物联网智慧农业系统集成和应用（初级）课件 任务三 设计智慧农业方案

设计智慧农业系统任务三设计智慧农业方案CONTENTS目录任务描述01任务分析02任务实施03知识链接04思考与练习05任务描述基于现代农业大棚应用场景，设计一个典型农业物联网系统，系统通过传感器实时采集室内温度和土壤温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等环境参数，经由无线信号收发模块传输数据，根据用户需求，实现对大棚的远程智能控制。该系统还可推广到园林园艺、畜牧养殖等相关农业领域，为实现对环境进行自动控制、智能管理，对农业综合生态信息自动监测提供科学依据。本任务主要目的是掌握如何分析典型农业物联网项目需求，掌握编写项目需求分析报告、总体设计方案。01任务分析设计一个智慧农业方案，首先需要进行需求分析，需求是多层次的，包括功能需求，用户需求和系统需求，这3个不同层次的需求从目标到具体，从整体到局部，从概念到细节，具体设计部分包括硬件设计、软件设计两个部分，最后要编制需求分析报告和系统设计方案书。另外在编写响应文档过程中，需要绘制功能框图、思维图、流程图等，一般采用OfficeVisio软件进行绘制。02任务实施03典型农业物联网项目需求分析任务实施03设计的系统所实现的功能如下：（1）实时监测功能。通过底层采集节点实时采集温室里的环境参数，将数据通过无线网络传输给服务器，以直观的图表方式显示并提供报警信息，同时安装视频监控系统对农业环境和农作物生长进行观察。（2）多种控制方式。系统将采集到的数据进行分析，当数据超出预先设定的值时便进行自动调节和控制；或采取手动的方式对电磁阀和风扇进行控制。（3）数据查询与警告功能。系统可以实时查询温室内的各项环境参数、历史数据，分析农作物生长环境变化趋势，作出正确的农业生产决策。警告功能可预先设定适合农作物生长条件传感器数据的上限值和下限值，当某个数据超出范围值时，系统会提示警告信息及远程短信通知。（4）远程查询与控制功能。系统可以通过手机连接到灌溉控制器，用手机方便地查看温室的各项环境数据以及能够方便地远程控制各个中断控制节点的工作。任务实施03

农业物联网系统分为三个层次，分别为信息感知层、信息传输层和应用层，整体框架如图所示。信息感知层的硬件设施主要为各种传感器设备，信息网络节点等，主要负责对大棚内作物信息的采集；信息传输层为信息采集卡，无线MESH网络，负责采集到对信息的传输；应用层为控制器和执行器，只要负责对数据的云端呈现以及结果的反馈等。任务实施03因农业环境特殊性和系统经济性，设备连接采用有线传输和无线传输相结合方式。传感器数据通过有线连接传至网络节点，网络节点通过无线MESH网络传至控制器，控制器与云平台通过网络连接；数据处理分析后，结果通过有线方式由网络节点传至执行器进行工作。根据三层结构可以绘制网络拓扑结构，如图所示任务实施032.农业物联网系统硬件设计

系统硬件部分的主要作用是通过传感器采集农田信息和通过数据采集节点将数据发送到云端服务器。在本系统中，所需要采集的数据包括农业种植环境的温度、光照、CO₂浓度、土壤湿度以及空气湿度。因此，本系统的硬件连线图如下图所示。主要包括测量温度、光照、CO₂浓度、土壤湿度以及空气湿度所对应的传感器，网络节点，无线MESH模块，网关等。任务实施033.农业物联网系统软件设计

农业物联网系统软件部分主要包括信息采集、数据传输、数据处理三部分。信息采集部分可以将传感器采集的信息发送到信息采集节点；数据传输部分负责将信息打包传输到控制器和服务器，然后由控制器和服务器进行数据处理。数据处理之后还涉及到数据下行传输，对执行器发命令。因此，本系统软件架构如图所示。任务实施034.项目需求分析报告编写

需求分析是指理解用户需求，就系统功能与客户达成一致，估计系统风险和评估项目代价，最终形成开发计划的一个复杂过程。

需求分析阶段的工作,可以分为四个方面:问题识别,分析与综合,制订规格说明,评审.任务实施03项目需求分析书基本编制要求

农业物联网工程需求说明书的编制应遵循以下要求：正确描述需要做的工作项目说明必须包括项目外部约束条件规格说明必须容许不完备性并允许扩充说明书必须明确用户具体需求，并给出用户需求报告用户需求报告以业务流程为主线，以需求分析任务为中心，功能、性能、接口、设计约束为基本点规格说明书以用户需求报告为基本，按照规定的格式编制需求说明书任务实施035.农业物联网项目总体设计方案编写

总体方案设计主要是指在系统分析的基础上，指根据可行性论证和用户需求对整个系统的划分（子系统）、机器设备（包括软、硬设备）的配置、数据的存贮规模以及整个系统实现规划等方面进行合理的安排，从而实现对系统进行整体设计，为系统确定整体框架结构。总体方案设计书基本编制要求先进性实用性要求标准化要求可靠性要求可维护性要求可扩展性要求成熟性原则系统安全性原则系统易用性和友好性原则兼容性原则知识链接

图1-3504Visio画图软件使用 OfficeVisio是office软件系列中的负责绘制流程图和示意图的软件，是一款便于IT和商务人员就复杂信息、系统和流程进行可视化处理、分析和交流的软件。使用具有专业外观的OfficeVisio图表，可以促进对系统和流程的了解，深入了解复杂信息并利用这些知识做出更好的业务决策。创建模板绘制窗口知识链接

图1-3504图1-43三种基本结构

三种基本结构流程图标准符号知识链接

图1-3504

流程图标准符号知识链接

图1-3504农业物联网应用范围 物联网技术在现代农业领域的应用很多,如农业生产环境信息的监测与调控,农产品质量的安全溯源,动、植物的远程诊断,农业信息化,农业大棚标准化生产监控,农业自动化节水灌溉等。农业生产环境信息监测与调控

农业大棚、养殖池及养殖场内设置了温度、湿度、pH值、CO₂浓度等无线传感器及其他智能控制系统,这些系统利用无线传感器网络实时监测温度、湿度等变化来获得作物、动物生长的最佳条件,为大棚、养殖场精确调控参数提供科学依据。知识链接

图1-3504农产品质量安全溯源 农产品质量安全事关人民健康和生命安全,事关经济发展和社会稳定,为品的质量安全和溯源已成为农产品生产中一个广受关注的热点。农业生产应用联网技术可加强对农产品整个生产流程的监管,将食品安全隐患降至最低,为品安全保驾护航。知识链接

图1-3504农业信息化 农业生产智能管理系统在各个农作物领域应用传感器,比如土壤水肥含量传感器、动物养殖芯片、农产品质量追溯标签、农村社区动态监控等,自动采集数据,为生产者的科学预测和管理提供依据。知识链接

图1-3504动、植物远程诊断 农村偏远山区普遍存在种养殖分散、作物病虫害及畜禽病害发生频繁、基层植保及畜牧专家队伍少、现场诊治不方便等问题,而物联网技术的出现可解决上述难题。知识链接

图1-3504农产品储运 在农产品的储运过程中,储运环境(温度、湿度等)与农产品的品质变化出切相关。研究表明:我国水果、蔬菜等农副产品在采摘、运输、储存等物流坏上的损失率为25%~30%,而发达国家的果、