智慧农业产业园区解决方案

智慧农业产业园区解决方案2023年9月目录TOC\o"1-5"\h\z\u第1章项目概述 41.1政策背景 41.2建设原则 51.3建设思路 61.4建设目标 6第2章总体设计 82.1技术架构 82.2建设内容 82.2.1园区智慧农业物联网控制管理系统 82.2.1.1智慧园区温室大棚控制管理 82.2.1.1.1温室环境监控 92.2.1.1.2作物长势监控 112.2.1.1.3智能预警 122.2.1.1.4智能控制 122.2.1.2园区户外气象监测 152.2.1.3园区病虫情监测 162.2.2智慧园区综合管理系统 172.2.2.1园区生产经营管理系统 172.2.2.2园区农资进销存系统 182.2.2.3园区电商管理服务系统 192.2.2.4园区灯光景观管理系统 202.2.2.5园区智慧灯杆 222.2.2.6园区广播系统 232.2.2.7智慧园区小程序 252.2.3智慧园区数字孪生管理系统 252.2.4园区大屏显示系统 272.3智慧农业硬件设施 282.3.1温室大棚智能控制器 282.3.2温室空气环境、土壤墒情数据采集器 292.3.3园区户外农业气象站 292.3.4视频监控 302.3.5温棚卷帘控制 312.3.6智能水肥一体化 31第3章系统配置及概算 33项目概述政策背景近年来，为推动现代农业、智慧农业的发展，政府相关部门推出一系列扶植和补贴政策，促进现代农业产业园使用农业物联网、农业大数据技术，形成示范效应和拓展效应，主要包括：现代农业园区试点申报立项目补贴、一二三产业融合试点项目、中小企业技术创新基金现代农业领域项目、现代农业示范项目、农业机械购置补贴国家农业产业化示范基地项目。2023年中央一号文件《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》文件指出，必须坚持不懈把解决好“三农”问题作为全党工作重中之重，举全党全社会之力全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化。《国务院关于印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知》文件指出，发展智慧农业。建立和推广应用农业农村大数据体系，推动物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术与农业生产经营深度融合。建设数字田园、数字灌区和智慧农（牧、渔）场。《中共中央国务院关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》指出：深入推进“互联网+农业”，扩大农业物联网示范应用。推进重要农产品全产业链大数据建设。《数字乡村发展战略纲要》明确：加快推广云计算、大数据、物联网、人工智能在农业生产经营管理中的运用，打造科技农业、智慧农业、品牌农业。建设原则现代农业产业园区智慧农业方案根据项目具体情况，综合选择适用于项目要求的建设方案。考虑到系统相关需求，同时参考以往系统建设成功经验，确定采用以下设计原则进行系统设计：易用性原则易用性是指系统使用的方便程度。由于本系统的使用者比较多，上到主管决策者，下到智能温室日常管理工作人员。使用者的行业知识水平、对智慧农业系统的了解程度都大不相同，这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内了解、接受、熟知并应用此系统。稳定性原则系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。由于系统一旦建立，将嵌入到农业日常生产活动中。一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。系统采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。安全性原则系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与其它应用系统或异构系统之间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。可扩展升级原则可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。一是随着系统覆盖面的扩大，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着智慧农业技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。先进性原则采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。。建设思路以智慧农业服务产业园区发展为出发点，以数据整合、应用集成为基础，以服务对象为中心，以全产业链协同为主线，按照“绿色增产、节水高效、智慧精准为导向的现代化栽培技术体系”的思路进行设计。建设目标通过智能温室系统的建设，帮助企业建立统一的智能工作体系和远程管理机制，尽可能减少人为干预因素，提高管理效率；建立统一的数据信息平台，做好实时数据的收集和管控；建立统一的组织管理协调架构，通过平台的整合，形成一个紧密联系的结合体，获得高效、协同、互动、整体的效益。主要内容包含以下几点：1.完善智慧温室基础设施：未来农业信息基础设施将向着实时、远程、高速、融合的方向发展，无线网络覆盖范围更广、速度更快，智能感知终端在农业设施上的布设更加广泛。2.实现温室智能化管理：启动智能温室管理建设，利用新技术、新理念、新思路来提升温室管理的智能化水平。3.助力智慧农业产业转型升级：利用物联网的智能化、信息化、数据化应用帮助智慧温室实现种植方式、管理模式及运营方式的转变。4.产业园区智慧农业数字环建设，将持续对园区生产、经营、管理、营销等数据元素进行全面采集，数据元素的持续完善，将进一步生成产业园区“农产品产业生态数据库”，为将来在整个行业提供行业规范及数据研判、产学研究提供依据。5．视频ai分析（未来）下一步，将以园区的生产数据模型作为依据，结合行业里视频AI、智能AI技术应用，进一步在农业环境预测、生产和农艺侧精准管理、室内精细化种植、农作物保值与采摘、供应链溯源等多方面进行应用，提升农业产品品牌溢价，增产、增值、增收。总体设计技术架构建设内容园区智慧农业物联网控制管理系统智慧园区温室大棚控制管理智能温室大棚控制管理充分应用现代信息技术，集成软件、智能控制、物联网技术、音视频技术、3S技术、5G、无线通信技术及专家智慧与知识，实现大棚控制各关键环节的信息化、标准化，是云计算、物联网、地理信息系统等多种信息技术在大棚控制中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。温室环境监控温室大棚智能化远程管理，通过温室环境监测对种植环境的空气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度等信息进行采集，对采集的数据进行分析，根据参数的变化实施调控或自动控制温控系统、灌溉系统等现场生产设备，保证农作物的生长环境、促进农业生产的、高产。监测站点数据总览、分站点设备运行状态、记录时间、详细数据实时显示。作物长势监控通过在农业生产区域内安装全方位高清摄像机置，对包括种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控，实现现场无人职守情况下，种植者对作物生长状况的远程在线监控，农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取，质量监督检验检疫部门及上主管部门对生产过程的有效监督和及时干预，以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理。智能预警通过将监测点上环境传感器采集到的数据与作物适宜生长的环境数据相比较，当实时监测到的环境数据超出预警值时，系统自动进行预警提示，包括环境预警和病虫害预警，并提供相应的预警指导措施，进行手机和大屏幕显示设备推送。智能控制通过控制系统，可以对农业生产区域内各种设备运行条件进行设定，当传感器采集的实时数据结果超出设定的阈值时，系统会自动通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制操作，如水肥一体系统、自动换气系统等，确保温室内为植物生长适宜环境。常用的现场设备包括施肥灌溉设备、风机、遮阳板等，这些设备均可以通过信号线进行控制，服务器发送的指令被转化成控制信号后即可实现远程启动/关闭现场设备的运转。用户通过点击界面上的按钮即可完成启动/关闭现场设备的指令发送。PC端远程收到控制界面除了手工进行指令的发送之外，系统还能够根据检测到的环境指标进行自动控制现场设备的启动/关闭。用户可以自定义温湿度、光照、CO2浓度等指标的上限值、下限值，并定义当指标超过上限或者下限时，现场设备如何响应（启动/关闭）；此外，用户可以设置触发后的设备工作时间。建立手机系统，客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据，手机端具有手动启动、关闭电磁阀，水泵等设备功能。移动端远程控制界面可远程控制的风机设备可远程控制的遮阳板设备园区户外气象监测园区户外气象监测可监测风向、风速、温度、湿度、气压、雨量等常规气象要素，具有自动记录、报警和数据通讯等功能。自动气象监测站由气象传感器，气象数据记录仪，气象环境监测软件三部分组成。园区户外气象监测站为防灾减灾、开展农事活动提供强有利的科学参考。园区病虫情监测病虫情在线监测在无人监管的情况下，能自动完成诱虫、杀虫、拍照、收集、排水等系统作业。病虫情在线监测通过设备内置的一体式摄像头，对虫害照片进行实时采集，发送到服务器端，从数据和图片两方面进行虫害的准确数据复合验证。通过大数据汇总分析，对靶标害虫进行精准监测和灭杀。智慧园区综合管理系统智慧园区综合管理系统实现对园区的生产经营管理、农资进销存管理、电商管理、园区灯光景观智能化管理、智能灯杆管理、园区数字广播管理等。园区生产经营管理系统生产人员管理实现对园区的生产人员信息管理，包括姓名信息、身份信息、工作信息等。生产日志管理对园区物联网设备所采集的生产信息进行综合日志管理及数据分析，形成产业园区生产数据库，为下一步产业数据智能化分析处理及建立产业模型储备原始数据。任务下发对园区生产人员及生产任务进行综合管理，针对性下达生产任务，进行任务管理，同时结合移动APP，进行生产任务打卡考核，进行综合绩效管理。自动报表对园区的生产数据、农资数据、经营数据、电商数据等进行多维度管理，可以各种维度参数，日期进行数据查询，并生成数据报表，共运营管理者参考、决策。设备工作记录记录园区数字化物联网设施工作状态，对园区智能化运行进行运维辅助及状态监管。园区农资进销存系统通过使用园区农资进销存系统，建立园区农资用品的追溯体系，实现农资的来源可追，过程可溯，去向可查，进行全方位监控，做到供应链智能化管理，并辅助园区生产经营的全方位管理，科学安全经营生产。供应商管理对对农资供应商进行管理，包括供应商公司名称、地址、负责人、联系电话、经营范围等。仓库管理对园区仓库进行管理，包括仓库名称、管理员、手机号码、仓库的位置、备注信息等。商品管理对农资商品进行管理，包括商品名称、商品类型、供应商、商品码、规格型号、计量单位、社员价、零售价、赊销价、其他价格、描述、图片、经营主体等。入库管理入库管理管理包括：商品名称、进货价、仓库、进货数量、批次号、勾选是否赠送、生产日期、保质期、经营主体、备注信息等。出库管理出库管理包括：商品名称、价格类型、数量、实收金额、应收金额、交易方式、勾选是否社员、仓库（选填）、购买人姓名、购买人电话、备注（选填）、经营主体等。库存管理库存管理包括：商品名称、商品类型、库存数量、库存金额、计量单位、仓库、供应商、经营主体等。库存调拨库存调拨包括“调出商品（选填）”、“商品类型（选填）”、“调出仓库”、“数量”、“调入仓库”、“经营主体（选填）”等。园区电商管理服务系统建设现代农业产业园区电商管理服务系统实现对园区农产品线上营销管理。产品管理对发布到微信小程序的上线农产品进行信息管理，包括发布图片、制定价格、库存数量、信息描述等订单管理对形成订单的农产品进行管理营销活动制定多类型营销活动促单保销量，可通过内容分享，促进营销农产品直播由主播进行直播带货，讲解推荐等园区灯光景观管理系统园区灯光景观管理系统可以对整个园区范围内的景观照明、道路照明和广场照明进行实时开关控制和计划开关灯的预案设置。该方案可依据不同的需求设置平日模式、假日模式和重大节日模式等多种开关灯模式，既能保证在节假日或政府重要活动日开启所有设施，充分展示亮化照明设施营造的艺术效果，又可以在平日时间或夜间城市人流稀少时段关闭耗电照明实施，实现节能照明。远程智能监控：使用电脑、手机、平板等智能终端对景观灯、园区路灯、广场灯以及控制器的工作状态进行远程监控。公园景观照明控制方案支持“四遥”功能。1）遥测，即远程采集回路的开关状态等信息。2）遥控，即远程控制现场灯具的开关状态，包括手动开关、模式开关和预约开关。3）遥信，即远程传输设备运行数据，故障数据、提醒数据、预警数据等信息。4）遥调，即远程对现场设备参数进行调整、设置。场景控制：用户可根据需要预设多种灯光场景，例如平时模式、假日模式和重大节日模式等。重大节日模式可以开启园区所内有的景观亮化以增添气氛，而平时模式则可以仅开启少量的景观灯和路灯以减少能耗。时间方案控制：支持日期时间方案、经纬度时间方案和周时间方案三种时间方案，每种时间方案都配有自定义的场景模式。用户可预设开关灯时间，也可以按照当地的日出日落时间执行开关灯。分区分组控制：可按路段或区域对控制器设备进行分组，对不同的路段或区域进行独立控制。电子地图管理：在电子地理地图上对终端设备进行添加、删除、修改、参数设置和开关灯操作。故障报警：包括白天亮灯、晚上熄灯、设备掉电、接触器故障等异常报警。故障发生时，主动向公园管理人员发送报警信息。园区智慧灯杆在“产业园区”主干道部署智慧灯杆，为园区的管理提供智能化支持。智慧灯杆搭载智能照明、安防监控、广播音柱、无线WIFI、手机充电等智能设备，并通过与各智能设备的联动实现园区的智能化监控、智能化管理、智能化维护等，提升园区的安全性和管理效率。01.智能照明由照明与单灯控制系统组成，通过精细化管控，从而达到对园区照明的节能减排、高效运行和维护的目的。02.安防监控通过在各灯杆上搭载视频监控，以实现对园区安防监控无盲区覆盖。03.广播音柱通过搭载广播音柱，覆盖园区内公共广播，可及时发布突发事件信息，预警广播，保障生产安全。04.无线WIFI通过搭载无线WIFI设备，满足园区内网络通信需求。05.手机充电通过在路灯上集成手机USB充电模块，在应急时为用户提供手机充电服务。园区广播系统园区广播系统设计要求主要满足园区的背景音乐播放、信息广播、广播通知、对讲求助等使用需求。公共广播系统包括总主控设备、音源设备、消防紧急联动设备、广播呼叫设备、周边设备等，通过系统服务器承担整个系统的运行通信，对整个系统进行广播寻呼控制，背景音乐播放控制，支持广播系统数据和音频的传输，支持系统定时播放、终端点播、临时插播、消防紧急广播等系统服务器功能；同时提供高品质的背景音乐，背景音乐包括有CD播放器，数字调谐器，PC播放器等。在园区每个大棚及部分智慧灯杆安装IP网络适配器功放，IP网络适配器通过网络交换机与监控室IP网络广播系统服务器连接，音频IP网络音频解码终端主要对来自服务器的控制信号和音频信号进行实时解码和播放，把数字音频信号转换成模拟音频信号传输给功率放大器，最后传输到前端音箱，由音箱放声。定时定区域定曲播放背景音乐不同分区的网络适配器，通过系统软件设置，可以实现无人值守、设定不同分区播放不同音乐。如：可通过系统设置实现不同时间播放不同的上下班音乐铃声，让员工在休息听到轻松的音乐，不仅可以放松紧张的情绪，并可陶冶情操，大大丰富职员工园区文化生活；终端音频推送功能支持终端推送本地或者媒体库音源到其它IP终端进行远程播放，也可以选择在本地播放，选择性和操作性更加人性化。广播寻呼功能园区广播站可以通过远程话筒对全校进行分区或者全区讲话，寻人启事、广播通知等，紧急情况则可作为引导园区员工迅速撤离现场，做到有序转移等工作。消防报警联动功能园区的背景音乐与消防系统对接，实现消防联动功能，当发生火灾的时候，自动切断背景音乐，优先播放消防广播，可以最大限度的避免人员伤亡及财产损失。多用户管理功能在园区的广播站、监控室、值班室等区域，可同时建立多个管理账户和操作账户，支持管理终端数量、终端功能权限、账户操作权限设置，支持禁用和启用用户功能，方便工作人员进行控制和管理。支持终端触发任务支持消防广播、终端拆卸、终端上线、终端离线、声压检测联动触发，包括短路输出、邮件发送、短信发送、录音、弹窗提示、终端节目播放等功能。移动用户点播管理功能支持手机、平板电脑等通讯设备Web登录管理，可以设置多个移动用户。支持AirPlay播放方式集成AirPlay无线技术，所有支持AirPlay功能的手机、平板等均可无忧接入使用，使其具有不可比拟的简单易用性。双向可视对讲园区可视对接终端，当园区的员工遇到紧急情况时，按下呼叫报警按钮键时，管理控制室可通过IP网络可视化控制台看到可视对讲终端周边情况，实现与对讲人进行可视对讲。智慧园区小程序园区管理者可通过智慧园区小程序实现对园区生产经营综合管理、智慧农业物联网设施的实施监管及控制、进销存管理、电商管理、灯光控制等，便于经营管理者实时对园区信息化进行统一调度决策。智慧园区数字孪生管理系统智慧园区数字孪生管理系统，针对园区提供多层次、多角色、多维度的空间管理解决方案，满足管理多方需求。集成融合物联网技术、AI分析技术、数字孪生技术、大数据分析技术等实现智慧园区未来发展的综合解决方案。从数字管理、物联感知、综合运营等的全方位管理，集成度更高，操作直观、使用人性化，更有效的服务各角色。提高管理质量与效率，降低管理成本、打造智能高效、温馨安全的现场效果，为智慧园区管理，监测赋能。为企业提供强有力的后台运维支撑，帮助企业领导层进行更有效的决策。综合展示将园区产业功能园区的地理信息、园区规划、重点项目、温室大棚等重要对象进行可视化还原，直观的以三维GIS的方式进行呈现。园区业务基于可视化场景，以图标的方式展现园区产业、投资情况、产业配套、产业产量、产业效益、配套服务、产业分布等。智慧大棚对单个大棚的环境数据、生长数据、产量数据、视频数据、农投品数据进行全面实施监测和预警，同时结合大棚的物联网设备实现位置管理与监测控制。远程控制融合园区内所有智能化系统，可对照明设备、卷闸设备、水肥一体化、广播音乐、换风系统、信息发布设备等进行远程启停、发布信息等控制，便于故障维修和日常管理。告警联动可通过平台发出的重要告警信息联动相应的设备或系统进行相应的反应，如发生火警时可联动广播系统、视频监控系统、应急管理系统等作出相应的处理机制，可缩短紧急事件的上报时间，提高紧急事件发生时的应急处理能力。园区大屏显示系统园区大屏显示系统是面向园区运营管理部门的大屏可视化环境，本项目配置2*4mLED显示屏，将园区信息化应用进行综合性展示，园区大屏现实系统具备优秀的大数据显示性能以及多机协同管理机制，支持大屏、多屏、超大分辨率等显示情景。系统支持多种信息员接入，灵活部署，超清无损显现能力，图像降噪处理，色彩还原自然，智能调节亮度，高效节能，超大视角，现实无死角。智慧农业硬件设施温室大棚智能控制器温室智能控制器实现卷膜机、卷帘机、灌溉系统的全自动化监控和管理。根据实际需求，进行远程智能控制和现地自动控制，一般情况下每个温室配置1套智能控制器。设通过对设备所采集的现场生产环境数据与设备设置的最佳生长环境参数比对，进而做出自动化控制决策，即可实现自动生产。如根据土壤湿度进行自动灌溉、根据空气温度开闭卷帘等。通过智能控制器自动调节环控设备使作物始终处于一个最佳生长环境中，实现生产工作的自动化和智能化。本方案中，通过在园区选点布设智能设备进行数据采集，再远程传输数据至云平台，进行数据过程分析、统计分析，最终用户通过现场平板，PC或智能手机即可随时随地实现实时监控、远程控制及智能生产，实现作物生长的精细化管理。温室空气环境、土壤墒情数据采集器通过温室空气环境、土壤墒情数据采集器采集温室大棚空气温度、空气湿度等环境要素，土壤温度、湿度等要素。空气温度湿度数据进行温室通风口调控的依据；通过监测空气湿度来预判病虫害的发病规律和发病时机，进而合理用药；根据光照强度数据可以自动控制遮阳帘电机，既保证温室有效蓄热，又能保证温室内的温度有利于作物生长。土壤温度、湿度等要素，这些要素对于进行精准的农资投放和农事作业有着重要意义。比如通过监测土壤温度，来确定最佳播种时机，从而保证种子出芽率和种苗成活率；通过监测土壤湿度来合理灌溉，保证作物各个时期需水量，进而促进生长。园区户外农业气象站农业九要素全自动气象站，可实时监测园区的气象和墒情变化。包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、风速、风向、降雨量、总辐射、大气压力等室外气象信息。根据种植面积，推荐在种植区每两公里网格内架设1台小型气象站，获取网格化精准气象信息。视频监控视频图像监控为农业生产管理人员提供直观、真实的农作物生长及园区监控场景。在园区内安装视频摄像头，生产管理者在管控中心通过视频可以随时了解园区生产情况、作物的长势，同时可以指导工人的生产。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，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。实际建设推荐对整个园区主路及选定棚区架设视频采集点，其中每个温室内安装2个摄像机，室外根据实际环境在主要干道及重要场所安装摄像机，实现室外无死角化监控。通过分布式布置监控设备实现对整个园区的监控管理，使园区管理人员通过办公室视频画面就能直观的看到每个种植区的作物生长状态及温室的农事活动。温棚卷帘控制通过APP远程或现场控制电机自动使卷帘收放，突破了现有大棚卷帘只能靠人工卷放的难题。通过角度走势控制电机走向，减少人力劳动，提高作物产量，缩短农作物生长周期，提高生产效率。利旧现有温棚卷帘设备，由控制系统和卷帘电机分控器，依据设定条件全自动智能调节和控制大棚卷帘的收放（开启和关闭）。除自动控制部分外，还可通过人工手动控制，也可以远程APP或平台控制。智能水肥一体化智能水肥一体化解决方案利旧园区现有水肥一体化硬件设施，与软件系统进行对接，以农业物联网模块为基础，扩展灌溉控制模块、配肥施肥模块、墒情监测模块、大田环境监测模块、管道监测模块、机井监测控制模块、蓄水池控制模块以及轮灌组控制模块构成，实现：可选手控\程序设定\智能化灌溉控制。分组自动轮灌，反馈阀门状态。实时监测灌溉及管路状态，保证输水管道的安全高效运行，出现管道开裂和堵塞及时报警并提供紧急自动保护措施。实时监测蓄水、液体肥蓄肥及混肥设施的液位，自动