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        技術文章

        基于物聯網技術農業大棚智能控制解決方案

        更新時間2017-10-27 16:13:34  點擊次數:787次

          基于物聯網技術農業大棚智能控制解決方案


          一、 項目背景 物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮,物聯網技術被譽為全球一個新的經濟增長點,國家和政府部分非常重視物聯網產業的發展,新華社報道,在各


          一、項目背景


          物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮,物聯網技術被譽為全球一個新的經濟增長點,國家和政府部分非常重視物聯網產業的發展,新華社報道,在各省啟動的十二五規劃中,有23個省份將物聯網作為重要發展目標。


          物聯網(TheInternetofthings)是指通過射頻識別(RFID)、傳感器、全球定位系統、二維碼等信息感知設備,按約定的協議連接起來,通過有線或無線網絡進行信息交換和通信,以實現智能化識別、數據采集、智能控制、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。


          物聯網技術在農業中的應用,既能改變粗放的農業經營管理方式,也能提高動植物疫情疫病防控能力,確保農產品質量安全,引領現代農業發展。


          二、需求分析


          根據建三江前進農場農業信息化需求,經過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監控和智能控制;第二是面向農戶提供農業技術服務的農業信息服務平臺;三是通過語音、短信、彩信等多種通信方式的農業專家熱線;四是提供農商在線貿易服務平臺。


          1、水稻育秧大棚監控及智能控制


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


          通過傳感器對大棚環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大棚的環境情況,二是可以通過高清視頻查看秧苗的具體發育情況,三是可以通過閾值設置,實現自動通風、光照、灌溉等自動化管理。


          2、農業信息化服務平臺


          主要是為農戶提供豐富的信息內容和服務,包括了農業法規、農產品交易、勞務信息、價格查詢、農業科技、市場動態、氣象信息等。


          3、農業專家服務熱線


          主要是為農場和農戶之間搭建溝通的橋梁,農戶可以通過熱線電話、彩信、短信的方式,在農業生產方面遇到的問題來求助于農業專家,同時可以通過這些通信手段獲得及時的農業生產信息。


          4、農商在線貿易服務平臺


          主要是服務用農戶,提供農產品的網上宣傳、推廣,網上在線實物展示、交易撮合服務等。


          三、諾基亞西門子公司技術實現方案


          (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光照、溫度、濕度等無線傳感器,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濃度等環境參數進行實時采集,自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。同時在溫室現場布置攝像頭等監控設備,實時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G手機,隨時隨地觀察現場情況、查看現場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。

        物聯網技術農業大棚智能控制管理平臺

          (2)技術架構

          

        物聯網技術農業大棚智能控制技術架構

          (3)系統組成

          

        物聯網技術農業大棚智能控制系統組成
         
         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,溫室現場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊將傳感器的數值傳送到zigBee節點上;有線版采用電纜方式將數據傳送到Rs485節點上。無線版具有部署靈活,擴展方便等優點;有線版具有高速部署,數據穩定等優點。

          視頻采集系統。該系統采用高精度網絡攝像機,系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關標準。

          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,通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備,包括:噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風機等空氣調節系統等。

          無線傳輸系統。該系統主要將設備采集到的數據,通過3G網絡傳送到服務器上,在傳輸協議上支持IPv4現網協議及下一代互聯網IPv6協議。

          數據處理系統。該系統負責對采集的數據進行存儲和信息處理,為用戶提供分析和決策依據,用戶可隨時隨地通過電腦和手機等終端進行查詢。

          (4)網絡拓撲

          系統在網絡方面采取了多種制式,遠程通訊采用3G無線網絡,近距離傳輸采取無線ZigBee模式和有線Rs485模式相結合,保證網絡系統的穩定運行。

          (5)系統功能介紹

          數據采集

          溫室內溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數據通過有線或無線網絡傳遞給數據處理系統,如果傳感器上報的參數超標,系統出現闌值告警,并可以自動控制相關設備進行智能調節。

          數據采集設備列表

          

        物聯網技術農業大棚智能控制數據采集設備列表

          視頻監控

          用戶隨時隨地通過3G手機或電腦可以觀看到溫室內的實際影像,對農作物生長進程進行遠程監控。

          數據存儲

          系統可對歷史數據進行存儲,形成知識庫,以備隨時進行處理和查詢。

          數據分析

          系統將采集到的數值通過直觀的形式向用戶展示時間分布狀況(折線圖)和空間分布狀況(場圖),提供日報、月報等歷史報表。

          遠程控制

          用戶在任何時間、任何地點通過任意能上網終端,均可實現對溫室內各種設備進行遠程控制??梢蕴峁┕喔?、卷簾等操作。

          錯誤報警

          系統允許用戶制定自定義的數據范圍,超出范圍的錯誤情況會在系統中進行標注,以達到報警的目的。

          統一認證

          系統允許用戶制定自定義的數據范圍,超出范圍的錯誤情況會在系統中進行標注,以達到報警的目的。

          手機監控

          3G手機可以實現與電腦終端同樣的功能,實時查看各種由傳感器傳來的數據,并能調節溫室內噴淋、卷簾、風機等各種設備。

          GIS地圖

          系統與GIS系統結合,提供對設備所在位置的查詢。

         




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