“互联网+”智慧设施农业信息化关键技术及装备

“互联网+”智慧设施农业信息化关键技术及装备前

言2016年1月27日，改革开放以来指导“三农”工作的第18份中央一号文件正式发布，这是中央一号文件连续13年聚焦“三农”。“互联网+”现代农业成为今年一号文件的亮点《意见》提出大力推进“互联网+”现代农业，应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术，推动农业全产业链改造升级。《意见》提出，当前，我国农业农村发展环境发生重大变化，既面临诸多有利条件，又必须加快破解各种难题。新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，为农业转型升级注入强劲驱动力；大力推进农业现代化，必须着力强化物质装备和技术支撑，着力构建现代农业产业体系、生产体系、经营体系。在持续夯实现代农业基础、提高农业质量效益和竞争力方面，《意见》要求，强化现代农业科技创新推广体系建设。谋划和推进设施农业的信息化进程无处不在

无中生有

无微不至

无边风月互联网、物联网融入设施农业领域，随处可见。通过信息服务、大数据、云平台，催市场正在由以产品为中心向以服务为互联网、物联网、大数据、云服务平台与设施农业相结合，发生设施农业新业态、

中心转变，提供无新模式。微不至的优质服务。

展潜力巨大，前景无限美好。主要内容设施农业的信息化Part

01Part

02Part

03Part

04物联网、互联网、传感器、智能装备设施农业之植物工厂环境控制、无土栽培、智能化、盈利模式设施农业之大数据数据来源、数据分析、数据利用我们能做什么团队、技术、产品、解决方案设施农业信息化PART1物联网、互联网、智能装备采用现代化工业生产方式和自动化控制系统，将世界最先进的种植技术、结合大数据分析，运用物联网传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，实现农产品全程追溯，使农业生产更具有“智慧”，从而生产出高效、安全、绿色的农产品。农业物联网物联网给农业生产和销售方式带来了巨大改变农业物联网是农业生产变革的重要手段，是现代农业发展方向，要让物联网更好地促进生产、走进生活、造福百姓。---习近平我国农业物联网已经形成了一套全新的农业发展模式：ò

一是生产种植养殖过程监控，2014年9月15日习近平参观农业物联网等科普实物ò

二是质量全程可追溯，保障农产品质量安全ò

三是简化复杂的供应链，降低物流成本，为农民增收、农业增长和农村稳定创造条件农业物联网的六大挑战和六大提升6建立农业信息补贴制度资金制约严重缺乏农业专用传感器设备不够接“地气”提升自主创新能力5以规范化管理促发展4设备智能化水平低农民观念落后加快农业智能装备研发3创新农产品物流新模式2搭建农民与消费者互动通道缺乏可持续发展的商业1物联网在设施农业中的典型应用园区环境监测：根据园区蔬菜产品的要求，针对空气、水质、土壤环境等进行实时监测。设施环境参数的

肥水管理：营养

报警机制管理：

环境控制方式：控制方法：如蔬

液配置、水肥监

根据蔬菜的耐受

实现现场控制、菜种植日光温室

测、水肥自动滴

环境区间设定阀

远程手动控制、设施环境监测：对温室温湿度、光照、二氧化碳、水份等检测。的通风、开帘、

灌。补光、二氧化碳气肥控制。值，超出阀值自

自动控制等三种动告警。

方式。农业物联网建设模式“1+N+N”模式©

1个区域农业物联网平台©

N个子应用系统©

N个应用端农业物联网系统重点在智能处理“两端”高可靠性、高稳定性、低功耗、低价格、使用方便的检测设备。可靠传递利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。全面感知设施农业物联网硬件智慧农业应势而来，专用传感器将显神威农业神经触角——农用传感器•

近年来在以互联网技术为代表的信息技术的带动下，世界主要工业国家的传统制造产业都将迎来一次全面的转型升级和结构性调整。•

在传统的自动化农机产品和技术层级划分中，以传感器为主要信息入口的感知层是其上的控制层、驱动层和执行层的基础架构。•

传感器一般通过将其感知检测到的物理量或化学量转变成便于利用的电信号或者其他形式的信息输出，使得整个工业控制系统得以实现获取信息，进行数据分析和完成物体控制的目的。这一体系是传统的自动化和数字化工厂的运行基础。土、水、肥、气及植株的检测视频监控茎直径检测传感器植物叶面温度、叶绿素检测传温室设备控制自动遮阳自动喷灌自动滴灌自动补光自动通风湿帘散热器智能控制系统ò

通过物联网系统，可以设定温室内各种设备运行环境条件，当环境信息达到预先制定的条件时，自动启动温室内的相关设备，达到节水，省电，省人工，更省心。控制器农业物联网云服务平台——Web版农业物联网云服务平台——手机AppPART2设施农业之植物工厂环境控制、无土栽培、智能化植物工厂是设施园艺发展的高级阶段。环境控制与智能化无土栽培是植物工厂的本质特征，能源与资源的高效利用技术是全球研究的前言和热点。什么是植物工厂植物工厂（Plant

Factory）定义：ò

是通过设施内高精度、高洁净的环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。ò

植物工厂是现代农业的重要组成部分，是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与技术高度密集的农业生产方式。首次提出：植物工厂的概念最早是由日本提出来的。首个植物工厂：

1957年世界上第一家植物工厂诞生在丹麦。植物工厂的意义自然灾害环境污染日益严重植物工厂耕地质量下降面积降低气候变化异常封闭式植物工厂六大独有特点01无农药我们一年吃下多少农药？根据相关统计报告，每人一年平均吃下20-30公斤农药，其中大部分来源于菜残留。封闭式植物工厂采用全环控的生产环境，无病虫害问题，因此无需喷洒农药2013年7月11日广州日报报道：珠三角土壤中“三级和劣三级土壤”占22.8%，珠三角土壤约28%重金属超标。农学家研究发现，土壤并非植物生长的必要因素，只是作为植物传递营养的一种介质。02无重金属污染采用水培方式，能完全防止重金属污染。03硝酸盐在特定环境下课转化为亚硝酸盐。蔬菜中硝酸盐只有通过长时间充足的光合作用才能降低。光照充足，硝酸盐含量低05水培蔬菜水分含量高，比一般蔬菜清甜水培蔬菜纤维相对较少，口感更脆嫩。口感更鲜甜04操作人员更衣、消毒、风淋，防止带入虫害和细菌。植物所用一切均消毒。无土/低菌/更干净卫生室内种植，避免气候、季节变化对蔬菜的影响，使得蔬菜供应稳定，品质稳定，价格稳定。06不受环境、季节影响植物工厂分类及主要构成植物工厂分类：习惯按照光能的利用方式不同划分为人工光利用型、太阳光利用型、太阳光和人工光并用型。人工光植物工厂自然光植物工厂封闭式环控植物工厂封闭系统组培/播种/催芽（2-3天）育苗（16-18天）定植和栽培（20-25天）植物工厂控制系统构成植物工厂控制系统构成LED补光光照系统温湿控系统二氧化碳补充系统营养液控制系统工厂环境监测系统植物工厂物联系统植物工厂自动控制系统植物工厂相关标准标准名称标准号标准名称标准号植物生长用LED光照术语和定义植物生长用LED平板灯性能要求GB/T32655-2016CSA021-2013植物工厂温室开窗系统植物工厂灌溉施肥系统植物工厂温室遮阳系统植物工厂温室拉幕系统植物工厂温室降温系统植物工厂温室采暖系统植物工厂温室补光系统植物工厂温室用玻璃植物工厂培养基质Q/PGNZW

0016-2014Q/PGNZW

0017-2014Q/PGNZW

0018-2014Q/PGNZW

0019-2014Q/PGNZW

0020-2014Q/PGNZW

0021-2014Q/PGNZW

0022-2014Q/PGNZW

0031-2014Q/PGNZW

0032-2014Q/PGNZW

0033-2014Q/PGNZW

0034-2014Q/PGNZW

0035-2014Q/PGNZW

0040-2014Q/PGNZW

0041-2014Q/PGNZW

0042-2014植物工厂灯照系统植物工厂通风系统Q/PGNZW

0001-2014Q/PGNZW

0002-2014Q/PGNZW

0003-2014Q/PGNZW

0004-2014Q/PGNZW

0005-2014Q/PGNZW

0006-2014Q/PGNZW

0007-2014Q/PGNZW

0008-2014Q/PGNZW

0009-2014Q/PGNZW

0010-2014Q/PGNZW

0011-2014Q/PGNZW

00132014Q/PGNZW

0015-2014植物工厂水循环系统植物工厂温度控制系统植物工厂湿度控制系统植物工厂消毒风淋系统植物工厂电力控制系统植物工厂育苗系统植物工厂温室用苗床植物工厂温室用阳光板植物工厂温室用卷帘机植物工厂温室用薄膜植物工厂温室用充气风机植物工厂温室用环流风机植物工厂气循环系统植物工厂水质控制系统植物工厂监测系统植物工厂灌溉系统植物工厂温室微喷系统植物工厂相关标准标准名称标准号标准名称标准号植物工厂温室用负压风机Q/PGNZW

00432014植物工厂强电柜Q/PGNZW

0066-2014Q/PGNZW

0085-2014Q/PGNZW

0086-2014Q/PGNZW

0087-2014Q/PGNZW

0088-2014Q/PGNZW

0091-2014Q/PGNZW

0093-2014Q/PGNZW

0094-2014Q/PGNZW

0098-2014Q/PGNZW

0099-2014Q/PGNZW

0100-2014Q/PGNZW

0029-2014植物工厂温室用减速电机植物工厂温室用卷膜器植物工厂温室用PC板植物工厂水培定植杯植物工厂种植盆Q/PGNZW

0044-2014Q/PGNZW

0045-2014Q/PGNZW

0030-2014Q/PGNZW

0046-2014Q/PGNZW

0047-2014Q/PGNZW

0048-2014Q/PGNZW

0051-2014Q/PGNZW

0054-2014Q/PGNZW

0058-2014Q/PGNZW

0060-2014Q/PGNZW

0063-2014Q/PGNZW

0064-2014Q/PGNZW

0067-2014Q/PGNZW

0068-2014植物工厂LED信息显示屏植物工厂声光报警器植物工厂风机加湿器植物工厂培养升降架植物工厂组培室植物工厂双层水培槽植物工厂专用杀虫灯植物工厂生化培养箱植物工厂接种箱植物工厂净水器植物工厂滴管管植物工厂微生物菌肥料植物工厂拉募机植物工厂恒温培养箱植物工厂压膜槽植物工厂入侵网络报警器红蓝光双带补光灯植物工厂温室用保温被植物工厂自动控制器植物工厂营养液罐温室相关标准标准名称温室结构设计荷载标准号标准名称农产品追溯要求

果蔬植物保护机械

喷雾机微量元素叶面肥料遮阳防虫网标准号GB/T

18622-2002GB/T

18621-2002GB/T

29148-2012GB/T

19791-2005GB/T

19165-2003GB/T

29373-2012温室通风降温设计规范温室节能技术通则GB/T

25402-2010GB/T

17420-1998温室防虫网设计安装规范日光温室和塑料大棚结构与性能要求温室白粉虱Q/PGNZW

0049-2014Q/PGNZW

0050-2014Q/PGNZW

0056-2014Q/PGNZW

0057-2014Q/PGNZW

0059-2014Q/PGNZW

0061-2014Q/PGNZW

0062-2014Q/PGNZW

0065-2014Q/PGNZW

0069-2014Q/PGNZW

0092-2014蔬菜固定种植海绵蔬菜种植专用黑白膜微量元素肥料智能环境控制系统Q/PGNZW

0012-2014Q/PGNZW

0014-2014Q/PGNZW

0023-2014Q/PGNZW

0024-2014Q/PGNZW

0036-2014Q/PGNZW

0037-2014Q/PGNZW

0038-2014Q/PGNZW

0039-2014Q/PGNZW

0026-2014温室自动控制系统肥料增效剂植物培养架土壤调理剂移动喷灌机昆虫物理诱黏剂微型景观式植物墙组合式无土栽培种植箱叶绿素检测仪温室用无线二氧化碳传感器温室用无线光照度传感器温室用无线空气湿度传感器温室用无线土壤温湿度传感器复合保温墙体标准名称食用菌养殖栽培环境调控设备食用菌养殖代料栽培基质食用菌养殖搅拌机械系统食用菌养殖配料体系食用菌养殖无菌消毒系统食用菌养殖传送系统食用菌养殖冷却系统食用菌养殖菌种培养系统食用菌工厂化架培系统食用菌养殖采收包装设备食用菌菌种制备系统食用菌养殖自动化控制体系食用菌养殖分级包装系统食用菌养殖接种设备手提式高压灭菌锅标准号育苗系统相关标准Q/PGNZW

0070-2014Q/PGNZW

0071-2014Q/PGNZW

0072-2014Q/PGNZW

00732014Q/PGNZW

0074-2014Q/PGNZW

0075-2014Q/PGNZW

0077-2014Q/PGNZW

0078-2014Q/PGNZW

0079-2014Q/PGNZW

0080-2014Q/PGNZW

0081-2014Q/PGNZW

0082-2014Q/PGNZW

0083-2014Q/PGNZW

0084-2014Q/PGNZW

0089-2014Q/PGNZW

0090-2014Q/PGNZW

0096-2014Q/PGNZW

0097-2014标准名称育苗技术规程标准号GB/T

6001-1985GB/T

21125-2007GB

7096-2014LY/T

1693-2007SN/T

1619-2005SN/T

2475-2010食用菌品种选育技术规范食品安全国家标准

食用菌及其制品塑料薄膜蜂窝育苗容器植物隔离检疫圃分级标准植物类病毒脱除处理规程食用菌培养基果蔬育苗基质Q/PGNZW

0025-2014Q/PGNZW

0027-2014Q/PGNZW

0028-2014Q/PGNZW

0052-2014Q/PGNZW

0053-2014Q/PGNZW

0055-2014Q/PGNZW

0076-2014Q/PGNZW

0095-2014密植架培载体蔬菜育苗盘原生态有机营质农场栽培土移动式栽培架食用菌养殖装瓶设备系统管道式栽培装置箱式无土栽培设备三层水培设施先进的植物工厂物流系统OR植物工厂“优势明显，短板显著”植物工厂在经济效益、社会效益、生态效益、示范效益、科普效益、观光效益特别明显：¢

植物工厂特点：高产、高效、高质、安全、可持续发展¢

植物工厂技术核心：实现“水、肥、气同补”和技术集成¢

植物工厂的创新模式：生产环境设施化、形式立体化、流程自动化、管理智能化、资源节能化投入产出比口腹之欲智能化水平营养价值待解决的问题设施农业之大数据PART3数据来源、数据分析、数据利用农业数据涵盖面广、数据源复杂，包含种植、养殖、农业科技、农业装备、气象、土地、水利、农资、病虫害防治、生态环境、市场、食品安全、农产品加工等诸多环节。大数据在农业的应用领域管信息管理频、个人数据挖大棚智能控制风险分析电子政务数据挖与农业大数据如何为种植现代化服务？ò

蔬菜产量安全ò

蔬菜产品质量安全ò

土壤信息的变化与改良ò

生态农业的设计与发展ò

涉农产品市场监控及价格的预警预测ò

病虫害、疫情的监控及预警预测ò

……检测信息的融合信息采集是设施环境调控的基础，环境调控是实现智能化管控的核心。大数据分析处理农业大数据应用开发平台基于HADOOP2.0和Spark的大数据平台统，采用内存计算、高效索引、执行化和高度容错等先进技术，使得平台够

处

理

10GB

到

100PB

的

数

据

，

避

免MPP或混合架构数据迁移的麻烦，从可以保证随着农业数据的不断增长中系统动态不停机扩容。系统包含：农业大数据HADOOP基础台、分布式内存分析引擎、分布式机学习引擎、分布式实时在线数据引擎流处理引擎等五个部分，包含数据存分布式计算、数据分析挖局以及数据视化和管理工具等功能，可以解决农数据处理过程中的各类问题。数据获取采样点分布图试验地基础数据土壤养分空间变异图半方差图标准差图未变换图取对数变换图土壤速效磷空间变异图土壤速效磷空间趋势面分析植株叶面信息分析植物表型分析生理状态分析植物颜色与形态学真菌感染分析植株根系信息分析根系检测与分析氮素与水份图像分析偏振度特征分析扫描电镜分析植物蔬菜的其他检测指标案例分析：分析苗情的影响指标氮含量情况苗情分类土壤墒情有机质含量情况分析苗情的影响指标数据分析结果基于大数据挖掘模型的初步分析带来了跨领域整合数据的突破性成果。初步论证对苗情有重要影响的共有7类指标：区域（地理、气象等）、酸碱度、含盐量、播期、土壤墒情、种子品种、土壤养分（有机质、氮、磷、钾含量）等。因此，在如何促进苗情管理及后续产量提升问题上，应优先关注这些重要的影响指标，

逐渐实现科学种田。土壤改良意见ò

通过分析土样有机质含量，指导有机肥的施用。ò

通过分析土样氮磷钾分布情况，针对性及时补施，以满足作物生长需要。ò

通过建模，预测土壤水分、营养等变化趋势，指导生产。ò

产量预测ò

......智能决策——目标产量预测目标产量预测、品种区划、精准施肥、精准喷药和效益分析等是精准农业实施的关键环节。其中，目标产量的预测主要根据土壤结构、常年降雨量、降雨分布情况以及前三年用户产量和同等地力其他用户产量情况进行运算决策。精准施肥中决策——处方图ò

用户咨询：可查询某点，获得该点的信息，根据预测的产量进行决策。ò

成块预测：对该块地生成处方图，将地块中所有采样点的信息按照施肥模型批量运算，从而得到整个地块的施肥信息。用户咨询施肥决策我们能做什么PART4团队、技术、产品、解决方案致力成为国内领先的以农业为核心的行业信息化服务专家

。提供的解决方案包括物联网、移动互联网、大数据应用、智慧农业、检测管理、电子政务以及科研建设等。关于我们广东省现代农业装备研究所（原广东省农业机械研究所）是省农业厅下属的公益二类事业单位，主要职能是承担现代农业装备基础性、共性关键技术研究及推广工作。广州市健坤网络科技发展有限公司（以下简称健坤网络）成立于2000年，隶属于广东省现代农业装备研究所，主管部门是广东省农业厅。健坤网络立足本土、服务全国。我们致力于扎根中国农业信息化发展，以领先的应用技术为基础，创新地将国际领先的物联网、移动互联网、云计算等信息技术运用在农业领域，为农业各领域提供标准化、个性化的信息服务解决方案。十六年来，健坤网络已在全国各地实施了上百家的示范基地，解决方案包括物联网、移动互联网、大数据应用、智慧农业、检测管理、电子政务以及科研建设等。健坤网络已成为行业的领跑者，拥有“大农业”全领域信息化服务的丰富经验，连续十五年成为政府协议采购供应商、为广东省农业厅提供了80%的信息化应用；为各级政府与企业提供了几百项的农业信息化建设一体化解决方案，70多个应用系统，100多个服务平台，100多项服务项目，获得客户的广泛应用与认可。©

农业部认定的全国农业农村信息化示范基地（全国仅12个技术创新型示范基地）©

广东省认定的农业信息与智能装备工程技术研究中心©

广东省大数据应用示范单位©

省市级农业信息、智能装备、大数据创新联盟主创单位发展战略1-

Software－软件业务重点发展以农业为核心的行业应用软件，大胆推进云计算等技术研发和产业化进程。致力成为国内领先的以农业为核心的行业信息化服务专家3S战

略2-Service－服务业务3-

Solution－解决方案业务重点发展以农业为核心的行业信息化整体解决方案推进农林水渔行业物联网解决方案交付能力。重点发展以行业平台为抓手的互联网增值服务，积极推进行业信息咨询、数据服务。我们的团队20%90%

本科以上学历80%

计算机专业0%20%

高级工程师职称2015201420132011-2015期间科研成果©

获得国家、省、市各级科研项目120+项，共计经费9000+万元；©

获得授权专利50+项，软件著作权、高新技术产品、自主创新产品、软件产品等成果30+项，发表学术论文70+篇；©

通过鉴定（验收）科技成果92项，成果转化率90%+以上；©

获国家、省、市等各级科技奖励17项；©

多款软件被评为“广州市优秀软件产品”，被认定为“广东省自主创新产品”、“广东省高新技术产品”

。互联网+现代农业，向“四化”同步发展政务高效化生产智能化提高办事效率、整合行业资源、辅助决策科技融合，带领行业发展四化服务便捷化营销网络化便利、精准、高效率市场全球性、资源整合性、明显经济性智慧农业全生命周期信息化综合解决方案1

2

3

4

5生产过程农产品质量安农业产品政企管理农业大数据应全程监控全溯源电子商务应用系统用与云计算农产品电子商务系统政企资源管理系统电子商务运营管理服务

(ERP)实验室管理系统农业大数据综合应用系统农业云计算平台农业物联网云平台农产品质量安全溯源系统设施农业监测与控制系统

动物检疫追溯管理系统水肥一体化智能监控系统“四情”监控系统兽药管理系统移动OA办公系统水产养殖管理系统畜禽养殖管理系统业务领域智能装备物联网云计算与大数据移动互联网行业大数据综合应用系统行业云计算平台政企资源管理系统(ERP)农业资源管理平台一图一库一网一台平综合管理系统实验室管理系统兽药管理系统资源与环境装备农业机器人无人船无人机植物工厂“五位一体”物联网行业物联网云平台设施农业监测与控制系统水肥一体化智能监控系统“四情”监控系统行业产品电子商务系统行业电子商务运营管理服信息进村入户工程农产品流通体系建设设施农业装备种植装备水产养殖管理系统畜禽养殖管理系统移动OA办公系统新型职业农民服务平台智能化农机云服务（农机调度）畜禽水产养殖装备农产品加工装备硬件采购农产品质量安全溯源系统动物检疫追溯管理系统生产智能化农用基础传感器叶面湿度传感器叶面湿度传感器土壤盐分传感器土壤温度传感器光照度传感器土壤水分传感器土壤pH传感器度传感器速度传感器风速雨量传感器压