现代化智慧农业解决方案

现代化智慧农业解决方案第一章概述（一）前言在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、二氧化碳浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。随着科学技术的发展，伴随着城镇化改革的进行，在农业生产过程中，越来越多的劳动力被解放出来，劳动力成本不断增加，传统农业无法进一步的发展，也逐渐滞后于社会的发展。因此，对传统农业的要求在不断提高，将先进技术应用于农业将得到广泛推广，智慧农业随之产生。（二）、智慧农业发展现状1、政策方面以建设现代化农业为着力点，以实现农业增效、农民增收为目标，以提高增效为核心，以提高农业产业化水平和增强农业综合生产能力为主线，大力发展特色农业、绿色农业、科技农业，加快推进农业全面发展，努力实现我国农业发展的新跨越。2、技术方面随着物联网技术的不断发展，越来越多的技术应用到农业生产中。目前，远程监控系统、无线传感器监测等技术日趋成熟，并逐步应用到了智慧农业建设中，提高了农业生产的管理效率、提升了农产品的附加值、加快了智慧农业的建设步伐。3、应用方面目前，利用基于云计算核心的GPRS模块，采集农业生产信息，通过云计算中心或短信进行简单设置后即可将任何设备的数据传输到农业云管控平台，并可通过农业云管控平台下发控制指令，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，使农业生产自动化、智能化，并可远程控制。温室大棚在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因此对种植作物生长环境的要求要精确的多。大多数农户加温、浇水、通风等，全凭感觉。人感觉冷了就加温，感觉干了就浇水，感觉闷了就通风，没有科学依据。农业进入信息化时代后，对温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度及光照等农业环境信息的采集也越来越重视。因此，将物联网技术引入温室大棚中来，实现温室种植的高效和精准化管理。（三）需求分析本方案研发的基于云计算核心的物联网智慧农业控制系统将所有控制终端连接到云计算服务器，云计算中心服务器采用多端口、多进程、多线程复合通讯技术，能够支持极大量的终端同时连接，并且能够做到实时数据传输与控制。另一方面，可以通过控制中心对不同的终端设备进行协议设置，云计算服务器会将协议透传给终端设备。1、项目建设是民生所向。目前我国粮食生产实现“十一连增”，农民增收实现“十一连快”。然而在粮食连年丰收的背后，我国农业持续发展的压力明显加大，通过推进农业智能化建设，加快农业发展方式的转变，从依靠拼资源消耗、拼农资投入、拼生态环境的粗放经营，尽快转到注重提高质量和效益的集约经营上来。将推动“物的新农村”和“人的新农村”建设齐头并进。农业已成四化“短板”，推进农业智能化刻不容缓。2、项目建设是行业发展趋势。智慧农业已成为合理利用农业资源、提高农作物产量和品质、降低生产成本、改善生态环境及农业可持续发展的前沿性农业科学研究热点之一。智慧农业技术的引进和应用会给我国农业发展带来新的机遇,为我国推广、应用和发展现代化农业起着示范和推动作用。3、项目建设为国家农业科技规划及相关政策重点支持发展领域。我国政府部门高度重视我国农业的发展，先后出台了一系列政策，全力支持“十二五”期间我国农业的发展，并且明确规定，积极调整支出结构，不断加大投入农业物联网建设，主要包括环境、动植物信息检测，温室农业大棚信息检测和标准化生产监控，精农业中的节水灌溉等应用模式。（四）方案的目的智慧农业发挥在3G网络、云计算技术、物联网技术、全球眼技术等方面的优势，积极响应国家号召，参与智慧农业建设。提供了从科学育种、农作物精细管理、农作物远程控制到食品溯源、农机定位等智慧农业的一系列解决方案。发展智慧农业能够加速提升农业科技水平，进一步增强农产品竞争力,实现高效农业，保护环境、促进农业的可持续发展。第二章系统总体设计（一）系统设计原则本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：1、先进性与适应性系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际众多先进技术与一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统。其功能和配置以能给用户提供舒适。安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。2、经济性与实用性充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济适用。3、可靠性与安全性系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。4、开放性以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，可实现远程控制。5、可扩充性系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。6、追求最优化的系统设备配置在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。7、保留足够的扩展容量该项目设置的控制容量保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。8、提高监管力度与综合管理水平本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合控制，时时动态掌握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。（二）系统结构智慧农业控制系统智慧农业控制系统能够将多达几十万台的控制终端同时连接到云计算中心，可以在同一平台下对多个地区，多个控制点进行集中控制，更能够进行大范围综合计算与综合控制。（三）系统特点1、基于云计算核心Wiscloud智慧农业控制系统基于云计算核心，分组控制与用户不需要自建服务器，不需要固定IP，只要一台能够上网的电脑/平板/手机即可通过云计算平台对多个地区的多个终端进行控制，所有数据记录在云计算数据中心，数据永不丢失，可以方便的进行历史数据查询与分析。2、最强的控制能力Wiscloud智慧农业控制系统终端主机具有5个485及232通道以及12个专用扩展通道，核心系统支持线程模式，可同时采集多个通道的数据，通过扩展通道可以扩展大量的采集模块，通过云计算中心能够对每个扩展模块的控制通道进行采集控制，单个终端主机可扩展至多达4096个A/D通道，1792个IO，1024个RS485接口以及512个12位D/A通道，具有极强的扩展及控制能力。3、无需任何编程Wiscloud智慧农业控制系统终端机采用触摸屏一体化设计，在施工部署时不需要任何的编程，具有完美的模糊控制理念及控制算法，可以将所有输入输出接口进行任意组合控制，并且可以完全脱离云计算中心自动运行，也可以通过云计算中心进行极端复杂的流程控制。4、开放&开放Wiscloud智慧农业控制系统开放所有控制终端、控制模块、云计算平台接口，软件企业可以用自己的软件对智慧农业控制系统进行控制，形成自己的软/硬件自动化控制产品，物联网及自动化控制企业可以将硬件接入到智慧农业控制系统的云计算平台中，通过云计算平台进行实时通讯，实时控制，并可集合大量终端进行综合控制，并能够将历史数据保存到云计算中心。（四）系统功能1、基于云计算平台：拥有自己的云计算中心，无需自建机房和数据中心，可以在手机、平板等任意终端连接到云计算中心，进行高效率的数据运行及运算能力，并可以在云端对所有设备进行设定，实现了随时调用，随时监管，随时控制。2、系统成本低：省去了PLC系统自拉光纤、自架服务器、购买UPS和蓄电池等额外的财力消耗，同时也省下了后期昂贵的系统维护费用。3、控制能力强大：单机可承载1万以上的终端连接数量且运行毫无负担。物联网控制终端主机具有5个485及232通道以及12个专用扩展通道，嵌入式软件开发时采用了线程模式，可同时采集多个通道的数据，通过扩展通道可以扩展大，终端主机能够将扩展模块的数据自动打包上传到云计算中心，也可以通过云计算中心对每个扩展模块的控制通道进行控制，单主机通过扩展可实现多达2048以上通道的数据采集以及控制。4、扩展能力强大，扩展方便快捷：可达到无缝扩展至10万以上的终端连接数量，独自研发的物联网终端设备的透传协议，使后期新增扩展模块时无需重新编程，模块的通用性强，自带输入、输出、485、Mbus、模拟量采集适应用户的新增需求。5、稳定性强：一体化开发的自有系统，直接集成通信模块，信息实时传输、反馈、报警、处理，我们的主机高度集成化，把触摸屏的控制、DTU和主机的处理部分、以及采集部分、下位机通信部分集成一体，任何节点的损坏都不会影响整个系统的运行，运行更加稳定。6、人性化服务：支持地理信息系统，触摸屏终端可随时提供动态数据，提供系统运行的评价指标，提供对运行分析和参数预测所需的各种温度、湿度和流量分配的图表，对同类参数进行分析比较，并可进行人性化参数重置。7、后期运维方便：系统不需要专门维护，一旦发生故障，根本不需像老式系统那样等待专业人员现场编程调试，只需请电工按照操作要求重新安装备选模块即可，傻瓜式操作，方便快捷，时效性高。8、兼容性强：能兼容并学习市面上几乎所有品牌的热表、压力表等设备的协议，进行远程操作，无需配备指定设备，利于厂家控制设备成本。9、服务持久：智慧农业管控系统将与公司系统同步升级。第四章智慧农业解决方案智慧云谷基于云计算核心的物联网技术的智慧农业，是指充分利用各类iWiscloud无线传感器和先进设备，实现现代农业生产的实时监控、精准管理、溯源管理、远程控制和农业信息知识支撑的农业综合智能信息化解决方案。以开发利用基于云计算核心的智慧农业控制系统为主导，对气候、土壤、水质等环境数据的分析研判，系统规划园区分布、合理选配农产品种，科学指导生态轮作。智慧农业建设主要包括环境、植物信息检测，温室、农业大棚信息检测和标准化生产监控，精准农业中的节水灌溉等应用模式，例如农作物生长情况、病虫害情况、土地灌溉情况、土壤空气变更等环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量等信息的监测。第五章智慧云谷智慧温室管控系统功能描述在这列举智慧温室大棚的解决方案，智慧温室大棚控制可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。大棚监控及智能控制解决方案是通过光照、温湿度、二氧化碳等iWiscloud无线传感器，实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。智慧云谷基于云计算核心的温室控制系统采用无线传感器网络技术、基于云计算平台的数据存储与分析,嵌入式技术和传感器技术相结合的方式，精准采集温室内部环境的各项指标，驱动相应执行器件，如风扇、加湿器、加热器，平稳控制温室内部环境的变化。实现了如下12项功能：（一）空气温湿度监测功能工作人员可根据智能温湿度传感器，实时监测温室内部