果園土壤墑情監測與自動化控制系統

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一、建設必要性

農業大數據發展已經具備良好建礎和現實條件。農業是大數據產生和應用生要領域之一，是大數據發展的重要組成部分。農業數據歷史長、數量大、類型多，但長期底數不清、核心數據缺失，數據質量不高，共享開放不足、開發利用不夠等問題，無法滿足農業發展需要。移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等新一代技術 的快速發展，各種類型海量數據快速形成，發展農業大數據具備 良好的基礎和現實條件，為解決農業大數據發展面臨的困難和問題提供了有效途徑，逐漸成為農業生產的定位儀、農業市場的導航燈和噥業管理的指揮棒。

二、核心價值體現

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智慧農業是指集物聯網、互聯網、云計算、AI等多方位技術為一體，依托部署在農業生產現場的各種傳感器節點而實現的對農業生產環境的智能感知、智能預警、智能分析、智能決策、專家在線指導等的新興科技理論。它可以為農業生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。

將數據（大數據、云計算、音視頻）互聯（物聯網、互聯網、移動互聯網、4G、WIFI），使應用（線下應用、線上應用）全線打通、讓農產品科學種植管理，同時把生態旅游（旅游、科教、農場）及專家智慧與知識體系運用到傳統農業。最終使傳統農業更具有“智慧”，讓數據發揮價值，讓決策更科學。

三、建設目標

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“智慧農業”作為“智慧產業”不可分割的有機組成，其發展對推動農業生產方式的轉變和農業產業結構的調整,促進現代農業系統各環節的高效、智慧運轉，提高農產品的市場競爭力，實現生態、綠色、健康、可持續的新型城鄉建設具有十分重要的意義。

本智慧大棚綜合監管平臺目標是：

1. 實現大棚 “數字化，自動化，智能化”，形成“云端管理，自動報警，遠程查看”的物聯網高效監管模式。

2. 實現遠程監測大棚室外氣象實時 雨量、風速，光照,電腦，手機小程序上能查看現場氣象數據。

3. 實現平臺智能判斷雨量大小，風速大小，自動控制卷簾，天窗，塑料雨棚自動關閉。

4. 實現平臺遠程控制卷簾，天窗，塑料雨棚打開。

5. 實現遠程監測室內 空氣溫濕度，水質:PH, ODO, 水溫。

6. 實現平臺智能識別大棚內溫度，自動控制天窗、風機換風，當棚內溫度合適時自動關閉。

7. 實現大屏實時展示。

四、建設框架

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在農業的主要應用領域包括以下幾個方面：

1) 農業生態環境管理：光照，大氣、水質、氣象等。全面監測、精準控制。

2) 生產過程管理：設施種植業、設施養殖業（畜禽和水產等）、精準農業等。提高 整個生產過程的精準化監測、智能化決策、科學化管理和調控，是農業信息化的緊迫任務。

3) 農業資源管理：土地資源、水資源、農業生物資源、生產資料等。我國農業資源緊缺、生態環境與生物多樣性退化，要摸清家底基礎上，進一步優化配置、合理幵發，實現農業高產量，節能效的可持續展。

4) 產品與食品安全管理大數據：產地環境、產業鏈管理、產前產中產后、儲藏加工、市場流通領域 物供應涯與溯源系統等。

5) 農業裝備與設施監控：設備和實施工況監控、遠程診斷、服務調度等。農業環境與資源、農業生產過程、農業產品安全、農業市場和消費的監測預警等很關鍵。

6) 各種科研活動產生的大數據，如大量遙感數據，包括空間與地面數據；大量的生物實驗數據，如基因圖譜、大規模測序、農業是因組數據、大分子與藥物設計等。

7) 各個農場每年的農資采購品種、供應商、規劃、數量、價格、使用情況。

8) 農場信息包括農場規模，規劃、農機農具信息，從業人員基本信息，周邊環境場所信息，安全投入信息等。

9) 農作物信息各個農場農作物生長周期、生長模型的操作流程、種植規范、適宜環境、病蟲害防治，預計產量、投入成本的信息化。

10) 專家庫與專家知識庫、專家入駐服務于農戶，以科技指導生產。

11) 農場區域、農作物、農機農具監控信息

智慧農業綜合監管平臺實現產銷閉環，線上商城提供，價格監測，宣傳產品，吸引客戶，從而產生訂單，產前由平臺指揮調度生產，產中通過智慧種植，聯合系統，形成生長模型監管高產高效，產后產品溯源，提高整個流程的效率，以及售后服務，提高消費滿意度，從而形成更多的訂單，最終形成一個產銷閉環，實現可持續發展。

五、數據建設

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六、網絡建設

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智慧監控設備架構基于物聯網理念，實現現場數據實時聯網，并結合了“多端顯示”的思想，監測硬件設備作為前端，24小時不停電監測現場環境數據，包括大棚、機械，土壤，水質，蟲情，水質，氣象，水肥，無人機，溫濕度，視頻等數據，并通過wifi,網口，5G/4G /NB-iot/zigBee等數據鏈路往云平臺上傳數據；智慧農業監測站監測環境參數不利于環境生長時，自動采取解決措施(也可通過手機端與電腦端強制采取相應的措施)，如光照不足，自動打開日熾燈補光照；CO2不足，自動充氣；溫度過低，自動開啟空調；當大棚溫度過高，自動打開卷簾機；土壤濕度不足，自動控制水閥噴水；同時接入視頻監控，實現監測數據與數據融合，燈光控制，供水控制，控制規則可定制，參數可配。

綜合監管平臺的物聯網系統24小時全天侯實時，接收、保存，下載、圖表顯示、智能分析、智能告警提醒(支持5路，短信，電話，微信)，用戶可以通過微信公眾號端，小程序，電腦端，大液晶電視屏都可以直觀查看實時數據，歷史數據，數據變化趨勢，規律等。最終形成“云端管理，自動報警，遠程查看”的物聯網高效監管模式。

七、平臺建設

1. 物聯網感知與智慧控制平臺

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智慧農業監測能夠統計出作物生長對溫、濕、光、土壤的需求規律，提供精準的科研實驗數據；通過智能分析與聯動控制功能，能夠及時精確地滿足植物生長對環境和養分等各項指標的要求，達到大幅增產的目的；通過光照和溫度的智能分析尋優與精確調控，使植物的生長*遵循人工調節等，達到優質生產之目的。

智慧農業監測站產品為提搞農產品產量與質量而生，為更高效，更方便快捷地從事農業生產，釋放農業勞動力而生。智慧農業監測站產品通過實時監測農產品生長環境，自動保持與改善農產品生長環境，從而滿足農業生產的需求。 依托部署在農業生產現場的各種傳感器節點而實現的對農業生產環境的智能感知、智能預警、智能分析、智能決策、專家在線指導等的新興科技理論。它可以為農業生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。

1) 功能特點

智慧農業監測站采用嵌入式技術，可用于測量風速、風向、氣溫、氣濕、氣壓、全輻射、雨量、蒸發、土壤溫度、土壤水份、土壤養分等各類氣象數據。系統采用模塊化設計，可根據用戶需要（測量的氣象要素）靈活增加或減少相應的模塊和傳感器，任意組合，方便、快捷地滿足各類用戶的需求。 該系統自帶顯示、自動保存、實時時鐘、數據通訊等功能，具有技術*，測量精度高，數據容量大，遙測距離遠，可靠性高的優點。可應用于氣象、農業、林業、環境、大中專院校、科研機構或組網于機場、交通運輸、軍事、水文、極地考察等諸多領域方面氣象研究，并適合于野外科研試驗應用。

●通過聯動空調，水閥，風機，可自動保持與改善農產品生長環境；

●氣象觀測支架整體采用碳鋼工藝，具有良好的防腐蝕性，可長期運行于各種惡劣的室外環境，適應各種復雜天氣；

●系統具有多種供電方式，交直流兩用或配太陽能電池供電；

●用于對風速、風向、雨量、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、大氣壓力等氣象要素進行全天候現場監測。可以通過專業配套的數據采集通訊線與計算機進行連接，將數據傳輸到氣象計算機氣象數據庫中，用于統計分析和處理；

●由氣象傳感器、氣象數據記錄儀、電源系統、野外防護箱和不銹鋼支架等部分構成。風速、風向、雨量、大氣壓力等傳感器為氣象專用傳感器，具有高精度高可靠性的特點。氣象數據記錄儀具有氣象數據采集、氣象數據定時存儲、參數設定、友好的軟件人機界面和標準通信功能，圖形數據顯示，有線通訊方式，在Windows2000 以上系統環境即可運行,存儲數據，數據存儲格式為EXCEL標準格式，可生成氣象數據圖表，供其它軟件調用；

●有線傳輸方式：通過標準USB/RS485通訊接口，與監測中心PC機有線連接；

●無線傳輸方式：可通過WIFI/網線/GPRS/NB/LTE無線傳輸；

●安裝支架高度為3m，規范地安裝氣象傳感器；

●可靠的三防設計，防護級別達到IP65級，完善的防雷擊、抗干擾等保護措施；

●工作溫度為-30℃~80℃，工作濕度0~1百%，抗風等級：≤75m/s；

●可以配套多種戶內戶外型顯示屏，顯示屏可選單色、雙色、全彩屏；

●支持接入阿里云iot物聯網平臺。

●云端管理

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設備通過4G/網絡寬帶/wif等多種方向接入平臺，實現云端管理

●遠程查看

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●自動預警

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八、果園土壤墑情監測與自動化控制系統部分相關案例

（一）湛江市坡頭區國家現代農業產業園對蝦產業--氣象站

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（二）廣西貴港市漁米之鄉東津大棚基地

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蔬菜大棚區監測空氣溫濕度，土壤溫度度

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鮮花區監測溫濕度+CO2

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鮮花區照明聯動