农业大田自动化(物联网)综合实施方案

北京上水益达科技发展有限公司1农业大田自动化综合管理系统设计方案北京上水益达北京上水益达科技发展有限公司2目录第一部分：客户需求.................................................41.智能大田种植农业物联网系统概述..............................42.开展农业大田种植环境测控的实现目标..........................53.农业大田自动化管理系统工程的实施具有重大意义................54.智能农业大田环境测控系统....................................6第二部分：总系统组成结构...........................................8第三部分：农业大田数据采集控制部分................................10（1）空气温湿度监测..........................................10（2）土壤温湿度监测..........................................10（3）光照度监测..............................................11（5）农田小气候观测..........................................11（6）灌溉及设备联动控制......................................11（8）自定义控制模式..........................................11第四部分：视频监控................................................13第五部分：大田自动化管理系统详解..................................145.1农田灌溉智能控制系统.....................................145.2设备系统结构.............................................145.3设备工作流程.............................................145.4设备功能.................................................155.5设备参数.................................................165.6数据传输模块.............................................185.7非接触IC卡..............................................205.8智能管理机...............................................21北京上水益达科技发展有限公司3第六部分：大田自动化管理系统总体方案..............................246.1灌溉监控网络总体结构.....................................246.2灌溉监控首部监控系统.....................................266.3系统使用的产品型号及技术参数：...........................28用途.........................................................29性能特点.....................................................30技术指标.....................................................306.4大田自动化软件系统.......................................32第7部分：项目预算................................................38北京上水益达科技发展有限公司4第一部分：客户需求1.智能大田种植农业物联网系统概述随着农业科技的发展，国家对于农业的关注度日益增加，农业自动化、精细化、国际化发展已提上日程。国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业。随着物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，又能提高动植物疾情疾病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。黑龙江惠达科技发展有限公司推出的“大田自动化管理系统”是将采集数据经行分析后进行的全自动监控灌溉、施肥、喷药、降温和补光等一系列操作，它由中央控制柜与多节点数据采集器构成两级分布式计算机控制网络，具有分散采集，集中操作管理的特点，系统配置可以根据要求灵活增加或减少。通过传感器实时采集温度、湿度、光照等环境参数，并传到各个节点，数各个节点实现和上位机的通讯，在计算机软件界面上可显示所采集到环境参数的值，可进行数据设定、存贮、报警。本项目中预实施土地面积为100亩。北京上水益达科技发展有限公司52.开展农业大田种植环境测控的实现目标①工程目标。开展农业大田种植环境测控应用理论研究，探索农业大田种植环境测控应用主攻方向、重点领域、发展模式及推进路径；开展农农业大田种植环境系统研发与系统集成，构建农业物联网应用技术、标准、政策体系；构建农业物联网公共服务平台；建立中央与地方、政府与市场、产学研和多部门协同推进的创新机制和可持续发展的商业模式；适时开展成功经验模式的推广应用。②总体思路。按照“统一规划、系统设计、领域侧重、统分结合、整体推进、跨越发展”的总体思路组织实施。遵从“先集中规划后分区试验，先集中建平台后组装集成，先试验、积累经验后推广应用”的指导思想分步推进实施。积极探索形成农业大田种植环境可看、可用、可持续的推广应用模式，逐步构建农业物联网理论体系、技术体系、应用体系、标准体系、组织体系、制度体系和政策体系，并在全国范围内分区分阶段推广应用。3.农业大田自动化管理系统工程的实施具有重大意义①有利于把握物联网等信息技术的特点及在农业领域的应用规律，探索形成农业物联网发展模式。信息技术是新生事物，是多种学科技术的集成，兼具系统性和整体性。农业是个古老产业，兼具地域性、季节性和多样性，这就决定了信息技术改造传统农业的复杂性和艰巨性。实施区试工程，研究物联网技术在不同产品、不同领域的集成、组装模式和技术实现路径，逐步构建农业物联网应用模式，促进农业物联网基础理论研究、适用技术和产品研发，探索构建国家农业物联网标准框架体系及相关公共服务平台，将为推动农业物联网产业大发展奠定坚实基础。北京上水益达科技发展有限公司6②有利于积累农业大田种植物联网系统应用经验，促进农业物联网科学发展。目前，我国农业物联网应用尚处于尝试性起步阶段，整体应用水平和建设规模明显落后于电力、医疗、环保等其它行业。各地农业物联网应用示范基本呈各自为战、散兵游勇式发展，点多面广，严重缺乏顶层设计，为示范而示范的现象较普遍，重复投入问题较突出，可持续发展商业模式较少。实施区试工程，有利于逐步理清发展思路、明确发展方向和重点，为全面、整体、系统推进农业物联网积累经验。③有利于调动地方农业部门积极性，整合各方力量共同推进农业物联网应用。虽然一些地方农业部门发展农业物联网的积极性较高，但由于缺乏稳定投入，系统推动的后劲明显不足，一定程度上影响了农业物联网效果发挥和长远发展。实施区试工程，不仅有利于调动地方农业部门积极性，更重要的是通过政府工程项目的示范、引导和带动，能够促进社会各方资源整合、形成合力，共同推进农业物联网发展。4.智能农业大田环境测控系统基于物联网的大田种植智能管理系统针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、酸碱度、养分、气象信息等，实现墒情（旱情）北京上水益达科技发展有限公司7自动预报、灌溉用水量智能决策、远程、自动控制灌溉设备等功能，最终达到精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点。通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉。北京上水益达科技发展有限公司8第二部分：总系统组成结构农业大田自动化管理系统信息采集可分为田间信息采集、土壤地下信息采集、视频监控、智能灌溉（施肥）、报警系统和专家指导系统等部分：（1）田间信息采集---使用空气温度、湿度、光照、光合有效辐射传感器采集信息可以及时掌握农作物生长情况，当农作物因这些因素生长受限，用户可快速反应，采取应急措施；---使用雨量、风速、风向、气压传感器可收集大量气象信息，当这些信息超出正常值范围，用户可及时采取防范措施，减轻自然灾害带来的损失。（2）土壤地下信息采集---可实现土壤地下温度、水分、水位、氮磷钾、溶氧、PH值的信息采集。---检测土壤温度、水分、水位是为了实现合理灌溉，杜绝水源浪费和大量灌溉导致的土壤养分流失。---检测氮磷钾、溶氧、PH值信息，是为了全面检测土壤养分含量，准确指导水田合理施肥，提高产量，避免由于过量施肥导致的环境问题。（3）视频监控视频监控系统是指安装摄像机通过同轴视频电缆将图像传输到控制主机，实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上即可随时看到作物的生长情况。（4）智能灌溉（施肥）控制系统可自动、手动控制现场水井水泵、施肥系统、灌溉系统，实现现场灌溉、施肥自动化。（5）报警系统北京上水益达科技发展有限公司9用户可在主机系统上对每一个传感器设配设定合理范围，当地面、地下或水下信息超出设定范围时，报警系统可将田间信息通过手机短息和弹出到主机界面两种方式告知用户。用户可通过视频监控查看田间情况，然后采取合理方式应对田间具体发生状况。（5）专家指导系统与系统中农作物最适生长模型、病害发生模型进行比较，一方面系统可以直接将这些关键数据通过手机或手持终端发送给农户、技术员、农业专家等，为指导农业生产提供详细实时的一手数据；另一方面系统通过对数据的运算和分析，可以对农作物生产和病害的发生等发出告警和专家指导，方便农户提前采取措施，降低农业生产风险和成本，提高农产品的品质和附加值。北京上水益达科技发展有限公司1第三部分：农业大田数据采集控制部分（1）空气温湿度监测通过温湿度传感器监测农业大田间的环境温湿度、地表温湿度、土壤温湿度等，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。（2）土壤温湿度监测通过土壤温度传感器和土壤水分传感器监测农业大田土壤的温度数值和水分含量，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。北京上水益达科技发展有限公司1（3）光照度监测通过光感和光敏传感器监测记录农业大田光线的强度，通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端。（4）CO2、O2浓度监测在农业大田部署二氧化碳浓度传感器，实时监测二氧化碳的含量，当浓度超过系统设定阙值范围时，通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。（5）农田小气候观测SQ-NYZ农田小气候观测站可对常规气象因子（大气温度，环境湿度，平均风速风向，瞬时风速风向，降水量，光照时数，太阳直接辐射，露点温度，土壤温度，土壤热通量，土壤水分，叶面湿度）进行直接测量，还可以测量