農業物聯網監控及智能控制解決方案

一、背景情況

物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮，物聯網技術被譽為全球一個新的經濟增長點，國家和政府部分非常重視物聯網產業的發展，新華社報道，在各省啟動的十二五規劃中，有23個省份將物聯網作為重要發展目標。

物聯網（TheInternetofthings）是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、二維碼等信息感知設備，按約定的協議連接起來，通過有線或無線網絡進行信息交換和通信，以實現智能化識別、數據采集、智能控制、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網技術在農業中的應用，既能改變粗放的農業經營管理方式，也能提高動植物疫情疫病防控能力，確保農產品質量安全，引領現代農業發展。

二、需求分析

根據建三江前進農場農業信息化需求，經過討論分析主要有以下具體需求：一方面是水稻育秧大棚、農田灌溉及糧食存儲的自動監控和智能控制；第二是面向農戶提供農業技術服務的農業信息服務平臺；三是通過語音、短信、彩信等多種通信方式的農業專家熱線；四是提供農商在線貿易服務平臺。

1、水稻育秧大棚監控及智能控制

目前，建三江前進農場主要種植水稻，在每年的春天需要提前在大棚內進行水稻育秧，水稻育秧對溫度、濕度、光照、通風、灌溉等都有嚴格的要求，以往都是通過人工憑經驗來操作。不僅效率低，并且精確度不夠。

通過傳感器對大棚環境指標各項數據的采集，統一集中到數據存儲平臺，一方面可以全面掌握每個大棚的環境情況，二是可以通過高清視頻查看秧苗的具體發育情況，三是可以通過閾值設置，實現自動通風、光照、灌溉等自動化管理。

2、農業信息化服務平臺

主要是為農戶提供豐富的信息內容和服務，包括了農業法規、農產品交易、勞務信息、價格查詢、農業科技、市場動態、氣象信息等。

3、農業專家服務熱線

主要是為農場和農戶之間搭建溝通的橋梁，農戶可以通過熱線電話、彩信、短信的方式，在農業生產方面遇到的問題來求助于農業專家，同時可以通過這些通信手段獲得及時的農業生產信息。

4、農商在線貿易服務平臺

主要是服務用農戶，提供農產品的網上宣傳、推廣，網上在線實物展示、交易撮合服務等。

三、諾基亞西門子公司技術實現方案

（一）大棚監控及智能控制

1、概述
水稻育秧大棚監控及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農作物溫室內的溫度，濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環境參數進行實時采集，自動開啟或者關閉指定設備(如遠程控制澆灌、開關卷簾等)。同時在溫室現場布置攝像頭等監控設備，實時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G手機，隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據和控制遠程智能調節指定設備。

2、系統架構設計
（1）總體架構
系統的總體架構分為傳感信息采集、視頻監控、智能分析和遠程控制四部分。

（2）技術架構

（3）系統組成

數據采集系統。主要負責溫室內部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數據的采集和控制。數據傳感器的上傳采用ZigBee和Rs485兩種模式。根據傳輸方式的不同，溫室現場部署分為無線版和有線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊將傳感器的數值傳送到zigBee節點上；有線版采用電纜方式將數據傳送到Rs485節點上。無線版具有部署靈活，擴展方便等優點；有線版具有高速部署，數據穩定等優點。

視頻采集系統。該系統采用高精度網絡攝像機，系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關標準。
控制系統。該系統主要由控制設備和相應的繼電器控制電路組成，通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備，包括：噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風機等空氣調節系統等。
無線傳輸系統。該系統主要將設備采集到的數據，通過3G網絡傳送到服務器上，在傳輸協議上支持IPv4現網協議及下一代互聯網IPv6協議。
數據處理系統。該系統負責對采集的數據進行存儲和信息處理，為用戶提供分析和決策依據，用戶可隨時隨地通過電腦和手機等終端進行查詢。

（4）網絡拓撲
系統在網絡方面采取了多種制式，遠程通訊采用3G無線網絡，近距離傳輸采取無線ZigBee模式和有線Rs485模式相結合，保證網絡系統的穩定運行。