤湿度、土壤温度、灌溉设置、灌溉进程、灌水历史记录等数据。

监控系统的组成

系统的主要功能是实现农田灌溉的信息采集、信息处理和实时监控。可通过远端计

算机对灌溉参数进行设置，对灌溉情况进行统计同时可人工进行特殊操作。通过互联网

获取天气信息，有预见性地实施灌溉。而且系统的可靠性高，抗干扰性好；具有友好的

人机界面，操作简便，便于维护；且实时性和通用性较好，能根据现场的具体要求和农

田规模进行河活扩展：系统的投入成本相对较低。

3.2系统功能

本解决方案提供的功能包括：

＞环境监测

/空气温度

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,空气湿度

/.土壤温度

,土壤湿度（3层）

远程数据传输

报警功能

,手机短信报警

,现场报警

/远程网络报警（服务器端永久保存，可追溯）

远端设备（3G手机、MID等）的远程数据查看和实时的设备控制

/实现远程自动（手动）灌溉

基于网页的数据监测和数据导出功能

丰富的图表功能

手持终端、远程大屏幕等多种查看、显示功能

实时远程视频（可选）

图像定时抓拍（可选）

控制柜（自动手动控制双重控制）

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防护型基站

网络数据平台.

远程数据访问、控制

移动办公

手机啜警

系统功能示意图

3.3系统优势

旗硕科技“农用通”多功能采集仪（照片请见下图）可以实时监测空气温度、空气

湿度、土壤温度、土壤湿度等农田环境参数。

＞数据通过无线方式传送至服务器，方便农田耕作且节省布线成木。

＞可远端控制灌溉也可现场手动控制。

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＞可采用太阳能供电，内置大容量锂电池，保证在连续阴天的情况下正常使用。

＞环境采集系统完全无线，可以灵活移动、方便部署。

四、监控管理平台

监控管理平台使用web浏览器登陆即可使用，管理信息平台的登陆界面如下。左侧

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为操作区，右侧为对应视图。管理信息平台包括数据监测、图像监测、专家系统、用户

管理、配置管理、留言反馈六大模块。

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实时监测至气温度<t>

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首次登陆后，需要先添加网关信息，再添加采集节点，采集节点的编号见采集器侧

面的条形码。

修改信息

审点名街|1号节点

.送择父节点：I内科归一包就ZJ

该用«号：|33

'温度偏移里：p

-

'•湿度偏移里：F

'温度上限：|100.0

•避度下眼：际

♦显度上眼：|ioo

.湿度下眼：F

•无蛹上眼：阿

，光照下限：|o

,C02上限：poo

'CO2TPR：厂

.土慎温度上眼：|100.0

•土康;&度下限：即

•士乐湿度上眼：|ioo

•土境湿度下限：F

修改重置

注意：比栏目涉及全系统，修改慎重!

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节点添加成功之后，月户可在数据监测页面查看采集节点的实时数据和历史数据,

并可将历史数据保存为excel文件。

以下是控制界面，工作人员可以根据作物的不同生长时期，对土壤水分参数上下限

进行灵活设置，也可采取手动、自动多种控制方式。

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前途：首小由脚谑理

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控制节点管理页面

网络通畅

控制节点名称樽示滴灌12

硬件编号|12

土壤湿度上限|wo

土壤湿度下限|0

控制模式|自动控制二J

:自动控制

手动控制

参考节点1]旗硕测4节点5';J*至少选择一个

参考节点2|一请选择—三|

参考节点3|二请选择二V]

保存

控制参数设置

控制

节点名称：演示风机11

硬件编号：11

节点状态：关

开23

返回

手动控制

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附录

单点土壤璃情采集设备配置表;

名称.规格单位数量

单点水分监测站

台

无线数据采集器太阳能蓄电池系统供电