设施蔬菜种植物联网系统

1节能日光温室环境智能监控系统建设方案技术支持：浙江托普云农科技股份有限公司2目录第一章托普简介及企业资质1.1公司简介浙江托普云农科技股份有限公司（原浙江托普仪器有限公司）位于素有“人间天堂”美誉的杭州。杭州市国家信息化试点城市、电子商务试点城市、电子政务系统试点城市、数字电视试点城市和国家软件产业化基地、集成电路设计产业化基地。优越的天时地利人和环境助长了托普的飞速发展。浙江托普云农科技股份有限公司是一家致力于中国农业信息化发展的国家高新技术企业，创新地将物联网、云计算等最新信息技术运用于农业领域，助推我国农业现代化发展。公司以先进的感知监测产品，前沿的云计算运用，领先的物联网技术及其系统集成为核心，为种植业（大田，联栋温室大棚）、水产养殖、畜牧养殖及食品安全溯源等领域提供标准、个性化的解决方案。托普云农科技股份有限公司潜心十年，专注于农业领域，立足农业物联网关键技术的研发，通过应用示范，探索农业物联网的产业化应用。如今我司已在全国各地实施了近百个农业物联网示范基地，拥有（顶层设计-方案制定-实施应用-技术支持）全套服务的丰富经验。是国内农业物联网领域拥有核心技术和丰满实践经验的先行者，更是我国“智慧农业”建设的倡导者和推动者。公司目前拥有员工300余名，其中研发技术人员近百人，项目施工及售后50余人。迄今已荣获国家发明专利2项、国家实用新型专利25项、产品软件著作权30余项、软件产品登记证书13项，拥有大量完全自主知识产权的技术和产品。目前正在筹建院士工作站和博士后工作站。与时俱进，开拓创新，托普云农将与您一起携手为中国农业的现代化和信息化不懈努力。31.2公司资质:设施栽培物联网智能监控与精准管理关键技术与装备一等奖中国通信工业协会物联网行业分会常务理事单位中国通信工业协会物联网行业分会常务理事单位农业物联网产业技术创新战略联盟理事会理事单位ISO9001质量管理体系认证IS18001职业健康管理体系认证ISO14001环境管理体系认证国家高新技术企业AAA信用等级证书科技型中小型企业农业环境监测系统火星计划全国农业技术推广中心副理事单位全国农业技术推广中心推荐产品产品荣誉：全国农业技术推广服务中心合作证明（土壤墒情及农业环境监测）软件产品登记证书（土壤墒情）软件产品登记证书（农业坏境监测）软件著作权登记证书（虫情）软件著作权登记证书（墒情）软件著作权登记证书（农业环境监测）456第二章项目建设背景设施农业是利用现代工程技术和工业化生产方式，为动、植物提供适宜的生长环境，充分发挥土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上使用较少的劳动力，以获得较高的产量、品质和经济效益的一种现代高效农业生产方式。其中设施环境控制依托现代工程技术和生物技术,将植物置于人为调控环境之下，最大程度地满足并协调植物生长对光、热、水、气和营养物质的需要，提高农业生产力，实现绿色生产，保障农业的可持续发展。近十多年来，加快推进农业信息化，利用现代信息与通信技术推进新的农业科技革命，已经受到世界各国和我国政府与科技界的广泛重视。2007年中央一号文件以《积极发展现代农业，扎实推进社会主义新农村建设》为主题，标志着我国农业正从传统农业进入现代农业快速发展的新阶段，要求“用现代物质条件装备农业”，“提高机械化和信息化水平”，“提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率”，“提高农业素质、效益和竞争力”。党的十七届三中全会进一步提出要建立“高产、优质、高效、生态、安全的现代农业体系”。建设现代农业,要大力提升我国农业科技的自主创新能力。近年来，关于“物联网”概念的出现令人瞩目。它拓展了互联网应用的发展空间，推进了传感器、Rfid、Zigbee、大数据、云计算等新兴产业技术的发展和应用领域技术的创新研究。特别是面对后经济危机时代的挑战，各国都在寻求新的经济增长点和着力培育具有新竞争优势的新兴产业。迄今，“物联网”的应用，“互联网＋”的发展模式等，正如雨后春笋，如早晨朝阳，前景光明，空间广阔。我国相关核心科学技术的研究居于国际研究发展前列，面临着促进电子信息与通信新兴产业与现代信息服务业发展的极好机遇，面临着促进信息化与行业现代化的融合，转变众多行业的产业发展方式，提升自主创新能力，培育新兴产业和经济增长点，利用信息高新技术改造传统产业的极好机会。7在我国耕地资源日益减少、水资源严重短缺、人口不断膨胀、需求快速增加、环境问题日益突出的大背景下，要保障粮食安全和农业可持续发展，使农业产量及品质与农业投入同步匹配增长，实现农业“高产、高效、优质、生态、安全”的协调发展目标，必须依靠科技进步，大力发展现代农业，努力提高农业生产的技术装备水平，进而大幅度提高农业单产水平、生产效率和资源利用效率，确保我国可持续的农业综合生产能力。其中物联网技术的深入应用将会成为设施农业发展的主要推动力。第三章项目概述3.1项目介绍本项目位于甘肃省酒泉市农业科技示范园肃州区银达非耕地设施农业产业园，由甘肃省酒泉市农业科学研究院委托本公司进行示范点建设，并合作研发，解决智能控制系统与节能日光温室的基础设备配套及设施匹配问题，推动设施农业数字化、智能化发展。为了将现代设施农业种植技术以及最新生物科研技术应用到农业生产，特建设一个集科研、生产、示范为一体的现代设施农业示范园区，选用示范园区的2个节能日光温室为示范点，将现代设施工程和信息工程技术、物联网技术、互联网技术、现代园艺栽培技术成果进行有机结合，指导种植人员进行科学种植、精准种植、高效种植。最终实现农产品产量与品质以及农户效益的多丰收。3.2项目建设内容在甘肃省酒泉市肃州区及敦煌市选择2个示范基地，每个基地选择28座节能日光温室，在每个温室安装空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳等环境监测无线传感器、高清摄像头及温室设施环境控制设备。监测信息以无线方式进行发送与传输，远程终端的软件系统接收到前端的数据后会自动进行分析与处理，根据作物实时需求，自动对温室环境进行调节控制。管理人员也可以根据环境信息数据进行手动调节，比如手动控制定时定量浇灌。注：项目一期先建设肃州基地、待肃州项目安装调试完毕，系统稳定运行且符合预期效果，再建设敦煌基地。3.3项目建设要求A.实现远程数据无线接收与查看（空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳等），设施生产数字化；B.实现远程视频可查看与存储，生产过程可视化；C.实现远程设备精准可控（通风、灌水系统、卷帘），设施生产智能化；D.可实现信息分析与统计；E.可接入专家系统，生产技术精准化；F.权限管理，信息在有限范围内共享；G.手机可查看数据、视频、并可远程控制设备。9第四章智慧农业物联网系统解决方案4.1方案设计原则从客户需求情况分析本系统，制订设计原则，以指导我们的方案设计：A．易用性原则易用性是指系统使用的方便程度。由于本系统的使用者比较多：上到职能主管部门，下到应用企业的工作人员。使用者的行业知识水平、对农业物联网系统的了解程度都大不相同。这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内接受、了解、熟知并应用农业物联网应用系统。B.经济实用性原则系统使用的经济实用性是指系统使用成本经济，并且在使用功能上能够满足实际工作要求。在系统开发时，需要对系统进行合理规划，确保系统在满足用户的业务要求的同时，以简单、方便、快捷、经济实用为目标，面向具体的工作应用需求。在系统使用技术上，使用成熟、经济的技术，而不是单纯考虑技术的先进性；在系统数据显示深度上，根据实际需要确定，而不是越深越好，应该注重实用性。C．稳定性原则系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。由于系统一旦建立，将嵌入到日常农业生产活动中。一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。系统应该采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。D．安全性原则系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与10其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。E．可扩展升级原则可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。一是随着系统覆盖面的扩大，参与企业数量增加，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着农业物联网技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。F.先进性原则采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。G.开放性原则所提供的软硬件提供开放协议。H.差异化原则系统硬件选材充分考虑到甘肃西部地区冬季严寒、夏季酷热、昼夜温差大、大风级数高等特点，以及温室内部温度变幅大、湿度大的情况，所选设备都必须具有良好的耐高温高湿以及耐低温性能。114.2智慧农业方案框架图（温室种植）无线路由无线路由无线路由无线路由日光温室群监控室或展厅本地服务器后台数据库展示系统GSM/GPRS/Internet远程服务器及监控展示系统无线数传模块气象信息……灌溉控制设备灌溉控制设备灌溉控制设备灌溉控制设备方案框架图4.3.方案组成部分智慧农业物联网系统由以下子系统组成：A.环境信息采集子系统（气象、土壤）B.环境信息传输子系统C.远程视频监控子系统D.温室设施智能控制子系统E.本地控制室F.远程决策控制中心G.智慧农业手机操控软件肃州温室敦煌温室敦煌温室肃州温室124.4子系统介绍4.4.1环境信息采集子系统根据节能日光温室种植要求及以往项目建设经验，500-1000M²的日光温室，布置2套无线环境信息传感器为宜，主要监测指标为：空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度及二氧化碳。高精度无线传感器将定时、自动、全天候监测环境参数，并且将监测到的即时数据无线传输到远端智能接收一体机，接收机里的计算机系统会将传感器传输回来的最新监测数据与预先设定的作物适宜生育环境参数进行比较，如发现传感器监测到的数据偏离预设区间，计算机智能控制系统即发出启动指令，与控制系统相连接的通风装置、卷帘设备、灌溉设备等随即开始工作，对设施环境进行自动调控，直到设施环境数据达到系统预设数据范围，相关设备即停止工作。也可以设定为手动控制模式，设施管理员根据最新监测数据，根据不同作物不同季节的具体生育指标，人工判断是否需要对设施环境进行干预。比如，根据设施空气温湿度参数人工判断是否要对大棚进行通风，依据土壤水分参数判断是否需要定时定量浇灌。拥有设施自动监测与智能控制系统，我们对农作物的冷暖饥渴就能够了然于心，并且会照顾得无微不至，从而有效保障了农作物快速健康的生长，提高了农产品产量与品质，提高了生产经营效益。13托普高精度农业环境传感器全天候监测大棚内的环境信息4.4.2信息传输系统示范点节能日光温室环境（地上、土壤）参数都是通过无线传感器采集经由无线中继节点传输至终端接收机的计算机系统，简单、方便、快捷，避免了有限传输的布线困扰。14有了托普农业环境智能调控系统，大棚内蔬菜、瓜果生长茂盛15日光温室设施可远程精准操控4.4.3视频监控子系统在肃州示范点园区中央安装一个360°远红外全景高清摄像头，可鸟瞰整个示范区全景；同时在肃州及敦煌的每个示范温室内分别安装1个固定式摄像头，图像信息通过无线网桥进行传输。有了远程视频监控系统，种植管理人员及农业职能部门专家通过电脑和手机就能随时随地查看温室内作物长势、温室电气设施运行状态，并可远程直观诊断作物病虫害情况，同时还可以了解掌握整个种植区的安防情况。16监控设备及实时图片4.4.4智能控制子系统智能控制系统根据设施环境信息系统的监测、采集数据自动调节温室环境和