农业物联网集成应用技术.docx

农业物联网集成应用技术一、方案概述该方案面向农业“高产、高效、优质、生态、安全”的重大需求，以提高自主创新能力为目标，在农业作物与环境信息传感探测、信息传输及智能管理决策、物联网平台构建与系统集成三个方面提供自主知识产权配套化、实用化物联网解决方案。具体技术特点和性能要点如下：感知层方面：提供高精度、耐恶劣环境的农业小气候专用传感器，包括气温、湿度、光照、CO2、露点、地温、土壤水分、降雨、大气压、风速风向、溶解氧、叶绿素、恶臭气体、粉尘颗粒等传感器产品，可以应用在设施、畜禽、水产等领域；开发了温室娃娃等便携式环境信息采集器，集成作物管理知识和语音芯片，以语音方式指导农民生产；传输层方面：将以太网、GSM/GPRS、wifi、无线电台、zigbee等无线方式与有线传输结合，可满足近距离和远距离等复杂环境下不同场合数据传输的需要，解决了目前设施农业监测数据信息传输、采集等瓶颈问题。通过无线方式获取设施农业多种信息并控制各种调控设备，有效降低了设施测控设备安装、维护的工作量；采用工业以太网与温室测控系统设备层、监控层和信息层的融合嵌入技术，开发了基于工业以太网、适合大型设施的网络型环境监控产品；具有集短信和无线网络控制功能的一体式预付费IC卡无线计量控制设备、可扩展灌溉控制器、分布式无线灌溉控制器解决了大面积农田的自动灌溉控制问题，并可实现水量的远程计量和用水的智能调控。应用层方面：建立了包括对象感测、数据采集、信息传输、分析决策、设备驱动、智能控制等层次结构的共性农业物联网测控技术平台。具有模块化的标准软硬件接口，支持各类传感器及受控设备的"即插即用"，通过集成数据分析管理软件和智能决策系统，可快速重构定制设施环境、水、肥、药等农业生产关键要素专业智能测控系统，以满足我国不同地区、不同生产领域及生产条件的需求。该物联网应用集成方案实现了对农业环境信息关键参数的获取、数据的网络传输，并通过对获取信息的分析与智能决策，构建了农业物联网测控平台，实现了农业用水管理、自动化节水灌溉、设施生产环境智能调控、视频监控。在理论方法、技术产品和系统集成上实现了重要突破，总体技术成果居国内领先水平，部分核心技术达到国际先进水平。二、方案架构三、方案主要内容本成果围绕发展北京市都市型现代农业和新农村建设的需求，以农业企业、基地和农户为应用对象，建立设施农业精准生产物联网应用支撑平台，在北京市典型地区开展农业物联网在设施农业环境调控、节水灌溉、农业生产视频监控、远程栽培管理中的应用示范。形成符合北京市的设施农业物联网应用技术体系，探索设施农业物联网感知体系建设模式和运营服务模式，推动物联网上下游相关产业良性发展。（1）温室环境综合调控物联网技术示范针对不同设施设备情况示范环境综合调控物联网系统，综合运用先进传感技术、网络通讯技术、信息处理与存储技术，紧密结合设施农业生产技术和专家知识，通过无线通讯基础设施将传感器、气象设备、视频云台、执行机构、监控中心、远程监控中心等集合成一体。实现设施生产环境精准调控，远程控制。显著提高劳动效率，为设施蔬菜生长提供最佳环境。①连栋温室环境综合调控：其测控分中心将土壤环境感知、空气环境感知、视频监控感知、采集控制系统、无线传感器网络系统、本地展示系统、数据管理服务系统、远程发布系统等集成。实现连栋温室内传感器检测空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度及二氧化碳、室外气象信息等参数获取，并能自动控制设施内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。中央控制软件是本系统的核心，采用力控组态软件开发。具有安全管理、传感器参数集中显示、数据查询和统计分析、日光温室自动灌溉控制、连栋温室环境调控设备控制、数据远程发布等功能。②日光温室信息获取技术示范：由于示范基地大部分日光温室控制设备少，通过语音型无线环境采集设备组网实现园区日光温室的关键环境因素（温度、湿度、光照、土壤温度等）的获取，同时选取部分典型作物温室进行视频监控。获取的数据通过覆盖园区的无线局域网传输到现场控制中心，控制中心计算机安装的测控软件对信息进行处理决策并展示发布，实现日光温室数字化管理。（2）温室节水自动化灌溉物联网技术示范成果在示范区设施生产中进行蔬菜自动灌溉控制及用水管理技术示范，在每个示范基地分别建立灌溉控制中心，同时在基地内按照普通温室和连栋温室进行灌溉智能控制。在普通日光温室内，安装直流灌溉控制器和电磁阀、土壤水分传感器，实现基于土壤水分信息的灌溉自动控制；在联栋温室内，使用中央灌溉控制器，并根据联栋温室的面积划分为5-10个灌溉分区，分别安装相同数量的电磁阀和土壤水分传感器，实现连栋温室灌溉的智能控制。各温室内的灌溉控制器通过无线局域网与基地灌溉控制中心的计算机连接，安装在基地控制中心的灌溉控制软件系统根据设定参数及土壤水分