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智慧農業物聯網解決方案

2019/4/28 15:36:17

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  • 關鍵詞: 智慧農業 云平臺 物聯網
  • 摘要:搭建物聯網云平臺實現農業生產中中的環境監測和設備控制問題,促進農業自動化和智能化.

一、方案背景

        隨著國家層面對土地集約化經營程度的不斷加深,物聯網概念在農業生產管理環節內的不斷深入,規模化、科學化、數據化的種植方式已經愈發成為行業趨勢。對于傳統大規模種植而言,大量人力投入、工作效率低下、過多的資源浪費以及不可避免的人為誤差與安全隱患已經成為傳統種植模式的顯著弊端,已經成為農業發展進程中的絆腳石。

       為了實現能耗的降低,科學的種植,系統化、規模化的精細化管理,建立一個生產與管理的快速信息通道,建立統一化的綜合管控平臺尤為關鍵。通過實時掌握植物的生長環境信息,建立種植過程中的大數據庫。通過實時采集農業生產過程中的溫度、濕度、土壤水分、土壤溫度、土壤肥力等基礎數據,從而根據不同農作物、不同生長周期內所需各種良好條件制定出科學有效的措施。從而保證在最小資源使用的情況下,對作物所需水分、肥量進行科學的自動化反饋。從而最大限度內提高作物產量,改善農產品的品質,節約不必要的人力,杜絕安全隱患。

        利用科學的方法,精確的數據基礎進行精細化管理,不僅為政府監管部門提供可靠準確的數據,方便制定應急措施與方案,同時也可以切實的為農民提供科學、合理的種植辦法,增加最終受益。

二、方案目標

        針對農業生產各個環節廣泛式分布、需求測點眾多、布線復雜、供電困難的特性,制定相應解決方案,從最根本中找到問題結癥,從結癥中找尋解決辦法。將物聯網數據采集技術、無線通訊技術、大數據管理與分析與農業生活生產相結合,解決農業生產環節分布廣,地域分散,測點眾多問題。

        通過感知層的多種傳感器將農業生產環節中的環境溫濕度,土壤溫度、土壤水分、土壤肥力等數據以多種組網方式上傳至云端服務器,并通過預制方案,將數據進行整合、分析、處理,并將最優解決辦法反饋至控制機構,并進行噴灌、滴灌、補光、加溫、換氣、遮陽、補充CO2等具體操作。用最科學的數據去執行最優的決絕辦法。從而做到更方便、更智能、更高效、更節能。用數據說話,達到科學、安全、高效、優產的最終目標。

三、系統架構

        1.設備層

        系統設備層主要分為數據收集設備與邏輯控制設備,數據收集設備負責將農業生產過程中的重要數據進行系統化集中。包括農作物生長環境數據、農作物自身數據、生產管理人員數據等。設備主要分為六大類:

        (1)無線數據傳感器,主要包括收集空氣溫濕度、光照度、CO2濃度,水體數據,土壤溫度、土壤水分、土壤PH值,土壤肥力等信息采集傳感器。

        (2)有線擴展模塊,主要包括在廣泛分布的農業生產過程中相對集中的密集型數據采集環境,通過有線數據采集擴展模塊,實現多種方式的數據傳感器的組網,用盡量低的成本采集到足夠多的樣本數據。

        (3)無線邏輯控制器,實現對農業生產過程中的可控電氣設備進行邏輯控制,如卷簾機、卷膜機、方風機、噴淋、滴灌、補光、補CO2、施肥機等。

        (4)物聯網攝像頭,用于農業生產環節中實時視頻監控,與安全防盜監控,便于管理人員在第一時間了解生產環節中的實時情況。

        (5)智能網關,支持NB-Iot、GPRS、3G/4G、wifi、lora、藍牙、433MHz、RS485等無線與有線連接方式,內部集成多種預設邏輯模式,便于現場組網與數據匯總上傳。

        (6)小型智能氣象設備,可以高效收集一定范圍內的氣象數據,為系統運行提供準確的環境數據支撐。

        2.網絡層

        設備與網關之間、網關與物聯網平臺之間的數據交換行程網絡傳輸層。包括傳感器有線組網、短距離無線組網、物聯網專網與公共網絡。平臺通過預設配置將多重網絡以固有規則進行統一規劃、集中管控,實現多重網絡下的分散與統一。

        3.平臺層

        平臺采用B/S經典架構,同時配合專用App,實現跨平臺、跨地域的統一管理。底層設備通過TCP/IP、UDP、HTTP等協議接入管理平臺,與平臺建立加密通訊連接。第三方平臺通過API接口實現多平臺數據互通。

        數據分析:平臺提供大數據存儲與分析基礎架構,為農業生產環節提供簡單高效的基礎分析能力。

數據分析

        設備管理:通過平臺設備管理對生產過程中涉及到的硬件設備進行實施管理。

設備管理

        數據監測:使用B/S結構的軟件界面、APP應用等,具有權限的用戶,能夠通過上網的設備隨時隨地的了解現場情況。

數據監控

        遠程控制:用戶可遠程操控現場設備,還可通過采集的現場數據,根據配置條件、邏輯關系實現設備間的自動控制,最終形成一個大型自控集合系統。

遠程控制

        模擬場景:根據不同的應用場景,用戶可以組態成用戶習慣的檢測、操作界面,利用ajax技術,更好的通過數據、動畫反映現場狀況,并進行遠程控制,還可實現視頻監測同步顯示。

模擬場景

        方案策略:預制多種管理方案,可根據不同生產環節需求快速定位預設方案。

        消息分發:實現多種形式的消息分發,可以一對一、一對多、多對多的消息分發。

        通知推送:可根據生產環節要求,將報警信息與重要采集數據通過短信、郵件、微信提醒、App推送、電話推送、API通知等方式推送至用戶或第三方。

手機推送

        協議兼容:可以通過平臺協議配置功能,實現底層設備數據解析,數據格式轉換、數據結果邏輯運算等功能。

        權限管理:平臺可以自定義不同用戶的不同權限功能,實現同一平臺,不同管理的功能。

        負載均衡:解決大批量設備并發數據請求壓力大的問題,通過分布式平臺系統架構,處理高并發數據請求。

        4.應用層

        平臺具備系統快速定制功能,用戶無需掌握編程技術與物聯網技術,只需要根據自身需求便可以實現同一平臺,搭建不同子系統的需求,例如農業生產環節中負責農機監控的設備管理系統;用于生產場所管理的項目管理系統、部門管理系統與監控點管理系統;用于自動灌溉、施肥等功能的智慧農業監控系統等。

拓撲圖

注:感知控制層拓撲圖

 拓撲圖

注:平臺架構拓撲圖

 四、系統安全

        1.傳輸層安全加密機制

        易云智慧農業物聯網管控平臺涉及到的網關與云平臺數據交換采用多種數據加密形式,確保在數據傳輸過程中的網絡安全

        2.云平臺安全架構體系

        易云智慧農業物聯網管控平臺采用阿里云云服務器為平臺運行服務器,繼承阿里云服務器全部安全機制,從而確保用戶數據的安全性與穩定性。

五、系統可擴展性能

        1.豐富的平臺接口

        平臺提供多種形式的API接口,方便第三方平臺的數據請求。

        2.多廠家硬件兼容

        平臺經過多年自主研發,已經兼容市面上多種常用硬件協議,可以快速對接多種硬件設備,方便用戶快速搭建智能管理系統。

六、系統體驗

登陸界面

 

應用案例:

        一、廣州某市農業信息中心:

        廣州某市農業局以國家重點關注的農產品質量安全監管問題作為農業信息化建設的重點項目,積極落實各級政府有關農產品質量安全追溯體系建設的文件精神,為進一步鞏固農產品質量安全監管與溯源平臺建設成效,讓信息系統在應用上滿足政府部門、農業企業日益增長的多樣化業務需求, 讓農產品質量安全溯源監管目錄更加全面,農業局計劃在一、二期項目的實施基礎上,對原溯源系統的功能進行完善升級,并加大應用推廣力度,深化農業信息服務。同時,該項目擴展了農業信息化服務的范圍,積極落實國家有關農業大數據、農業物聯網、社會信用體系建設等相關文件精神,建設農業大數據公共服務平臺、農資信用等級監管平臺以及打造農業物聯網應用示范試點,以信息技術推進農業信息化系統工程建設,全面提升農業信息化水平。

        1、工程主要施工內容:種植基地大棚示范區物聯網采集控制系統

平面圖

 

        2、施工現場部署圖片:

 

審核編輯(王靜)

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