人参生产物联网系统开发与应用

一、立项理部门科学决策保护粮食安全提供有效数据农业大棚温室田间自品溯源通过食品追溯使消费者全面了解产品信息确保在吉林省范围内物联网技术已经广泛应用于物流农作物精准化基础设施管理服务医疗生产加工等广泛领域通过物联网技术的应用就可以完美解决人参中的精准化种植实通过这一系列措施的实施推行可以有效促进我省人参产业的飞速发展。社会发展的一张重要名片吉林省对人参产业振兴前所未有的在省的一系列重大政策措施的推动下，在市场供求形势趋好的拉动下，吉林省人参产业总体形势明显好转。2011年，全省人参产业产值超过133亿元，人参的生产规模稳中有降，通过对种植面积和产量的调控，促使资源配置更求关系更趋合理，目前，全省人参种植留存面积减少8.3%，鲜参产量下降18.5%；园参价格持续攀升，去年鲜参价格再创新高，全省平均价格同比上涨了75%，平均价80元/公斤，个别规格品种上涨幅度超过了1倍以上；收购主体由小变大，小业户的收购及加工量不足上市量的40%，取而代之的是大中型企业，收购量占到本省加工总量的60%以上，呈现出大中型企业竞相收购、集群化加工的良好成规模，非林地栽参实现了良好起步，并且达到了；产品质量有所提高，全省在15个人参重点县（市、区）建设了20个人参标人参产业渐成主流，龙头企业已经成为推进人参产业振兴的主力军“到2020产值实现1000的发展有一定差距。标准化资源集品牌精深加药食同科技创新成果市场及溯源管人参文化及宣传推在提到国际知名人参品牌的时候首先想到的是韩国“参,韩国人参的产量只占我国产量的1%到%,却高出参近十倍。在韩国，人参管理上有统一组织的“人参流通公社”,它是下的人参管理部门,具体负责对人参的种植栽培及病虫害防治的指导,对人参产品的检验和对人参市场的管理。所以多年来,在国际市场上韩国参一直独占鳌头。同时该组织具威性,对其出售价格进行控制指导,所以韩国参在国际市场上不但有质量信誉,而且有价格优势,甚至有的外商只认参,不认参以下两张表为国内外人参中的主要有效成分人参皂苷和总氨基酸的测定结果。表1- 各产地人参中总皂苷含量含量产地县表1- 各产地红参中总氨基酸含量从以上数据中不难看出，参的有效成分不低于国外人参，有的还要超过国外,可见科学化管理的重要性。人参质量有待于迅速提高，应尽快解决管理问题，达到出口标准，与国际标准接轨。境参数进行时同时能够对数据进行分析进行病虫害监测，人参溯源系统填补了我省人参在可追溯方面的规范了人产业提升吉林人参品牌制定相关政策制度提供重要的依据，并为中药材市场的规范化管理提供参考和借鉴。《吉林省人民关于振兴人参产业的意见吉政〔2119号中明确了我省人参产业发展目标：到02年，参业产值实现00%6%精深加工量占总量达到4%以上。到05年，参业产值实现0202准，精深加工量占总量达到%以上。到220年，参业产值实现100亿元，参农收入在205年的基础上翻一番。目前我省人参产业发展势头良好但是距离省对人参产业的振兴目标还有着很大差距其原因之一就是人参中的种植加工销售标准化市场准入和资源协同等还停留在传统产业操作当中或存在空白现象IT技术及更先进的物联网技术没有应用实施，造成了人参产业信息不对称、资源不能协同、打造“长白山人参”品牌的需全力打造长白山人参品牌是振兴吉林省人参产业的重要组成部分，而品牌的大幅度提升更离是不开人参数字化工程的实施和推广。、精深加工管理等，文化属性包含：公众认可度、宣传推广等，还必须包含产品及文化属性的合集：市场准入、产品溯源服务、通过人参精准化种植系统实现人参种植过程中的土壤温度环境的人工干预，最大程度上提高人参产品的质量和产量人参产品科技含量的提升。通过数字化人参平台，结合互联网技术、B2B电子商务平台、移通过人参市场准入及检定系统的推广降低市场和无竞争现象，提高产品信誉度及诚信度。收益率获利的不仅是参农和人参企业同时还有把人参作为地方经济的地方。科研项1231235专1一种设施农业无线传感器网2一种基于物联网的农业生产软件著123基于web的物联网设施4在如下六个方面：一种设施农业无线传感器网络节（已申请专利CN 型的目的是在温室内农作物生长环境的基础上结合无线传感网络技术的优势和特点，设计了基于Bee无线传感网络的设一种基于物联网的农业生产监测与智能决策系统（已申请专利：CN U该系统软件部分采用C/S模式开发，包括客户端和服务器端。系统包括:系统、无线网关、GPRS网络、计算机客户端、手机客户端和服务器、水泵、卷帘机。系统能自动设施环境的土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度和C02浓度信息，基于物联网的设施农业监测与系统服务器端软件（已申请软件著作权登记：21R1L0221）互与，可以完成温室大棚等环境的实时监测与，面向系统管理员和人员本软件功能包括硬件接收数据，可以实现土壤温湿度、空气温湿度、光照和O2浓度的实时监测，并记录硬件设备工作状态，并将数据存入数据库；当用户有需求时，时发出以动态图像形式显示该异常并将信息以短信形式到的用户接受来自客户端的指令实现对卷帘机水泵等控制，实现通风、灌溉自动化。基于物联网的设施农业监测与系统客户端软件（已申请软件著作权登记：01RL742）友好用户安装本系统后通过登陆到系统服务器可以实现大棚智能功能包括接受服务器端传输的实时监测数据对温室大棚等土壤温湿度、空气温湿度、光照和O2当监测数据超过设定阈值时发出语音信息并动态显示该异常点提示用户有异常发生通过服务器能够查看某一时基于web的设施农业物联网系统（已申请软件著作权，系统主要功能:对土壤温、湿度，空气温、湿度，二氧化碳的浓度，光照度的监测，并及时传输给用户实时信息；大棚的设施控制，主要针对卷帘机和水泵的控制实现手动自动的操作模式控制通风量和灌溉量查询历史数据用户可以浏览长期以来积累的环境数据针对大棚内出现的临时状况以及在用户没有登录系统的时间内各监测参数出现的异常采用通知的形式进行系统建立专家系统平台 种植专家的知识经验利用这些专家知识搭建科学的推理系统为用户提供相关的解决问题方法系统可以观察大棚内现状，同时可以记录植物的生长过程，为后期的研究提供依据。，（6）人参制品溯源管理系统（已申请软件著作权登记：2013R11L075354。本套软件可以通过输入产品的溯源编号查询产品的每一个环节环节的以实现人参产品全程信息透明可追溯本系统由前台两部分组成前台主要包括有关人参方面的信息人参质量安全方面的政策溯源知识的介绍以及溯源查询等功能主要实现前台信息的录入和管理以及产品的溯源管理。。人参生产平该系统脑与安卓客户端版可对大棚数据进行控制显示分析端计算机或者通过连接上互联网即可对传感器节点及现场设备的启停实时监测和异常本系统上位机软件支持多个ZbeeGPS网关和多个客户端同时连接具有很好的扩展性。（1）电脑客户功能功能简当前状态：显示用户名、对应地区节点工作状态和各参数的数据曲线数据显示：显示实时数据和历史数设备控制：控制对应地区的节点进行灌溉、卷帘、换气d账户管理：管理员可以修改用权限以及添 删除用（2）客户主界 时间设 控制界功功能简a.主界面：吉右侧的选择按钮可以选择对应的地区右侧的选择按钮可以选择对应的地区的节点；显示当前网关的一、人参质量安全可追溯人参质量安全可追溯人人参种植信息的管理:实现种植地区管理、种植农户管理、种植地块 生产加工管理:生产厂商管理 管理、产品物流管理、产品出管理产品销售管二、实施方案化平台人参质量安全可追溯平台一起采用集成使用的应用方式“云服务器+物联网技术应用到实际生产中实现多网、灵活终端随时随地信息服务的创新服务面向人参种植—加工—销售领域的生产管理提供环境实时监测监测数据查询数据统计分析监测智能控制卷帘和灌溉等设备人参质量查询通过能供电的方式，组建ibee无线传感器网络实现人参种植生产环境数据的实时感知，同时在种植搭建一个基于bee的D显示屏方便种植者实时了解环境参数通过人参智能化平台提供监测数据分析智能控制等专业的人参基地信息服务。用户通过智能、PC机等多终端均可实现智能化服务方式灵活便捷通过人参质量安全可追溯平台给消费者提供人参产品详细信息,并为以后的人参产品溯源和鉴定提供业务数据支撑,其系统框架图如下人参生长环境数据无线系针对大棚人参生长的主要因素进行传感器安装建立无线感器网络，空气温湿度、O2浓度、土壤温湿度、光照强度等信息，通过ibee节点、G网络、局域网和广域网将数据通过服务器传输到客户端进行实时的显示并将的数据信息至服务器数据库；基于zigbee的无线LED显示通过将Zigbee与LED显示屏连接，内的节点通过无线传感网络将的参数传至LED屏，实时显示Zigbee的环境参数，在有利于技术人员防止无法网络信号时还可以实时掌握的基于PC机的监测客户系统实现了对影响人参生长的环境传感数据实时调节显2:实时查看现场环境数据并提取数设置人参不同区域的时可设置不同地区的环境参数阈自动提用户管区域化查看历史数据及对应历史曲线，以及对应区域的设备工状可以通过设置的阈值或者自动控制人参灌溉、卷帘等设备基于智能的监测客户土壤温度O2浓度土壤水分实时显示同时可以随时查看对应地区的天气状况信息可通过控制灌溉卷帘机等现场设备。主要功能如下:实时查看现场环境数据并提取设置不同区域的时可设定环境参数控制阈区域化查看历史数据及对应历史曲可以通过设置的阈值或者自动控制灌溉、卷帘等设可以实时查看对应区域的天气状况，以及设备工作人参质量安全可追溯系统通过电子和条码对人参食品的原料来源生产加工流以及终端销售各个环节进行实时并将各环节产生的数据通过无线局域网(WF)、移动无线通信网(GPSG)依据溯源码通过计算机及移动终端可以方便快捷的查询人参食品的相关追溯信息。主要功能如下：人参种植信息的管理:实现种植地区管理、种植农户管理、种植块管理、生长条件管理和入生产加工管理:生产厂商管理、管理产品物流管理产品出厂管理、产品销售管理溯源管理:参编号查询、人参信息显示前台页面显示:实现展示、政策，人参信息查询等接口适用领域：适用于人参消费者用户，适合从事人参种植—加工销售的企业，适用于人参制品安全机构。实施通过物联网远端无线传感器网络人参生长环境数据无线igee网络对数据进行可靠传输至LED屏显示，并且通过ge/GPRS平台对人参生长环境数据进行分析通过/SC/S、端的模式向用户发出人参信息以及决策指令最后通过人工或系统自动控制的方式控制远端人参系统内的相应环节调节系统。 管管术理术理理端LED显端LED显示综综合信网络平人人参生产物联网系云服务wifi局wifi局域移动因特智智 系温室环（可选光温室环（可选光照CO2浓空气温无线传感网LED显示风机卷帘机滴灌设GPRS网络：人参大棚基本位于偏远地区，因此采用覆盖广泛的GPRS网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常多终端依据种植户的实际需求和研究的必要统设计为模式、C/S模式、LED屏本地显示模式和客户端的模式可扩充性：支持主站设备、终端、传感器等规模数量的平滑增加，无需修改应用程序。易性：系统可对终端执行相应的操作命令，包括参数设置，控制、终端软件升级等。操作简易性方便。服务方式灵活+现多网灵活终端随时随地信息服务的创新服务服务方式灵活便捷。无线：运用最流行的物联网技术，实现了温度传感设的无线通过电脑获取数据并通过软件进行分析警。组网传输：信号采用先进组网无线传输技术，克服距离、信号无衰减，无串扰，强。了人工可能出现的不及时、确，设备长时间运转功能：超过预设值系统自动，方式主要有报警界面显示颜色等各点方式配置灵活同一监测点可以分时段、分人员，便于交管理。测温准确、安装简单：测温范围在-50℃～100℃内可任设，测量精度达±..布线，安装方便简单自动开关控制自动控制系统开关调试设备状态及参数。快速查询：成和打印等。低成本高效率：比传统有线成本更低，无需布线；克服传统有线温度线路经常断线、查线的麻烦问题，传输效率更高。制《人参生产物联网系统建设可行性对物联网技术应用于人参生长环境信息调控进行调研汇总分析调研数据制定出可行性向有关部门汇报进行总体论证与设计。筹划建立项目建设小组。进行基础设施建设，需求分析，软件系统设计，传感器设备集成设计、制造，系统合并测试运行。开展试点应用。做好试点建设工作，积极收集及试点反馈意见依据和反馈意见逐步完善系统功能提高数精度和系统传输的稳定性。从点到面，大力推广人参物联网在吉林省的应用，促进产业规范化提高吉林省人参品质同时通过本系统的汇总和分析使得农业管理部分及时了解和掌握省内人参产业的总体情况，以便农业部分工作的开展。（2014720157月示范基础数据收集人参生产加工需求分析无线传感器网络调试；建设数据库、知识库和模型库；建成人参无线传感器网络；开发人参生产物联网监测系统；建设人参物联网监测。（2015年720167月开发人参生产智能控制系统，对人参关键参数进行2014年7月—2015年7月，建成15个人参示范点 1篇，申请软件著作权登记1项2015年7月—2016年7月，建成25个人参推广应用点；请专利1项，申请软件著作权登记1项三、项目项目总及筹措方项目总额：208000万元3.2使用范硬件费用（元通过Zbee土壤温湿度传感器数据在通过网关上传到服务器或直接上传到云服务器并控制灌溉卷帘机等设备其中供电方式以能的形式进行供电。准备在人参安装0套设备。硬件设备费用（可选单价（元zigbee防卡一套设备费用（元40套设备总价（元软件费用（元建立了相应的软件系统无线LED显示屏系统C/S结构的人参生产环境监测客户端；安卓开发的人参监测客户端；B/S结软件开发费用（可选系统名称无线LED境监测PC（元 （元云服务费用（元云服务器为系统提供服务可以处理数据并为客户端提供相关服务。云服务费用X2（年1其他费用（元费总价(元总费用（元40套无线3.3年度预算及成果反2014年7月—2015年7月，投资100000元，建立15个人2015年7月—2016年7月，投资108000元，建立25个人四、申报单位条拥有计算机软件、单片机、数电模电、嵌入式、图形图像和工程技术学院的数控、动力常规仪器与软硬件设以提供联想服务IBM小型机，DSP5509系列仿真开发系统、DSP5402系列试验箱、长沙科瑞制版系统、高性3名，其中博士2名，9名，学士2名。在开发平台的硬件设施方面，包括基于C53Zbee的模块、传感器模块、能供电系统、LD显示模块、ibeeGPS模块等，可以完全满足物联网和.etphpeb吉林办学历史悠久文化底蕴深厚是吉林省农业农村发展不可替代的、重要的人才培养摇篮和科技创新。经过展的综合性。学校占地近100公顷，其中校园占地面积书馆藏书167万册。教学、科研资源配置更趋合理国家自然科学基金等各类科研项目2062项，取得1249项，获省级以上科研248项，其中，获国家自然科学奖、国家科学5属高校首位。学校已探索出面向"三农"，以大学为依托，以示范区、专家大院等为载体的新型农村科技服务通过承担建设科技示范150余亿元。、吉林先后荣获普通高等学校优秀教务处星火计划先进集体国家科技先进集体科技特派员工作先进集体高等院校后勤工作先进集体团委体育工作先进学校国家现代农业技术培训"十一五国家科技计执行优秀团队、教育部十五"和"十一五高校科技管理先进团队、全国科协系统先进集体等荣誉称号，18次被大学生社会实践01年和07估，两次均获得优秀成绩。、技术简于合龙，男，1974年10月生，吉林学院副院长，博士学历，民盟，，2005年和2010年分别获得吉林大学计算机科学与技术学院和博士 。2010年进入大学博士后流动站1998年至今在吉林学院任教。作为主要作者，各级各类40余篇；作为副主编，参编著作2部；作为项目组成员，参加国家863项目多项，获科技成果项，获省科技进步一、二等奖各2项，获吉林省自然科学成果奖项集安大地参业成立于2005年是集参种植加工、销售与一体的民营企业。公司总资产约3000、固定资产余万元、占地10多平方米，厂房面积00平方米，其中室、冷库0平方米，年加工鲜参0多吨。产品有红参、生晒参、西洋参、太极参、大力参及参片、红参超微粉胶囊，等人参制品。产品主要销往韩国，，等东南亚及江浙一带。设备有大型拖拉机3台、货车2台、轿车2台、播种机2台、旋耕机2台、打床机及喷洒设备十余台。员工有58人，其中大、中专以上学历10人，中高级人员5人，在08年被通化市农业五、经济社会效益分通过研发人参物联网产品及相应技术的开发，形成自主的知识产品，实现工程化、的规模化应用，最终实现人参物联网产品的市场化应用。人参物联网研发主要包括感知设备、无线传感网等硬件设备，以及智能管理软件平台的搭建，同时结合云平台的使用，人参物联网产品的研发也可带动相关产业的市场。人参物联网的研究关键是提高农业物联网的智能化水平，为整个农业物联网链条提供基础的支撑。在减少管理成本的前提下，提高人参产品的产量及质量。研究成果中每个人参大棚对应一套物联网产品。示范项目的成功推广，我省受益人参种植农户将在02040需要投资的成本为128000元。然而，安装设备以后，该服务模也将实现企业增收45万余元人参物联网平台的应用，实现了灌溉、施肥、喷药的精准化，使水分、化肥、的投入更加合理，减少了对其的盲目使用，从而有助于减少化肥和对人参和土壤的污染，有利于提高土过物联网的应用，可有效减少和化肥的使用量。使人参产品质量达到无公害标准。目前，人工种植的人参-450元/斤左右，5-660元/斤左右，安装设备以后栋大棚可直接增加年产量20斤，按照普通价格计算，则40栋经济收入40000元左低成本、智能化的物联网产品应用，可以提高农民收入，在实验等生产现场进行实时信息、智能自动控制以及高效的无线传输等可以有效的增加产量、保障生态安全，农民的收入将逐年增加。人参质量安全可追溯增加了消费者对产品的信任度，可追溯提供了产品从种植到成熟到销售所有环节的详细信息，使得消费者可以更加放心的使用，直接增加产品的销售量，其价格将为普通产品的-6倍，年收入可达000元左右。减少劳动力成本，在智能大棚中可以取代大部分用于的劳动力