农业物联网工程建设方案 农业物联网解决方案设计 县农业物联网工程建设方案

农业物联网工程

建

设

方

案

目录

第一章方案介绍....................................................1

第二章方案特色....................................................3

第三章总体设计....................................................5

3.1、设计原则..................................................5

3.2、智慧农业云平台............................................7

3.2.1、农业物联网监控子系统................................7

3.2.k农业物联网监测...................................9

3.2.2、农业物联网控制.................................12

3.2.3、实时视频直播监控...............................15

3.2.4、智能物联网监控硬件产品.........................19

3.2.4.K传感器....................................22

3.2.4.1.1,大气环境...........................22

3.2.4.1.2、土壤环境...........................28

3.2.4.1.3,水体环境...........................30

3.2.4.2、执行器....................................32

3.2.4.2.1、风机................................32

3.2.4.2.2、遮阳................................33

3.2.4.2.3、喷滴灌..............................33

3.2.4.2.4、侧窗................................34

3.2.4.2.5、水帘................................34

3.2.4.2.6、阀门................................35

3.2.4.2.7、加温灯..............................35

3.2.4.2.8、水肥一体化设备......................36

3.2.4.3、监测站....................................37

3.2.4.3.1、智能气象监测站......................37

3.2.4.3.2,智能土壤监测站......................38

3.2.4.3.2,空气质量监测站......................39

3.2.4.3,4、大田环境监测站......................39

3.2.4.3.5,水质环境监测站......................40

3.2.4.4、摄像头....................................42

3.2.4.4.K海康威视网络摄像头（枪机/球机）....42

3.2.4.4.2,浙江大华网络摄像头（枪机/球机）....43

3.2.2、农产品溯源子系统...................................44

3.2.2.1、溯源中心.....................................46

3.2.2.2、质量安全中心.................................58

3.2.2.3、任务中心.....................................63

3.2.3、互联网营销子系统...................................67

第一章方案介绍

2016年国务院73号文《“十三五”国家信息化规划》中指出：全球信息化

进入全面渗透、跨界融合、加速创新、引领发展的新阶段。信息技术创新代际周

期大幅缩短，创新活力、集聚效应和应用潜能裂变式释放，更快速度、更广范围、

更深程度地引发新一轮科技革命和产业变革。物联网、云计算、大数据、人工智

能、机器深度学习、区块链、生物基因工程等新技术驱动网络空间从人人互联向

万物互联演进，数字化、网络化、智能化服务将无处不在。现实世界和数字世界

日益交汇融合，全球治理体系面临深刻变革。

从“智慧地球”到“感知中国”，“物联网”成为全球瞩目的关键词。被美

国列为振兴经济的两大工具之一；被欧盟定位成使欧洲领先全球的基础战略；被

中国纳入战略性新兴产业规划重点，实施“互联网+现代农业”行动计划，着力

构建现代农业产业体系、生产体系、经营体系。

将“物联网、云计算、大数据”技术与传统农业生产相结合，着力构建现

代农业产业体系、生产体系、经营体系，提供“互联网+”时代“智慧农业”解

决方案，推动农产品“安全，高质，标准化”生产，提高农业生产智能化、经营

网络化、管理数据化、服务在线化水平,促进农业转型升级和农业生产持续增收，

为加快农业现代化发展提供强大的创新动力，是国内领先的“农业互联网”企业。

智慧农业云平台将''物联网，移动互联网，云计算”技术与传统农业生产

相结合，已经更新迭代到了第三个版本。智慧农业云平台针对现代农业生产园区

的需求现状，提供了一套先进、全面的整体解决方案，解决方案集生产环境监测、

智能设备控制、标准化生产管理、农技生产指导、农产品溯源和农企互联网营销

等于一体，通过互联网技术与农学生产技术的深度融合，重构现代农业生产体系

和经营管理体系，全面提高现代农业生产的规模和效率，改善农产品经济效益和

品牌竞争力，节约人力成本的同时提高品质控制能力，形成完备的现代农业园区

产业链。

通过部署在农作物产区现场的各种传感器、控制器、监测站和摄像头，全面

展现和监测基地现场的大气环境、土壤环境、水质环境、作物长势、设备运行状

第1页

态、病虫害情况等，实现对农业生产过程的科学化、精准化，自动化，标准化管

理。力求搭建一个服务全国的农业现代农业服务平台，从生产侧，推动农产品''安

全，高质，标准化”生产；从消费侧，搭建一座农村与城市之间的桥梁，让消费

者能够更加直观了解农业生产现场和过程；从产业侧，提高农业生产智能化、经

营网络化、管理数据化、服务在线化水平。

针对当前在农村信息化建设中普遍存在的“硬件投入大，系统运维难，用户

体验差，商业模式旧”等问题，信息融合“云计算，移动互联网，物联网”技术，

将传统基于物联网的精准农业进一步升级，在国内率先提出“云物联-智慧农业”

概念。

平台采用软件即服务模式(SaaS)模式运营，同时支持“公有云”与“私有

云”数据中心，用户只需通过浏览器或智能手机就可以轻松享用全部平台服务。

基于“云物联”技术的“智慧农业”与传统农业信息化相比，具备以下优势：

令精准化：利用无线传感网络，卫星定位，无线射频等物联感知技术，精确获

取农业生产情况，生态环境，供求变化等海量数据。

令自动化：利用远程自动化控制技术，大幅度减少现场手工操作，节省劳动力

使用，提高劳动生产率，降低劳动力成本。

。易用化：利用移动互联网技术，提供电脑，手机，平板三屏合一的使用体验，

生产第一线的农民群众只需要通过手机就可以完成全部操作，方便易用

令便捷化：利用云计算技术，进行海量数据的集中统一处理；大幅度降低IT

设备采购与维护成本；同时结合按需付费模式，让农业工作者与农民群众使

用系统就像使用水电一样方便。

第2页

第二章方案特色

•实时、精准、全面、直观的全程监控：通过部署在农作物产区现场的各种传

感器、控制器、监测站和摄像头，全面展现和监测基地现场的大气环境、土

壤环境、水质环境、作物长势、设备运行状态、病虫害情况等，推动农产品

“安全，高质，标准化”生产，提高农业生产智能化、经营网络化、管理数

据化、服务在线化水平.

农业园区

农业企业

科研机构

专业大户

•人工智能分析：农业物联网监控平台支持自定义农作物生长过程中的各种传

感器规则和策略，通过内置人工智能引擎算法分析后自行生产策略模型，实

现作物生长期中各种智能预警和联动控制。

•让计算资源像水资源一样为用户提供服务：利用云计算技术，平台统一采用

软件即服务模式(SaaS)运营，数据集中到公有云数据中心统一处理，信息

建立私有云数据中心为农业云平台提供后台数据服务，为海量数据的多路存

储与并发查询提供基础设施服务；用户生产现场无需部署任何电脑设备，按

需付费，让农业工作者使用计算资源就像使用水电一样方便。

•Android.IOS、WEB全平台统一操作体验：农业物联网监控平台采用“独立

第3页

服务组件”模式研发后台系统，根据不同使用场景，为不同人群提供跨个人

电脑、平板电脑、智能手机【Android、IOS】、智能电视“四屏合一”的使

用体验。

第4页

第三章总体设计

3.1、设计原则

根据系统建设标准及业务需求，总体框架以高内聚，低耦合为指导思想，以

前瞻性原则、实用性原则、安全性原则、扩展性和开放性为设计原则。保证系统

的先进性，伸缩性。

1、技术先进性

设计过程中，关注技术框架的同时，更注重业务的抽象和提炼。系统设计不

仅要完成现有的、已知的业务需求，而且要能够横向和纵向的扩展，横向可扩展

其他传感控制设备，纵向可满足各层级使用者不同的业务需求。各种设备均采用

技术成熟、稳定且具备先进设计理念的产品，系统在建成后能通过平滑升级保持

其先进性，延长生命周期。

2、高可靠性

系统软硬件均具备极高的可靠性。硬件采用云计算方案，软件采用模块化、

分层隔离及负载均衡的设计思想，充分保障系统的高可靠性。

3、高安全性

解决方案从主机、数据及网络等多方面采取相应措施，确保系统的高安全性。

系统以“安全第一，保密为准，机制保证”为安全保密原则，系统遵循国家和

第5页

行业安全标准和管理规范，通过服务安全认证，客户许可认证，用户权限认证，

结合日志审计，确保系统安全稳定可靠。

4、高可用性

系统提供基于PC电脑的纯Web客户端及智能手机的Android、ISO原生移动

客户端。具有良好的交互性、易用性，切合农业生产的时效性，简单易懂，方便

农业生产人员使用，且操作简便。通过系统的报表功能，方便研究人员提取、分

析数据，为增收改良提供有力的数据依据。具有高效的软硬件使用效率，关键设

备均达到硬件配置最高的使用率，同时采用优化的流程设计确保系统的高效率。

5、易维护性

系统硬件可以很方便的实现远程管理及维护；系统软件均采用模块化的设计,

并提供友好的人机接口，确保系统的易维护性。

6、灵活的扩展性

系统关键设备可充分保证系统随着用户扩容的扩展，实现系统的平滑扩容。

软件系统架构充分利用网络的扩展性强的特点，采用分散控制、集中管理的结构,

使得系统可扩展性很强。网络构建灵活，既可以实现平台的集中处理，又能提供

全面的透过网络的分散能力，适应多种应用环境及场合。

7、良好的开放性

服务可定制，功能可扩展，终端传感控制设备可，支持第三方设备集成，终

端传感设备参数可配置、可扩展。系统拥有良好的伸缩性和开放性。

8、高性价比

以满足用户实际的需求和品质要求为标准，为用户提供最优化的、具有最佳

性价比的方案。

第6页

3.2、智慧农业云平台

智慧农业云平台针对现代农业生产园区的需求现状，提供了一套先进、全

面的整体解决方案，解决方案集生产环境监测、智能设备控制、标准化生产管理、

农技生产指导、农产品溯源和农企互联网营销等于一体，通过互联网技术与农学

生产技术的深度融合，重构现代农业生产体系和经营管理体系，全面提高现代农

业生产的规模和效率，改善农产品经济效益和品牌竞争力，节约人力成本的同时

提高品质控制能力，形成完备的现代农业园区产业链。

智慧农业云平台主要分为三大子系统：农业物联网监控子系统、农产品溯

源子系统和互联网营销子系统。

3.2.1、农业物联网监控子系统

农业物联网监控云平台以先进的传感器、物联网、云计算、大数据以及移

动互联网等信息技术为基础，由感知层、网络层和应用层构成：通过感知层中各

类传感器和摄像头对监控区域的土壤资源、水资源、环境气候及农情信息（苗情、

堵情、虫情、灾情）等进行全程精准监测；网络层通过ZIGBEE低功耗自组网实

现传感器数据的汇聚，通过智能网关融合转发上传云计算服务器；应用层为平板

电脑、智能手机、个人电脑提供统一的应用服务，实现农业物联网监测、控制和

第7页

实时视频直播监控。

农中农业

物蛔监测物则控制

慧云农业物联网监控云平台

用户通过手机APP即可实时掌握农作物现场的环境状态信息、实时控制基

地现场设备、实时查看农作物现场监控画面，构建以标准体系、评价体系、预警

体系和科学指导体系为基础的现代农业生产体系，推动农产品“安全，高质，标

准化”生产，提高农业生产智能化、经营网络化、管理数据化、服务在线化水平，

促进农业转型升级和农业生产持续增收，为加快农业现代化发展提供强大的创新

动力。

登录

第8页

e,□智题农业云平台

3.2.1、农业物联网监测

“一站式”实时监测现场：大气环境信息、土壤环境信息、水体环境信息、

和大田四情（苗情、境情、灾情、虫情），对各类监测数值设置合理区间和阈值，

超限自动进行预警（短信、APP推送、系统消息、邮件等）或者控制联动，同时

各个采集节点所采集的数据将自动整理分析以表格、曲线图、柱状图的方式展现

和存储，用户可通过计算机、手机远程实时查看数据并随时追溯历史记录，实现

全自动运行监测控制。

最大程度避免人工操作的随意性，明显降低现场劳动力占用，帮助用户实现

对现场情况的精准掌控，为生产流程的标准化提供基础。

第9页

【大气环境信息】：温湿度、光照、风速、风向、气压、降雨量、蒸发量、

C02浓度、02浓度、C0浓度、N02浓度、S02浓度、噪声、粉尘、PM2.5、PM10。

【土壤环境信息】：土壤温度、土壤湿度、土壤张力、土壤EC、土壤PH值。

【水体环境信息】：水压、水流量、水质PH值、溶氧量、电导率。

【大田四情］叶面湿度、苗情、墙情、灾情、虫情。

❷际1，业云平二怆二甑业司3公司信智IB农业云平台

02-VMRV92%❸±«M»1718.0x❽块财近18、

❽ssnwes18.0p@E»es92«◎士®laws18.5X

❸±«*»9®572%❾土6612003❽17.4x

控耐乱

A-中O逅^3^3^3

P'll"lP'l1*11

生欣力妻》»左水口左水利51^4«左..

区比e»u而止e»ire/kte*te»e

，ow-o*尹©*

•仑®@、

Sm•KKE9*19■■**isean•oamo>9s

■传感器数据查看(WEB/APP)

查看各类传感器的实时数据和历史记录，支持数据颗粒度的调整和依据时间

段的数据图表曲线导出，查看该设备的实时报警信息和历史报警记录。

第10页

<-新塘众民生态农业.•▼,X土壤温度985<温度传感器

环境数据远程控制远程视顿2017/01/08-2017/01/24^平均iB度

11.5℃

❷正常的设备11.001/19684'C(«EWI)

去年同期数据对比

设备报表预雪设置

17.4°C18.0P

空气震度917空气阻度985

查看更多

48%48%

空气部度917空气阻度985

去年同期政据对比

12.5℃11.5℃

±*3«917±4589985

21%87%

土等水分917土埔水分985

4000lux

光照985

各个佛里81显示传感出

维传感器分组

：-2匚度985

■传感器预警及联动设置

设置传感器的预警规则和联动控制规则，当满足出发规则后自动触发预警或

者联动控制，实现24小时无人值守和自动联动策略控制。

第11页

3.2.2、农业物联网控制

通过WEB终端或手机APP,远程查看并控制基地生产现场：风机、外遮阳、

内遮阳、喷滴灌、侧窗、水帘、阀门、加温灯或大田内的水肥一体化设备等，实

现远程化管理。

e»Q后金杉云平台

至174,C•••±«M^SSnx•••珀0S17MUx•••JttBTS

600°OO...............。-.......…。-----------0---------------------

9

e

5

支持跟物联网监测的联动，接收到现场预警信号后会按照预先设定的规则进

行自动控制操作；支持预设时间和运行周期，到达预设条件后系统将自动操作现

场设备完成控制动作（灌溉、加温等）。用户能够充分发挥自己的管理思想、管

理理念、管理方法和策略，实现信息智能化监测和自动化操作，有效整合内外部

资源，提高利用效率。

第12页

留弱!农业云平台

■循环定时控制

第13页

■智能控制

该阳新建

9R

02

■APP端控制

<-新塘众民生态农业..▼*X生长灯右更改名称

环境数抠远程控制远程视必

滑动设置运行时间

♦照明

I开I厂*I

•生长灯右

操作记录设备设置

•生长灯左

操作记录

W灌溉11:21:303分钟41秒

2017/。1八1季赢0

•喷淋右14:18:252分钟11秒

2017/01/10手破勃

•喷淋左

W.卷窗

•水帘右

16:54Q0.24%至*0H8616:550.51%零■力«■8616:550.23%拿加5B86

取消生长灯右胸定取消生长灯右确定取消生长灯右确定

衡坏定的IST5I

慢式nsrsi单次定时然式段式BffiKfW

一段时段

开始时间08:00)开始时间0800)开始时间08：00>

结束时间18:00)结束时间18:00>结束时间18:00）

打开条停

将续时长2分铸）

循环周期未设置）

选瘴传感器▼大于▼

每次间隔15分钟）

状有

9停止条件

巳自用“

储环周期未谀胃）

迷捧传超器▼大于▼

状态9

巳总用。持姨时长2分钟》

每次间隔15分钟>

状态

第14页

3.2.3、实时视频直播监控

HIKVISION@hua

全平台无缝对接【海康威视】、【浙江大华】全系网络摄像监控设备，支持通

过WEB端或手机APP端查看基地实时视频监控并追溯历史监控记录，支持高速球

机360度云台控制和多倍变焦伸缩。实时查看种植区作物生长发育状态和各类生

物在自然状态下的实时动态，监控基地现场日常工作情况和安全保卫情况等等。

■工作台实时视频监控查看

△Ktaf也罚业FB专业合在社智9衣业云平台

2OV7X

已停止

第15页

■多路【实时/历史】监控查看

第16页

■APP实时监控查看

16:05489"7»87

<-1号大棚▼a

环境数据远程控制远程视强

•1号大棚监控1

■传感器联动摄像头控制

当传感器实时状态触发预设的规则策略，即自动控制摄像头发出预警并启动

录像功能，实现智能联动控制。

斯*MB球机C

rnHHs3I田5:

l—Bn”51三5

W四，

■C国WW

»g«eOB®S

SWISfiX°H®B

0w-a«=：H®ED®n0®Dw-rH®B

■摄像头监控图像识别

第17页

RMH

时间宽度高E

2«

4-10-2200:00:144662

4-10-2201:00:15464224

4-10-2202:00:14461227

327

4-10-2203:00:1447035

4-10-2204:00:144702OS

4-10-2205:00:14450125

4-10-2206:00:15419392

c

4-10-2207:00:144801(5

花菇生长过程分析’

Area:1588矩形窗：{X-1117,Y-602,Width-

49,Height=42}♦、

第18页

3.2.4、智能物联网监控硬件产品

网络拓扑结构-互联网

1.智能网关

核心网络节点，将现场组网汇聚的多路实时监控数据编码加密后，通过

10M/100M以太网通信/GPRS/ZIGBEE等多种通讯方式上传至云端服务器，支持断

点续传和远程设置。

工作电压AC220V/12V

安装方式壁装

结构外形尺寸240*180*60mm

重量1.3KG

功耗5W

第19页

处理器ARMCortex-M3

通信方式支持10M/100M以太网通信/GPRS

局域网通信ZIGBEE

本地接口RS232调试端口

硬件

8M字节数据存储器

存储

8K字节配置存储器

时间内置实时时钟芯片

内置电池内置锂电池和充电电路，断电时使用电池供电

通信协议通信协议

电源检测检测供电电源是否正常

校时连接自动校时

功能

复位支持远程重启

参数配置支持远程读取和设置参数

网络自恢复支持网络恢复自动重新连接

2.智能采集器

核心组网节点，将现场的各类传感器数据（6个4-20mA接口，2个0-5V电

压接口，2个脉冲计数接口）进行调制解调并汇聚，通过10M/100M以太网通信

/GPRS/ZIGBEE等多种通讯方式把实时监测数据发送给网关，支持断点续传和远

程设置。

工作电压AC220V/12V

安装方式壁装

结构外形尺寸240*180*60mm

重量1.3KG

功耗5W

处理器ARMCortex-M3

通信方式支持10M/100M以太网通信/GPRS/ZIGBEE

硬件

本地接口RS232调试端口

存储8M字节数据存储器

第20页

8K字节配置存储器

时间内置实时时钟芯片

内置电池内置锂电池和充电电路，断电时使用电池供电

6个4-20mA接口，2个0-5V电压接口，2个脉冲计数接

接口支持口

通信协议通信协议

传感器配置每个通道连接的传感器单独配置参数

电源检测检测供电电源是否正常

功能校时连接自动校时

复位支持远程重启

参数配置支持远程读取和设置参数

网络自恢复支持网络恢复自动重新连接

3.智能控制器

核心控制节点，支持8路开关输出，8路通断信号检测；通过联通智能网关

接收来自云端服务器的控制指令并实时上报现场设备的运行状态，实现农业生

产现场设备的远程控制和智能控制。

工作电压AC220V/12V

安装方式壁装

结构外形尺寸240*180*60mm

重量1.3KG

功耗5W

处理器ARMCortex-M3

通信方式支持10M/100M以太网通信/GPRS/ZIGBEE

本地接口RS232调试端口

8M字节数据存储器

硬件存储

8K字节配置存储器

时间内置实时时钟芯片

内置电池内置锂电池和充电电路，断电时使用电池供电

接口支持8路开关输出，8路通断信号检测

功能通信协议通信协议

第21页

传感器配置每个通道连接的传感器单独配置参数

电源检测检测供电电源是否正常

校时连接自动校时

复位支持远程重启

参数配置支持远程读取和设置参数

网络自恢复支持网络恢复自动重新连接

3.2.4.1、传感器

3.2.4.1.1、大气环境

■大气温湿度监测

名称：温湿度传感器

型号：HYTH-302A

空气温湿度传感器采用专利的CMOSens®技术，确保

产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该产品

具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高

等优点。

■光照度监测

名称：光照度传感器

型号：HYGZ-311V

光照度传感器是采用具有较高灵敏度的感光探测器，

配合高精度线性放大电路，经过严密检测、生产的具

有多种光照测量范围和信号输出类型的实用型产品。

■风速监测

第22页

名称：风速传感器

型号：HYFS-321A

风速传感器采用传统三风杯风速传感器结构，风杯选

用碳纤维材料，强度高，启动好；杯体内置信号处理

单元能根据用户需求输出相应风速信号，可广泛用于

气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及

交通等领域。

■风向监测

名称：风向传感器

型号：HYFX-331A

风向传感器内部采用高精度磁敏感应芯片，并选用低

惯性轻金属风向标响应风向，动态特性好。该产品具

有量程大、线性好、抗雷击能力强、观测方便、稳定

可靠等优点，可广泛用于气象、海洋、环境、机场、

港口、实验室、工农业及交通等领域。

第23页

名称：水面蒸发传感器

型号：HYZF-351A

采用高精度的称重原理测得蒸发皿内液体重量，再计

算出液面高度。因此在多种环境下均可使用，如液体

或结冰均可测量，解决了使用超声波原理测量液面高

度时出现的弊病。

■叶面湿度监测

名称：叶面湿度传感器

型号：HYYS-361A

该传感器可测量植物叶片表面水份的百分比含量，它

由表面感应