農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監控及智能控制解決方案

一、背景情況

物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽(yù)為全球一個(gè)新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)，國家和政府部分非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新華社報道，在各省啟動(dòng)的十二五規劃中，有23個(gè)省份將物聯(lián)網(wǎng)作為重要發(fā)展目標。

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）是指通過(guò)射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、二維碼等信息感知設備，按約定的協(xié)議連接起來(lái)，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現智能化識別、數據采集、智能控制、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農業(yè)中的應用，既能改變粗放的農業(yè)經(jīng)營(yíng)管理方式，也能提高動(dòng)植物疫情疫病防控能力，確保農產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現代農業(yè)發(fā)展。

二、需求分析

根據建三江前進(jìn)農場(chǎng)農業(yè)信息化需求，經(jīng)過(guò)討論分析主要有以下具體需求：一方面是水稻育秧大棚、農田灌溉及糧食存儲的自動(dòng)監控和智能控制；第二是面向農戶(hù)提供農業(yè)技術(shù)服務(wù)的農業(yè)信息服務(wù)平臺；三是通過(guò)語(yǔ)音、短信、彩信等多種通信方式的農業(yè)專(zhuān)家熱線(xiàn)；四是提供農商在線(xiàn)貿易服務(wù)平臺。

1、水稻育秧大棚監控及智能控制

目前，建三江前進(jìn)農場(chǎng)主要種植水稻，在每年的春天需要提前在大棚內進(jìn)行水稻育秧，水稻育秧對溫度、濕度、光照、通風(fēng)、灌溉等都有嚴格的要求，以往都是通過(guò)人工憑經(jīng)驗來(lái)操作。不僅效率低，并且精確度不夠。

通過(guò)傳感器對大棚環(huán)境指標各項數據的采集，統一集中到數據存儲平臺，一方面可以全面掌握每個(gè)大棚的環(huán)境情況，二是可以通過(guò)高清視頻查看秧苗的具體發(fā)育情況，三是可以通過(guò)閾值設置，實(shí)現自動(dòng)通風(fēng)、光照、灌溉等自動(dòng)化管理。

2、農業(yè)信息化服務(wù)平臺

主要是為農戶(hù)提供豐富的信息內容和服務(wù)，包括了農業(yè)法規、農產(chǎn)品交易、勞務(wù)信息、價(jià)格查詢(xún)、農業(yè)科技、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、氣象信息等。

3、農業(yè)專(zhuān)家服務(wù)熱線(xiàn)

主要是為農場(chǎng)和農戶(hù)之間搭建溝通的橋梁，農戶(hù)可以通過(guò)熱線(xiàn)電話(huà)、彩信、短信的方式，在農業(yè)生產(chǎn)方面遇到的問(wèn)題來(lái)求助于農業(yè)專(zhuān)家，同時(shí)可以通過(guò)這些通信手段獲得及時(shí)的農業(yè)生產(chǎn)信息。

4、農商在線(xiàn)貿易服務(wù)平臺

主要是服務(wù)用農戶(hù)，提供農產(chǎn)品的網(wǎng)上宣傳、推廣，網(wǎng)上在線(xiàn)實(shí)物展示、交易撮合服務(wù)等。

三、諾基亞西門(mén)子公司技術(shù)實(shí)現方案

（一）大棚監控及智能控制

1、概述
水稻育秧大棚監控及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線(xiàn)傳感器，對農作物溫室內的溫度，濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設備(如遠程控制澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等)。同時(shí)在溫室現場(chǎng)布置攝像頭等監控設備，實(shí)時(shí)采集視頻信號。用戶(hù)通過(guò)電腦或3G手機，隨時(shí)隨地觀(guān)察現場(chǎng)情況、查看現場(chǎng)溫濕度等數據和控制遠程智能調節指定設備。

2、系統架構設計
（1）總體架構
系統的總體架構分為傳感信息采集、視頻監控、智能分析和遠程控制四部分。

（2）技術(shù)架構

（3）系統組成

數據采集系統。主要負責溫室內部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。數據傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據傳輸方式的不同，溫室現場(chǎng)部署分為無(wú)線(xiàn)版和有線(xiàn)版兩種。無(wú)線(xiàn)版采用ZigBee發(fā)送模塊將傳感器的數值傳送到zigBee節點(diǎn)上；有線(xiàn)版采用電纜方式將數據傳送到Rs485節點(diǎn)上。無(wú)線(xiàn)版具有部署靈活，擴展方便等優(yōu)點(diǎn)；有線(xiàn)版具有高速部署，數據穩定等優(yōu)點(diǎn)。

視頻采集系統。該系統采用高精度網(wǎng)絡(luò )攝像機，系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關(guān)標準。
控制系統。該系統主要由控制設備和相應的繼電器控制電路組成，通過(guò)繼電器可以自由控制各種農業(yè)生產(chǎn)設備，包括：噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風(fēng)機等空氣調節系統等。
無(wú)線(xiàn)傳輸系統。該系統主要將設備采集到的數據，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò )傳送到服務(wù)器上，在傳輸協(xié)議上支持IPv4現網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。
數據處理系統。該系統負責對采集的數據進(jìn)行存儲和信息處理，為用戶(hù)提供分析和決策依據，用戶(hù)可隨時(shí)隨地通過(guò)電腦和手機等終端進(jìn)行查詢(xún)。

（4）網(wǎng)絡(luò )拓撲
系統在網(wǎng)絡(luò )方面采取了多種制式，遠程通訊采用3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，近距離傳輸采取無(wú)線(xiàn)ZigBee模式和有線(xiàn)Rs485模式相結合，保證網(wǎng)絡(luò )系統的穩定運行。