智慧农业物联网系统解决方案

一、方案背景

       随着城市的发展，人们对于生活水准的要求也越来越高，对于食物的品质需求也越来越高，我作为世界农业大国，农业的发展优势慢慢降低，智慧化农业将带来一次新的农业结构改革。农业的根本问题是效率不高、效益不强、效能不够，原因在于各生产要素缺乏耦合效应，产业链衔接不紧农业大系统循环性、协同性不够。这导致了农业发展较为粗放，而这种粗放也是长期以来农业基准数据资源薄弱、数据结构不合理、数据细节程度不够、数据标准化、规范化水平差等原因紧密相连。

       物联网技术的不断发展，越来越多的技术应用到农业生产中。目前，远程监控系统、无线传感器监测等技术日趋成熟，并逐步应用到了智慧农业建设中，主要包括环境、动植物信息检测，温室农业大棚信息检测和标准化生产监控，精农业中的节水灌溉等应用模式。提高了农业生产的管理效率、提升了农产品的附加值、加快了智慧农业的建设步伐。
 
 

二、现状及痛点

       在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、二氧化碳浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。
       以传感器与无线通信网络相结合的全方位环境监测控制系统在设施农业中大受欢迎，并迅速推广开来。针对农业大棚管理的现状及痛点，提出智慧农业物联网解决方案。

三、方案概述

       智慧农业物联网解决方案基于2G/3G/4G/5G/NB-IoT/LoRa等无线通信技术，通过辰迈智慧的智能采集终端及无线连接设备，搭载相应的传感器，如空气温湿度传感器、CO2浓度传感器等，实时采集空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度以及光照度、PH值等环境参数，自动开启、关闭或远程控制指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
       同时根据客户应用场景的不同，在硬件的基础上连接不同的传感器，可适用于不同的应用，包括农业温室大棚、林业、渔业等。

四、系统组成

       智慧农业物联网解决方案是为智慧农业化管理专门设计的智慧管理系统，系统通过传感器（如空气温湿度、CO₂浓度传感器、土壤温湿度传感器、综合气象等装置）进行农业信息采集，利用计算机局域网、2G/3G/4G、ZigBee、LoRa、NB-IoT等无线通信网等，对监测点、监控中心及农业信息中心之间进行信息的传输，实现农业信息采集、传输、处理，形成综合数据库。实现科学、及时和准确的调配农业调整，达到节能，高产、高效的目的，保证了系统的安全，也为农业资源的管理提供了基础、有效的数据，提高了农业的管理水平和生产效率。农业智能信息化监控系统可分为三个部分，分别是前端采集站、数据传输、远程监控中心。

前端采集站：前端设有各种环境信息采集设备及设备自动控制部分：包括空气温湿度信息监测，土壤信息监测，气象信息监测，视频信息采集等功能，实现远程管理农业的功能。
 
数据传输：数据传输部分使用遥测终端，通过对前端采集站采集的数据进行无线传输，同时接收后端传输的指令参数，适时对相应农业区相应功能做出及时的调整，提高农区资源利用率。
 
远程监控中心：通过遥测终端可以实现多个远程监控中心同时发送的功能，辰迈云平台系统可以负责对采集的数据进行显示、分析，方便监控中心部门及时监控农业数据，做到异常及时调整、故障及时修复、数据及时处理，有效管控农业内各项数据。

五、系统功能

1、数据实时监测：
通过安装于指定的监测点的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤PH传感器、光合有效辐射传感器、CO2传感器等设备实时监测空气的温湿度、二氧化碳浓度、土壤温湿度及PH值等相关数据；
 
2、数据实时传输：
无线数传设备通过无线网络将采集到的数据通过智能网关实时传向监控中心，保证了数据的及时性和准确性。

3、智能联动控制：
联动控制系统由加热、喷灌、通风、卷帘设备及其配套PLC及Wifi设备服务器组成，当传感器采集的环境数据与标准值对比超出临界范围时，控制器自动启动相关硬件设备对作物生长环境加热、浇水、通风、卷帘加减光照辐射，实现作物生长过程精确控制。
 
4、种植环境可视化：
智慧农业信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示农业大棚内各传感器采集的环境数据和现场场景。
 

六、系统特点

▶开放式结构：具有良好的扩展性，便于后续系统的升级完善；
 
▶GIS模块：以GIS技术为支撑，实现地图查询管理，界面友好，操作灵活；
 
▶通讯方式灵活：根据现场情况可以灵活选择2G/3G/4G/5G或光纤等通讯方式；
 
▶稳定可靠：采用高性能工业级遥测终端RTU设备，系统运行安全稳定；
 
▶低功耗设计：支持实时测报，定时测报，唤醒功能等，最大限度降低系统功耗；
 
▶供电方式灵活：可选择市电供电，市电太阳能互补供电，太阳能供电，电池供电；
 
▶分级管理：可设置不同级别管理权限，做到安全有效管理。
 
 

七、软件云平台

       农业智能信息化管理系统是为农业信息化管理专门设计的管理软件系统平台，平台以农业优化配置和调度为主要目标，以数据为核心，实现农业管理“一张图”。

       平台依据标准化和规范化原则、科学性和先进性原则、开放性和扩展性原则、经济性和实用性原则，结合了当前先进的人工智能、物联网技术、云服务技术、空间地理信息技术和移动应用技术等进行研发设计。平台涵盖了灌区智管理涉及的信息采集、农作物管理、防汛抗旱、农作物巡检等应用功能，以丰富的图形、数据界面展示，简化的操作功能模块，做到贴近农业管理实际，为农业领域智慧化、信息化提供高效管理和数据支撑服务。
 
 

八、方案价值

       智慧农业利用互联网、物联网和云计算等现代信息技术成果，改造提升整个农业产业链，促进农业与二三产业交叉渗透、融合发展，提升了农业竞争力，拓展了农业发展空间。智慧农业是农业发展的必然趋势，大力发展智慧农业对提高我省农业现代化水平、促进农业转型升级、提高经济发展质量和效益，有着重要的现实意义。