物联网物联网监控方案

（物联网）物联网监控方案

农业物联网监控系统方案北京旗硕基业科技有限责任公司5月

目录前言-3-1中国农业发呈现状-3-2物联网技术于农业应用中的意义-4-3物联网系统设计方案概述-7-3.1系统设计原则-7-3.2系统功效特点-7-3.3系统构成-8-3.4系统示意图-8-4物联网系统功效-9-4.1环境信息采集系统-9-4.2视频监控系统-11-4.3液晶拼接大屏幕系统-11-4.4智能控制系统-13-4.4．1温度控制-14-4.4．2通风控制-14-4.4．3喷雾控制-14-4.4．4肥水自动浇灌控制系统-15-4.5物联网监控管理平台-16-5项目需求及方案设计-20-5.1项目需求-20-

前言物联网信息技术于被评为将来变化世界的十大技术之壹，是继互联网之后的又壹次产业升级，是十年壹次的产业机会。总体来说，物联网是指各类传感器和现有的互联网互相衔接的新技术，物物相连，互相感知，若干年后，地球上的每壹粒沙子都有可能分派到壹个拟定地址，它的多个状态、参数可被感知。8月温家宝总理于无锡提出“感知中国”，物联网开始于中国受到政府的重视和政策牵引。国家公布了“十二五”发展规划纲要，其中第十三章“全方面提高信息化水平”第壹节“构建下壹代信息基础设施”中明确提到：推动物联网核心技术研发和于重点领域的应用示范。于第五章“加紧发呈当代农业”第二节“推动农业构造战略性调节”中提出：加紧发展设施农业，推动蔬菜、水果、茶叶、花卉等园艺作物原则化生产。提高畜牧业发展水平。增进水产健康养殖。推动农业产业化运行，增进农业生产运行专业化、原则化、规模化、集约化。推动当代农业示范区建设。第三节“加紧农业科技创新”中提出：推动农业技术集成化、劳动过程机械化、生产运行信息化。加紧农业生物育种创新和推广应用，做大做强当代种业。加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉米等重要农作物病虫害专业化统防统治。加紧推动农业机械化，增进农机农艺融合。发展农业信息技术，提高农业生产运行信息化水平。物联网信息技术和当代农业的结合更加是国家重点推动的核心示范应用。1中国农业发呈现状我国是农业大国，而非农业强国。近30年来农业高产量重要依靠农药化肥的大量投入，大部分化肥和水资源没有被有效运用而随处弃置，造成大量养分损失且造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥浇灌，不仅浪费大量的人力物力，也对环保和水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%，随着经济的飞速发展，人民生活水平不停提高，资源短缺，环境恶化和人口剧增的矛盾越来越突出。特别是我国加入世贸组织后，国外价格低廉的优质农副产品源源不停的流入我国，这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此，如何提高我国农产品的质量和生产效率，如何对大面积土地的规模化耕种实时信息技术指导下科学的精确管理，是壹个即前沿又当务之急的科研课题。而现状是，粗放的管理和滥用化肥，其低效益和环境污染令人惊叹。传统农业产生的物质技术手段落后，重要依靠人力、畜力和多个手工工具以及壹些简朴机械。于现实中重要存于的问题是：农业科技含量、装备水平相对滞后农业生产存于污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量均于飞速增加，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响农业产出少、农民收入低农产品的品种少2物联网技术于农业应用中的意义现在，我国大多数农业生产重要依靠人工经验管理，缺少系统的科学指导。设施栽培技术的发展，对于农业当代化进程含有深远的影响。设施栽培为解决我国城乡居民消费构造和农民增收，为推动农业构造调节发挥了重要作用，温室种植已于农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境控制，信息获取手段是最重要的核心技术之壹。物联网信息技术于农业领域中有着广泛的应用。我们从农产品生产不同的阶段来见，无论是从种植的哺育阶段和收获阶段，均能够用物联网的技术来提高它工作的效率和精细管理。具体有以下社会经济效益。1、增进农业三个方面的发展：增产增收关联资料表明，于可自动控制室内的温度、湿度、浇灌、通风、二氧化碳浓度和光照的温室中，每㎡温室壹季可产番茄30kg~50kg，黄瓜40kg，相称于露地栽培产量10倍之上。其它各类作物于这种环境下的产量也将得到明显的提高。节省能源无线传感器网络能够精确采集温室、叶温、地温、湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风向、风速壹季作物生长状况等参数，且将室内问、光、水、肥、气等诸多因素综合直接协调到最佳状态，据计算，可有效节水、节肥、节药，使整体能耗减少15%~50%。作物多样化无线传感器对室温生产环境的改善，能够使得壹些于以前的耕作条件下较难种植的作物得以生长，且为新品种作物的哺育提供更加好的条件，这有利利于推广高附加值得经济作物，提高单位面积的农业经济产值，增进农门增产增收。2、社会经济效益：（1）合理施用化肥，减少生产成本，减少环境污染采用因土、因作物、因时全方面平衡施肥、彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多，有机肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。（2）减少和节省水资源现在传统农业因大水漫灌和沟渠漏对浇灌水的运用率只有40%左右，而物联网技术可自由作物动态监控技术定时定量供应水分，可通过滴灌微灌等壹系列新型浇灌技术，使水的消耗量减少到最低程度，且能获取尽量高的产量。（3）节本增效，省工省时，优质高产采用精确播种，精确收获技术，且将精确种子工程和精确播种技术有机的结合起来，使农业低耗、优质、高效成为现实。于壹般状况下，精确播种比传统播种增产18%~30%，省工2~3个小时。（4）使农作物的物质营养得到合理运用，确保了农产品的产量和质量通过各类传感器和智能控制设备，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，且根据其成果采用对应的方法。总而言之，物联网信息技术能大大的提高生产管理效率，节省人工（例如：对于大型农场来说，几千亩的土地如果用人力来进行浇水施肥，手工加温，手工卷帘等工作，其工作量相称庞大且难以管理，如果应用了物联网技术，手动控制也只需点击鼠标的微小的动作，前后但是几秒，完全替代了人工操作的繁琐；），并且能非常便捷的为农业各个领域研究等方面提供强大的科学数据理论支持，其作用于当今的高度自动化、智能化的社会中是不言而谕的。农业示范园区作为最新的农业技术的应用和推广载体，是当代农业的集中体现，是当代信息技术的于农业中最先应用的场合。将来的工作愿景3物联网系统设计方案概述3.1系统设计原则从需求状况分析系统，制订设计原则，以指导我们的方案设计：先进性原则采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，确保项目整体于将来壹定时期内的技术领先性。开放性原则方案的设计及选型遵从国际原则及工业原则，使项目含有高度的开放性和所提供设备于技术上的兼容性。可扩展性原则项目设计于充足考虑现在状况的同时，必须考虑到此后较长时期内业务发展的需要，留有充足的升级和扩充的可能性。可靠性原则项目的设计必须贯彻可靠性原则，使系统含有很高的可用性。经济合用性原则于考虑必要的扩展性原则下，使用功效适度的软硬件产品。3.2系统功效特点超低功耗，节能环保低功耗设计，采用太阳能供电的方式完全能够满足大部分设备的需要。采用下壹代网络——物联网新技术采用最先进的物联网技术，含有自组网、自愈合、云端计算等全新功效。采用无线技术采用Zigbee,3G等无线技术，安装方便，携带方便，减少建设成本、减少改造成本，避免了布线带来的火灾隐患，突破了有线只能于本地计算机进行查见和浏览的劣势，顾客能够突破时间和地区的限制，随时随处的理解生产现场状况。多个显示方式采用LED显示屏，液晶电视，电脑，手机等不同的显示方式，适合于示范园区不同地方使用，充足体现当代农业和当代光电信息技术的融合。完全自动化现有大型农业生产公司、农业示范园区的信息化改造，用自动化的技术手段替代了顾客现有的定时数据采集工作，提高了数据采集的精确度和可靠度，让顾客能够将精力专注于数据的分析和整顿上。3.3系统构成针对当代农业需求而开发的自动化系统整体解决方案，重要涉及三个部分：信息采集、设备的自动控制、信息的公布和智能解决构成。信息采集涉及温室空气温湿度信息监测、土壤信息监测、视频信息采集等。设备控制涉及温室的风机控制、湿帘电机控制和遮阳板电机控制等。信息的公布和数据解决涉及LED信息公布系统、中央控制室的管理平台和意外信息的手机报警解决等功效。3.4系统示意图下列为示范园区物联网系统拓扑构造图：4物联网系统功效4.1环境信息采集系统重要是前端的传感器、采集仪等硬件设备，通过后端的蔬菜生长环境信息监测管理系统软件，实现农业环境信息的于线管理和控制。工作原理图以下：农用通（壹体化采集仪）采集系统提供的功效涉及：环境监测空气温度空气湿度土壤温度土壤湿度光照强度二氧化碳浓度报警功效短信报警邮件报警实时抓拍图片（可选）……以育苗智能温室为例，以下图：4.2视频监控系统作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联且不能完全营造作物最佳生长条件。视频和图像监控提供了更直观的体现方式。例如：哪块地缺水了，于物联网单层数据上见仅仅能见到水分数据偏低。应当浇灌到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这壹个数据来作决策。由于农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像和图像解决，既可直观反映壹些作物的生长长势，也能够侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。能够从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论根据。监控界面4.3液晶拼接大屏幕系统液晶拼接大屏幕系统涉及拼接单元组合墙体、图形控制器、大屏控制管理软件、接口设备、专用线缆等单元。随着农业示范园区、生产公司规模化发展，依赖普通液晶显示屏已不能满足管理者对区域内进行多方位、多点监控，各类农业信息也无法实现有效的汇聚和展示。而液晶拼接大屏幕系统通过超窄边液晶拼接技术，能够做到不同尺寸液晶单元的组合，解决这类问题，同时也对农业园区和公司本身形象的宣传有着重要意义。实例图4.4智能控制系统根据环境参数采集系统获取的数据，以及各类作物适宜环境参数，驱动各类监控器和湿帘降温系统、通风系统等构成整个自动化控制网络。具体涉及下列设备：实现远程自动（手动）浇灌实现远程自动（手动）排风实现远程自动（手动）加湿实现远程自动（手动）遮阳帘控制（可选）实现远程自动（手动）温度控制实现温室、路灯等多个灯光的远程控制其它设备的控制……系统拓扑图4.4．1温度控制自动降温：夏季采用自然和强制通风降温的方式进行降温。由监控仪根据目的温度和实际室温的偏差以及室温的变化率进行含糊计算。先启动顶开窗系统进行自然通风调节温室内的温度，通过时间判断后，如果温度值仍不能减少，再启动侧窗系统。如自然通风不能减少温室内的温度值，则由电脑关闭自然通风，采用强制通风的方式来控制室内湿度。强制通风：通过延时计算关闭天窗，另首先关闭侧窗。启动湿帘外翻窗，然后启动风机，进行温度判断，如果温度仍下不来，则启动湿帘水泵，如温度仍降不下来，则计算机会启动温度过高报警，提示顾客需增加降温设备。阐明：上面全部的控制过程均配有延时和稳定判断时间和动作稳定时间，以确保温室设备不频繁进行启动关闭动作。更加好的保护温室。自动升温：冬季采用暖气加温或地源热泵中央空调系统的方式，由监控仪根据目的温度和实际室温的偏差以及室温的变化率进行含糊计算，通过调节暖气恒温阀的开合度来控制室内温度。4.4．2通风控制自动控制：由室内传感器采集温室内部的上、中、下三部温度值来进行含糊计算出温室内的温差值，如果温差值过大，则自动启动循环风机。同时采集温室内的湿度值，如果湿度值偏差过大，也自动启动循环风机，以平衡温室内的湿度偏差值。手动控制：新风换气机可由电脑操作人员通过控制进行人工操作，也能够进行定时通风来达成通风换气的目的。4.4．3喷雾控制自动控制：计算机内部有壹套根据室内湿度传感器的值，和设定目的值进行对比，如高于设定目的值，则自动关闭喷雾阀门。如低于设定目的值，则自动打开喷雾阀门。定时控制：轮灌方式，可设定于某个时间段，进行浇灌的方式，可每个小时，浇灌壹次，同时也可设定浇灌的次数。有效的保护了水泵，同时也使土壤更加好的吸取水分。4.4．4肥水自动浇灌控制系统于控制工程方面，采用稳定工业PLC作为控制核心，采用高性能矢量变频器作为水路恒压控制核心，对浇灌、施肥、喷药实施调节控制，实现节能、长时间无人值守的安全全自动控制，计算机内部有壹套根据土壤湿度传感器采集的值，和设定目的值进行对比，如高于设定目的值，则自动关闭浇灌阀门。如低于设定目的值，则自动打开浇灌阀门。轮灌方式，可设定于某个时间段进行浇灌的方式，可每个小时浇灌壹次，同时也可设定浇灌的次数。有效的保护了水泵，同时也使土壤更加好的吸取水分。4.5物联网监控管理平台重要功效模块以下：1、首页视图首页视图展示了环境监控平台整体操作界面和使用环境。2、功效栏：通过顾客名和密码进入到平台后，可见到“实时监测”、“智能决策”、“数据报表”、“系统管理”、“系统告知”和“视频监控”功效栏。3、实时监测：于实时监测部分，客户能够集中式的查见现场最新的环境参数。且可于现在页面进行控制调节，极大地方便了顾客的操作。4、智能决策顾客能够对室内环境进行上下