智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案——遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)+無(wú)線傳感器

一、方案背景

隨著城市的發(fā)展，人們對(duì)于生活水準(zhǔn)的要求也越來(lái)越高，對(duì)于食物的品質(zhì)需求也越來(lái)越高，我作為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)慢慢降低，智慧化農(nóng)業(yè)將帶來(lái)一次新的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)改革。農(nóng)業(yè)的根本問(wèn)題是效率不高、效益不強(qiáng)、效能不夠，原因在于各生產(chǎn)要素缺乏耦合效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈銜接不緊農(nóng)業(yè)大系統(tǒng)循環(huán)性、協(xié)同性不夠。這導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)發(fā)展較為粗放，而這種粗放也是長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)資源薄弱、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不合理、數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)程度不夠、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平差等原因緊密相連。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。目前，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)等技術(shù)日趨成熟，并逐步應(yīng)用到了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)中，主要包括環(huán)境、動(dòng)植物信息檢測(cè)，溫室農(nóng)業(yè)大棚信息檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)控，精農(nóng)業(yè)中的節(jié)水灌溉等應(yīng)用模式。提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理效率、提升了農(nóng)產(chǎn)品的附加值、加快了智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)步伐。

二、現(xiàn)狀及痛點(diǎn)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)作物的生長(zhǎng)與自然界的多種因素息息相關(guān)，其中包括大氣溫度、大氣濕度、土壤的溫度濕度、光照強(qiáng)度條件、二氧化碳濃度、水分及其他養(yǎng)分等等。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)過(guò)程中，對(duì)這些影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的參數(shù)進(jìn)行管理，主要依靠人的感知能力，存在著極大的不準(zhǔn)確性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也就成為一種粗放式管理，達(dá)不到精細(xì)化管理的要求。

以傳感器與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的全方位環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中大受歡迎，并迅速推廣開(kāi)來(lái)。針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚管理的現(xiàn)狀及痛點(diǎn)，提出智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

三、方案概述

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案基于2G/3G/4G/5G/NB-IoT/LoRa等無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)蜂窩物聯(lián)的智能采集終端及無(wú)線連接設(shè)備，搭載相應(yīng)的傳感器，如空氣溫濕度傳感器、CO2濃度傳感器等，實(shí)時(shí)采集空氣溫濕度、土壤溫濕度、CO2濃度以及光照度、PH值等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉或遠(yuǎn)程控制指定設(shè)備?？梢愿鶕?jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。

同時(shí)根據(jù)客戶應(yīng)用場(chǎng)景的不同，在硬件的基礎(chǔ)上連接不同的傳感器，可適用于不同的應(yīng)用，包括農(nóng)業(yè)溫室大棚、林業(yè)、漁業(yè)等。

四、系統(tǒng)組成

智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案是為智慧農(nóng)業(yè)化管理專門(mén)設(shè)計(jì)的智慧管理系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)傳感器（如空氣溫濕度、CO?濃度傳感器、土壤溫濕度傳感器、綜合氣象等裝置）進(jìn)行農(nóng)業(yè)信息采集，利用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、2G/3G/4G、ZigBee、LoRa、NB-IoT等無(wú)線通信網(wǎng)等，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)控中心及農(nóng)業(yè)信息中心之間進(jìn)行信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息采集、傳輸、處理，形成綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)現(xiàn)科學(xué)、及時(shí)和準(zhǔn)確的調(diào)配農(nóng)業(yè)調(diào)整，達(dá)到節(jié)能，高產(chǎn)、高效的目的，保證了系統(tǒng)的安全，也為農(nóng)業(yè)資源的管理提供了基礎(chǔ)、有效的數(shù)據(jù)，提高了農(nóng)業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)智能信息化監(jiān)控系統(tǒng)可分為三個(gè)部分，分別是前端采集站、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

前端采集站：前端設(shè)有各種環(huán)境信息采集設(shè)備及設(shè)備自動(dòng)控制部分：包括空氣溫濕度信息監(jiān)測(cè)，土壤信息監(jiān)測(cè)，氣象信息監(jiān)測(cè)，視頻信息采集等功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理農(nóng)業(yè)的功能。

數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸部分使用遙測(cè)終端，通過(guò)對(duì)前端采集站采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸，同時(shí)接收后端傳輸?shù)闹噶顓?shù)，適時(shí)對(duì)相應(yīng)農(nóng)業(yè)區(qū)相應(yīng)功能做出及時(shí)的調(diào)整，提高農(nóng)區(qū)資源利用率。

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心：通過(guò)遙測(cè)終端可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心同時(shí)發(fā)送的功能，辰邁云平臺(tái)系統(tǒng)可以負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析，方便監(jiān)控中心部門(mén)及時(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，做到異常及時(shí)調(diào)整、故障及時(shí)修復(fù)、數(shù)據(jù)及時(shí)處理，有效管控農(nóng)業(yè)內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

五、系統(tǒng)功能

1、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：

通過(guò)安裝于指定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、土壤PH傳感器、光合有效輻射傳感器、CO2傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣的溫濕度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度及PH值等相關(guān)數(shù)據(jù)

2、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸：

無(wú)線數(shù)傳設(shè)備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)傳向監(jiān)控中心，保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3、智能聯(lián)動(dòng)控制：

聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)由加熱、噴灌、通風(fēng)、卷簾設(shè)備及其配套PLC及Wifi設(shè)備服務(wù)器組成，當(dāng)傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比超出臨界范圍時(shí)，控制器自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)硬件設(shè)備對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境加熱、澆水、通風(fēng)、卷簾加減光照輻射，實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)過(guò)程精確控制。

4、種植環(huán)境可視化：

智慧農(nóng)業(yè)信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)各傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景。

六、系統(tǒng)特點(diǎn)

?開(kāi)放式結(jié)構(gòu)：具有良好的擴(kuò)展性，便于后續(xù)系統(tǒng)的升級(jí)完善；

?GIS模塊：以GIS技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)地圖查詢管理，界面友好，操作靈活；

?通訊方式靈活：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以靈活選擇2G/3G/4G/5G或光纖等通訊方式；

?穩(wěn)定可靠：采用高性能工業(yè)級(jí)遙測(cè)終端RTU設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定；

?低功耗設(shè)計(jì)：支持實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)，定時(shí)測(cè)報(bào)，喚醒功能等，最大限度降低系統(tǒng)功耗；

?供電方式靈活：可選擇市電供電，市電太陽(yáng)能互補(bǔ)供電，太陽(yáng)能供電，電池供電；

?分級(jí)管理：可設(shè)置不同級(jí)別管理權(quán)限，做到安全有效管理。

七、軟件云平臺(tái)

農(nóng)業(yè)智能信息化管理系統(tǒng)是為農(nóng)業(yè)信息化管理專門(mén)設(shè)計(jì)的管理軟件系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)以農(nóng)業(yè)優(yōu)化配置和調(diào)度為主要目標(biāo)，以數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理“一張圖”。

平臺(tái)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化原則、科學(xué)性和先進(jìn)性原則、開(kāi)放性和擴(kuò)展性原則、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性原則，結(jié)合了當(dāng)前先進(jìn)的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、空間地理信息技術(shù)和移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)等進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)。平臺(tái)涵蓋了灌區(qū)智管理涉及的信息采集、農(nóng)作物管理、防汛抗旱、農(nóng)作物巡檢等應(yīng)用功能，以豐富的圖形、數(shù)據(jù)界面展示，簡(jiǎn)化的操作功能模塊，做到貼近農(nóng)業(yè)管理實(shí)際，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域智慧化、信息化提供高效管理和數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

八、方案價(jià)值

智慧農(nóng)業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)成果，改造提升整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)農(nóng)業(yè)與二三產(chǎn)業(yè)交叉滲透、融合發(fā)展，提升了農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，拓展了農(nóng)業(yè)發(fā)展空間。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)對(duì)提高我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平、促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和效益，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

企業(yè)介紹

福建蜂窩物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司，領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和解決方案提供商。公司以“數(shù)智感知，精準(zhǔn)控制“為初心，自主創(chuàng)新研發(fā)4G/5G和NB系列數(shù)據(jù)采集器、傳感器、控制器和物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)在線環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能分析預(yù)警、遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制和可視化管理等功能，廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、工業(yè)、環(huán)保和科研教學(xué)等領(lǐng)域。