1、智慧農業解決方案前言3方案整體示意圖5方案概述6系統功能總體描述8網絡傳輸平臺設備配置清單9信息精準采集11數據可靠傳輸12智能遠程控制14"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。業內專家認為，物聯網一方面可以提高經濟效益，大大節約成本；另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。目前，美國、歐盟、中國等都在投入巨資深入研究探索物聯網。我國也正在高度重視物聯網的研究，工業和信息化部會同有關部門，在新一代信息技術方面正在開展研究，以形成支持新一代信息技術發展的政策措施。我國是一個農業大國，又是一個自然災害多發的國家，農作物種植在全國范圍內都非常廣泛，農作物病蟲害防

2、治工作的好壞、及時與否對于農作物的產量、質量影響至關重要。農作物出現病蟲害時能夠及時診斷對于農業生產具有重要的指導意義，而農業專家又相對匱乏，不能夠做到在災害發生時及時出現在現場，因此農作物無線遠程監控產品在農業領域就有了用武之地。農業信息化，智慧化是國民經濟和社會信息化的重要組成部分，是農業發展的必然階段，是新時期農業和農村發展的一項重要任務，是實現國民生計的大事。以農業信息化帶動農業現代化，對于促進國民經濟和社會持續、協調發展具有重大意義。進一步加強農業信息化建設，通過信息技術改造傳統農業、裝備現代農業，通過信息服務實現小農戶生產與大市場的對接，已經成為農業發展的一項重要任務。農業物聯網建

3、設主要包括環境、植物信息檢測，溫室、農業大棚信息檢測和標準化生產監控，精準農業中的節水灌溉等應用模式，例如農作物生長情況、病蟲害情況、土地灌溉情況、土壤空氣變更等環境狀況以及大面積的地表檢測，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等信息的監測。智能農業控制通過實時采集農業大棚內溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環境參數，自動開啟或者關閉指定設備。可以根據用戶需求，隨時進行處理，為農業生態信息自動監測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據。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

4、度、土壤含水量、二氧化碳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）。方案概述本方案針對智能農業大棚，采用目前先進的無線傳感技術，ZigBee技術，WiFi技術，無線智能控制終端和控制軟件等，分為三個組成部分：無線傳感器網絡，光載無線WiFi傳輸，智能控制系統。無線傳感器網絡采用適合物聯網應用的ZigBee傳感器件，以達到無線，低功耗，自適應組網等要求。光載無線WiFi傳輸系統采用飛瑞敖電子科技有限公司自行研發和生產的光載無線交換機，配合遠端天線模塊，通過模擬光纖傳輸WiFi信號，達到安全，可靠，遠距離覆蓋的目的。智能控制系統通過采用智能控制終端（如無線智

5、能電源插座，無線智能水泵等），配合控制中心的智能控制軟件，對遠端采集的各種信號進行分析和匯總，自動控制和開啟相關設備，對農作物的生長環境進行精確調節，以達到智能，自控，高效，高產的目的。通過實施本方案，智能化農業大棚將具備如下功能：1）空氣溫濕度監測功能：系統可根據配置的溫濕度無線傳感器，實時監測大棚內部空氣的溫度和濕度。2) 土壤濕度監測功能：配有土壤濕度無線傳感器，實時監測溫室內部土壤的濕度。3) 光照度監測功能：采用光敏無線傳感器來實現對溫室內部光照情況的檢測，實時性強。4) 安防監測功能：采用無線入侵探測器，啟動后當溫室里面有人出現時，探測器便向主控中心發送信號，同時啟動光報警。5)

6、視頻監測功能：通過部署無線WiFi攝像頭實時捕獲大棚內部的畫面，通過光載無線交換機傳輸給網關處理。用戶既可以在控制中心的顯示器上看到溫室內部的實時畫面，又可以通過PC機遠程訪問的方式來觀看溫室內部的實時畫面。6) 促進植物光合作用功能：植物光合作用需要光照和二氧化碳。當光照度達到系統設定值時，系統會自動開啟風扇加強通風，為植物提供充足的二氧化碳。7) 空氣加濕功能：如果溫室內空氣濕度小于設定值，系統會啟動加濕器，達到設定值后便停止加濕。8) 土壤加濕功能：當土壤濕度低于設定值時，系統便啟動噴淋裝置來噴水，直到濕度達到設定值為止。9) 環境升溫功能：當溫室內溫度低于設定值時，系統便啟動加熱器來升

7、溫，直到溫度達到設定值為止。10) 局域網遠程訪問與控制功能：物聯網通過網關加入局域網。這樣用戶便可以使用PC機訪問物聯網數據，通過操作界面遠程控制溫室內的執行器件，維護系統穩定。11) GPRS/3G網絡訪問功能：物聯網通過無線網關接入GPRS或者3G網絡。用戶便可以手機來訪問物聯網數據，了解大棚內部環境的各項數據指標(溫度、濕度、光照度和安防信息)。12) 控制參數設定及瀏覽：對所要實現自動控制的參數(溫度、濕度、光照度等)進行設置，以滿足自動控制的要求。用戶既可以直接操作網關界面上的按鈕來完成系統平衡參數的設置，又可以通過PC機或手機遠程訪的方式完成參數的設置。13) 顯示實時數據曲線：

8、實時趨勢數據曲線可將系統采集到的大棚內的數據以實時變化曲線的形式顯示出來，便于觀察系統某時間段內整體的檢測狀況。14）顯示歷史數據曲線：可顯示出大棚內各測量參數的日、月、年參數變化曲線，根據該曲線可合理的設置參數，可分析環境的變化對植物生長的影響。（1）溫室災害性氣候無線預警：通過密集分布的ZigBee無線溫度，濕度，光照度，CO2等傳感器，定期實時采集大棚內和土壤的溫濕度，棚內光照度，空氣中的CO2含量等數據，并將數據實施通過WIFI傳輸到控制中心。控制中心的軟件中已經預設各種數據的臨界范圍值，一旦某個參數超出范圍，系統將發出預警信號，通過聲光裝置進行報警，同時也可以發出控制指令，啟動智能插

9、座令各種設施如加溫器，加濕器，進/排氣扇，遮陽棚，噴淋器等進行工作，用以對抗西部地區常見的低溫，干旱，光照度過強，晝夜溫差大等氣候影響。（2）溫室節水高效滴灌控制：采用土壤濕度傳感器對土壤的濕度進行實時監測并將數據上傳到控制中心，一旦土壤濕度低于預設值，系統將發出指令啟動噴淋滴灌系統，做到精準控制；當土壤濕度回復到農作物生長的正常值之后，系統又可發出指令讓噴淋滴灌系統停止工作，以最大限度地達到高效滴灌，節約用水的目的。（3）分布式日光溫室群監測：通過在每個大棚中部署光照度傳感器以及CO2濃度傳感器，并將數據匯集到控制中心，實現集群式的光照度和CO2環境數據采集和控制。通過手動或者自動控制遮陽棚

10、，進/排氣扇的啟動和關閉，可以有效地成片控制溫室大棚內的光照度和空氣，以達到農作物最為適宜的光照和CO2濃度。（4）專家遠程生產指導：通過無線傳感器收集了大棚中農作物的實時生長環境參數：溫度、濕度、光照強度等。這些環境實時信息，通過網絡傳輸到中心控制室并保存在數據庫中，可以隨時供專家系統軟件調用分析。同時，系統軟件中還預置了專家經驗數據庫，給出了各種參數值的范圍和理想值，以及針對各種問題的指導意見和解決問題的詳細操作指導。另外，用戶可以在大棚現場通過手機拍照，將圖片通過WiFi上網直接發送給專家進行診斷。部署在現場的無線視頻頭也可以提供實時的大棚內農作物的生長態勢照片及視頻圖像，通過系統傳輸并

11、存儲在控制中心，隨時供專家調用和分析，實現遠程指導。按照一個標準的農業大棚（單體大棚）的尺寸150m*10m*6m（長*寬*高），要實現無縫的無線WIFI覆蓋，飛瑞敖建議采用如下的覆蓋方式，即用4個AP覆蓋1個大棚，覆蓋半徑大約為18米，802.11b所能支持的最大速率可以達到11Mbit/s，而802.11g在此覆蓋距離下速率可以達到48Mbit/s。本項目按照5個標準大棚來進行配置，設備組網如下圖所示。按五個標準大棚的設備配置清單：設備清單及技術參數序系統系統設數單主要技術參數號名稱備名稱量位1物聯網工主機箱3臺支持射頻交換和信道重構程信息平支持遠距離傳輸，即一組本地WiFi無線信號源通過

12、模擬臺套件光纖分到遠端天線，模擬光纖傳輸距200-3000米信號箱3臺支持802.11b/g本地化管理，即本地可對所有wifi信號集中和統一管理實現可管、可控、可測維護性高,AP數量可更改，可擴展遠端射20臺頻單元交換機3臺背板帶寬:1.6Gbps;端口描述：8個10/100M自適應RJ45端口包轉發率:10Mbps:14800pps100Mbps:148800pps傳輸模式:全雙工/半雙工自適應網絡標準:IEEE802.3,IEEE802.3u,IEEE802.3x工作電壓：9VDC光載無1套信息平臺射頻參數管理和控制，頻道設置，安全密碼設置，網段管理，無線網絡線網絡管理，信號強度和防干擾管

13、理，接入設置管理，射頻交換管理可實管理軟現光載無線傳輸鏈路按需選擇件無線傳感器網絡由具備各種感知功能的ZigBee無線傳感器，ZigBee中心節點，ZigBee無線網關（轉WiFi）等組成，主要負責大棚內部光照、溫度、濕度和土壤含水量等數據的采集和控制命令的轉發。傳感器的數據上傳通過Zigbee通信方式發送模塊傳送到Zigbee中心節點上，省去了通訊線纜的部署工作。ZigBee中心節點再經過ZigBee網關將傳感器采集到的數據上傳到WiFi遠端天線模塊，通過光纖將數據傳回中心控制室的光載無線交換機，進入本地的控制和管理局域網。用戶可以通過有線網絡/無線網絡訪問系統業務平臺，實時監測大棚現場的傳

14、感器參數，控制大棚現場的相關設備。ZigBee模式具有部署靈活、功耗極低、擴展方便等優點。無線溫濕度傳感器無線光照度傳感器無線土壤溫度傳感器無線土壤濕度傳感器無線光照度傳感器數據傳輸包括通過ZigBee網關采集到的大棚內各種數據如空氣溫度，濕度，土壤溫度，濕度，棚內光照度，以及通過無線視頻頭捕獲的大棚內照片截圖和視頻圖像等，這些信息將通過ZigBee無線網關轉換成WiFi信號，通過無線的方式發送到飛瑞敖光載無線交換機的遠端天線模塊，進而通過光纖傳輸到中心控制室，通過光載交換機進入本地有線局域網，實現信息的上傳。另外，系統自動產生的控制命令以及人工發出的控制命令，如自動開啟加溫器/加濕機，自動開

15、啟遮光/透光卷簾，自動開啟土壤噴淋系統等。這些指令也通過光載交換機+ZigBee網關進行傳輸并準確下發到基于ZigBee組網的各個智能控制終端（如無線智能電源插座，無線智能電磁閥等），進而實現大棚的自動控制和智能化。光載無線交換機是由廣州飛瑞敖電子科技有限公司與北京郵電大學聯合研發的第三代WiFi網絡交換機。該產品將WiFi信號的產生、處理集中于內部（中央機房），以光纖實現大范圍（200到5000米）分布，通過遠端天線完成信號覆蓋及雙向傳輸。該產品可混合傳輸WiFi與2G3G4G以及其他無線信號，可為使用者節省大量的無線網絡建設投資，避免重復施工，并極大地提高網絡建設速度。無線信號源本地化的優勢光載無線交換機典型應用組網智能遠程自動控制系統主要由一體化控制平臺與軟