烟台农科院物联网解决方案

烟台农科院农业物联网建设方案烟台移动2016年8月前言农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民或相关工作人员及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。农业物联网，即在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。一、项目概述（一）项目名称烟台市农科院农业物联网建设项目（二）建设背景随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入，物联网产业被急速的催生，根据国内外的数据显示，物联网从1999年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉，向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向，物联网的发展，科技融合的加快。农业物联网：物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，设施农业生产基地，看到的却是另一番景象：温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有农业信息化智能监控系统实时定量“精确”把关。（三）政策依据《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40号)《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》《2006-2020年国家信息化发展战略》《国家重大信息化工程建设规划（2011-2015）》（征求意见稿）《全国农业和农村经济发展第十二个五年规划》《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》《全国现代农业发展规划（2011-2015）》《关于进一步加强政务部门信息共享建设管理的指导意见》《农业部信息进村入户试点工作方案》《全国现代农业发展规划（2011—2015年）》《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》（国发〔2013〕32号）《2014年信息服务进村入户工程实施方案（意见征求稿）》《中共中央国务院关于全面深化农村改革加快推进农业现代化的若干意见》（中发[2014]1号）（四）技术标准和依据该项目的建设将遵循以下技术标准：GB8566-88，《计算机软件开发规范》GB8567-88，《计算机软件产品开发文件编制指南》GB/T12504-90，《计算机软件质量保证计划规范》GB/T12505-90，《计算机软件配置管理计划规范》GB9385-88，《计算机软件需求说明编制指南》GB9386-88，《计算机软件测试文件编制指南》GB50174-93，《电子计算机房设计规范》ISO/IEC11801-95，《信息技术互联国际标准》GB/T15538-1995《软件工程标准分类法》；GB/T12505-90《计算机软件配置管理计算规范》；GB/T12394-93《计算机质量保证计划规范》；GB/T13502-92信息处理程序构造及其表示的约定ISO8631:1989GB/T14079-1993计算机软件维护指南GB/T14394-1993计算机软件可靠性和可维护性管理GB/T15532-1995计算机软件单元测试GB/T16260-1996信息技术软件产品评价质量特性及其使用指南GB/T17544-1998信息技术软件包质量要求和测试GB/T18491.1-2001信息技术系统及软件完整性级别ISO/IEC15026:1998GB/T18493-2001信息技术软件生存周期过程指南ISO/IEC15271:1998《计算机开放系统互连国家标准选编》《计算机软件工程规范国家标准汇编2000》《计算机管理信息系统保密管理暂行规定》国际标准ISO17799《信息系统安全技术国家标准汇编》GB/Z24294-2009《信息安全技术基于互联网电子政务信息安全实施指南》GB17859-1999《中华人民共和国国家标准-计算机信息系统安全保护等级划分准则》（五）建设原则资源共享原则：统一规划、集中建设核心平台核心应用原则，使农业物联网系统发挥出更大作用。先进性原则：农业物联网建设一定要紧跟国内外先进技术与先进的模式。并考虑可持续的创新与提升。投资效益比最优的原则：投资少、收益大，投资效益比最佳。安全性原则：确保系统的操作管理安全，保证涉密信息和网络运行安全。（六）建设目标本项目主要通过农业物联网系统的实施，能够实时收集并记录存储温度、湿度、实时图像等数据信息，监视农作物生长情况及设备运行状态，监测环境状况的变更，根据作物需求，随时、随地进行处理，为现代农业综合信息监测、环境控制以及智能管理提供科学依据，提高农产品产量。该项目的实施通过先进的物联网技术实现三个10%的目标。即减少投入（包括生产资料、人工及管理)10%；增加产量10%；在提高农产品质量、安全性方面增收10%。二、建设现状分析“互联网+农业”是农业发展方式的一次深刻变革，对毕节市农业信息化建设具有重要意义。在作物环境管理上取得了一定的进步，但总体上仍处于初级阶段，需要进一步从信息化、智能化等方面加快发展，着力建设与现代农业匹配的信息化生产运营体系，推进农业发展方式转型升级。2.1基础现状当前基础建设已经初步成型，但在作物生长环境的调控方面很难精确把控、更不能不及时发现处理，成为快速发展的短板，造成人力、物力很大的浪费，对作物的生长造成极大威胁，同时农产品的品质、产量也会遭受很大损失。三、项目建设必要性通过本项目的建设，可以很方便的实现对用户对农作物生长现场环境或者农业生产产品的全方位监测、管理与控制，对建设现代化高水平智能农业生产方式有着重要意义。物联网智慧农业推动农业走向信息化：通过传感器、无线采集设备及传输设备的使用，农业种植现场的各种信息能够轻易的通过自动监测传输功能呈现在管理人员的眼前，实现了管理者和种植现场的快速连接。同时通过软硬件系统和手机客户端还能够实现自然灾害监测及预警，方便作物生长现场管理，实现高度的信息共享和农业自动化。物联网智慧农业提高农业生产管理水平：物联网技术在现代农业中的应用对提高传统农业的生产管理水平效果显著。在农业生产过程中，通过无线智能传感器实现农业生产现场环境参数的实时采集和利用智能物联网监控系统对所采集数据进行实时传送，为农作物生产和温室控制提供了有利的科学依据。智慧农业不仅为作物生长创造了最佳条件，提高了作物产量和质量，而且可以提高水、化肥等作物消耗品的利用率。提升科学决策、应急指挥水平。四、建设内容为实现本项目建设目标，需要完成以下主要建设内容：部署物联网信息系统平台，通过本项目的建设，对本期珍奇瓜果园1套、热带水果园1套、C区花卉温室1套、B区温室2套、家庭园艺园1套、A区花卉温室1套、4个办公楼各1套，共11个监测点的空气温湿度等作物生长过程中重要的环境参数进行实时监测、管理，对现场作物生长状态、人员管理、设备运行状况等方面进行远程实时视频监控。对作物实时远程监测与诊断，提供智能化、自动化管理决策，是农业技术人员管理农业生产的“千里眼”和“听诊器”。4.1采集终端农业物联网环境参数采集终端是将这些传感器节点集合在一起的一种采集设备，通过各种传感器可实时监测种植环境信息，并通过GPRS网络将数据传输到物联网综合管理平台。显示采集终端用于集中显示各类植物生长环境的采集值，此终端采用不需要任何操作，安装简单快速，适合维护人员管理。用户可在此终端观看所有连接到他的传感器显示值，也可以远程通过手机、PAD进行数据查看与管理。采集传输一体化终端，如下图：各传感器及摄像头组成一个信息采集点，采集器每分钟会对种植区内的信息进行采集，并通过无线传输的模式，把采集来的空气温湿度等通过中间把模拟信号转化为数据上传到物联网数据库。通过电脑、手机客户端来实现数据的实时显示，达到精准管理农田，节约用水、施肥、农药的作用。可靠运行于各种环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守，将数据传输到计算机数据库中，用于统计分析和处理，当计算机发现参数超过正常限定时，可向用户发出报警。4.2空气温湿度传感器空气湿度传感器主要用来测量空气湿度，感应部件采用高分子薄膜湿敏电容，位于杆头部，这种具有感湿特性的电介质其介电常数随相对湿度而变化。4.3视频监控作为数据信息的有效补充，基于网络技术和视频信号传输技术，对作物生长状况进行全天候视频监控。在Internet上，根据用户权限进行远程的图像访问、实现多点、在线、便捷的监测方式。通过安装的高清网络球机，360度调节视角，对农作物生长状况进行全天候视频监控，管理人员可以随时随地通过计算机或手机清楚的观看到农作物生长的情况，进行农事指导，减少人工现场和巡查次数，提高生产效率。从科学种植提高管理水平和实现现代化种植的角度来看，视频监控是现代化农业发展必然趋势。4.4农业物联网综合服务平台物联网统一管理平台，集监测系统、远程控制系统、视频监控系统等功能为一体，实现种植全程数字化、网络化和智能化管理。中间层：位于物理感知设备和上层应用系统之间，负责采集物理数据并进行过滤解析以及处理，形成有效的信息传给上层应用，支撑整个农业物联网系统的互联，为应用提供快速构建的架构支撑和工具手段。在农场部署各种用途的传感设备用来采集农作物生长环境的各种因素。这些传感设备采集到的数据通过有线网络(如RS485)或者无线网络(如Zigbee、GPRS)等传给采集中间件，采集中间件将采集到的信息进行解析、过滤、分组、关联、聚合等负载操作，形成用户所需的有效信息上传给数据库进行入库，以便其它模块应用进行调用。用户能及时感知农作物生长环境的变化，采取相应的措施。此外，用户可以在上层系统中给各个参数设定安全阈值，当中间件采集过来的数据超过或者低于一定阈值时，系统会自动报警。技术特点：（1）独特的“智能故障处理”技术（2）独特的“开放式设备管理”技术（3）独特的“数据分析”技术（4）强大的“多任务并发处理”技术（5）“标准化数据输出”技术应用软件系统：通过应用软件系统可将各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘，通过中央控制软件的智能决策，形成有效指令，为作物生长提供优良的生长环境。4.4.1实时监控点击菜单栏选取相应基地，将会跳出相应基地中实时采集上来的数据信息，如采集时间、空气温度、空气湿度、实时视频等，如下图所示。点击视频右边相应参数，在视频下边的数据图表中将会直观展示历史曲线。如图：4.4.2曲线分析点击导航栏上边的“数据采集”，并选取相应基地并根据实际需要选取时间段，点击查询。并选择“实时采集曲线显示”系统将会根据选择的各个条件将数据取出绘制出曲线。如下图所示：4.4.3数据查询点击导航栏上边的“数据采集”，并选取相应基地并根据实际需要选取时间段，点击查询。并选择“实时采集数据列表”，系统将会将历史数据列表形式显示。如下图所示。4.4.4作物记录点击菜单栏的作物记录，可以对作物的各项相关信息进行相应操作。4.5手机移动APP方便监管人员通过手机等移动终端设备随时随地查看系统信息，远程操作相关设备。主要功能：4.5.1实时监控实时呈现不同