智慧农业物联网系统建设方案.docx
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智慧农业物联网系统建设方案
智慧农业物联网系统建设方案
一、项目概述：
园区拥有拥有温室设施栽培、大田蔬菜种植基地、水产养殖基地蔬种植基，配备有完善的温室、灌溉、增氧设施基础。
本系统主要内容是在园区内完成农业物联网温室环境信息、大田环境信息、养殖水体信息监测；温室、大田、养殖可视化监控；温室设施及灌溉自动化控制、水产养殖增氧的实施建设。
根据系统建设要求，本次系统建设利用光纤网络通讯方式扩展前端农业物联网系统建设范围和功能、构建农业物联网专用的视频图像传输与自动化控制专属网络，配合农业物联网环境信息采集设备系统形成一套符合现代化智能农业物联网展示与应用需求，具有切合实际用户需求、功能全面、技术领先的综合农业物联网应用系统。
二、建设内容：
2.1、系统构成项目在连栋温室内架设1套环境信息采集器，大田架设2套环境信息采集器，水产养殖架设1套信息采集器，利用传感器采集环境温度、湿度、土壤含水量、土壤温度、光照强度、水体溶解氧、水体PH、作物生长与水产养殖所必须的环境因子的数据，通过无线网络传输到农业物联网生产管控平台，进行数据的存储、分析比对系统设定的数据阀值，将反馈控制命令通过无线通讯方式传输至农业物联网智能控制柜，自动控制温室卷帘、通风、喷滴灌、水产增氧机设备，使环境遇水体保持在适宜作物与水产生长的条件下。
视频系统是利用在连栋温室安装的高清数字摄像机，通过光纤网络传输方式对作物生长状况、设备运行状态、员工工作场景全方位视频采集和监控；农场管理者可以应用农业物联网生产管控平台根据系统显示的作物生长情况与水产环境信息远程对农场温室设施、肥水灌溉与水产增氧实现自动化的控制，同时可远程对生产进行指导管理。
集中体现农业种植的集约化、科技化、现代化。
病虫害预防系统是农场主利用身边的手机等移动终端图像上传农业物联网平台病虫害防治系统，经系统分类由专家诊断后传回病虫害诊断信息与具体防治措施。
2.2无线网信息采集系统建设农业环境信息的采集和农业设施的智能化、自动化，是设施农业有别于传统农业的核心技术之一。
农业物联网智能控制的基础首先要通过传感器进行环境参数的采集，传感器的选择对于获取数据的准确性和功能性非常关键。
同时农业生产应用中特殊的高温、高湿度和培养液的高腐蚀性对于传感器的功能性要求很高，既需要能长期耐高温、耐高湿、耐腐蚀的传感器。
根据本项目农业物联网实际建设需求，温室架设二套环境信息采集器，采集器放置在温室中间与温室边缘；大田内架设两套环境信息采集器，根据实际应用需求环境信息采集器采集5种环境参数：
空气温度、2、空气湿度、3土壤水分、4土壤温度、5光照强度。
水产养殖区架设1台环境信息采集器采集参数为：
1水体溶解氧、2、水体PH
2.3实时视频监控系统建设农场视屏采集系统配套有1个高清数字球型摄像机和6台枪型摄像机。
均采用网络数字摄像机，区别于传统模拟摄像机，清晰度更高，兼容Internet传输协议，可通过网络传输图像信息，同时可以与中央服务器主机组成局域网，在农业物联网生产管控中显示。
视屏系统通过铺设光纤方式实现图像传输，沿园区道路铺设8芯单模光纤，在温室、大田、水产区分别架设小分纤柜，采用分纤方式在每个温室内留有一芯的光纤，剩余5芯光纤预留备用。
分纤后采用单芯光纤或尾纤进入每个点，点内架设光纤收发器、交换机、最终通过网线方式连接到摄像头。
摄像头分布：
温室大棚2台枪机；大田1台枪机1台球机；水产养殖区2台枪机。
通过可视化监控系统可直观的观测连栋温室与水产养殖区设备运行状况与动植物生长情况，配合物联网信息采集系统上传的数据对设备进行及时准确的操作管理。
园区办公室接入互联网之后，在任何地方只要能连接网络就可以通过网页访问方式实时看到园区测试点的实时图像信息，配合信息采集与智能化管理系统对试验点设施进行远程科学化管理。
系统监控画面如下图所示：
（2）定时生产控制根据设定的作物生长规律与水产养殖管理经验，在特定的时间对农业设施设备与水产增氧机进行特定时段的开启关闭定时操作。
（3）远程或手动控制农业物联网生产管控平台可以设置成手动模式，在这种模式下，管理者可远程通过互联网对园区所有可控设备进行人工管理，以便处理应用过程中的复杂情况。
2.5病虫害信息采集预警系统病虫信息采集预警系统软件是植保工程的基础设施，是构筑整个病虫害监测预警和控制体系的基础通信平台，能够全面提高病虫害的监测和控制系统信息化工作水平。
系统满足病虫害调查数据信息的系统化采集、统计、分析、发布，实现信息资源共享的需要。
园区管理者可将农作物生长与病害状况的图片信息录入病虫害信息采集预警系统，通过系统的分类汇总，结合数据库与专家会诊对病虫害种类进行判断给出准确的判断由系统回传预防与防治办法。
系统保证园区农作物的生产安全，降低病虫害大面积发生概率，合理进行病虫害防治工作。
2.6拼接屏系统建设：
系统采用3*3的共九块46寸液晶显示拼接屏建设而成。
屏幕采用墙挂式支架，借用原有办公室墙面采用铝合金与角件搭建，屏幕建成后进行包边处理。
系统配置有拼接屏矩阵，可对物联网平台图像信息进行图像接入与分块处理。
同时系统采用三星拼接屏采用的是工业级设计，满足各种环境长时间高清显示，支持365（天）×24（小时）不间断工作，最大限度的保障了各种环境对其持久稳定工作的需求。
2.5农业物联网生产管控平台软件建设
针对本项目多点分布的情况本项目结合园区实际应用需求将物联网生产管控平台集成两部分：
1、基地平台：
基地平台针对的是农场的实际生产管理者。
基地平台在实验中心架设一台物联网平台服务器，对农业物联网信息采集系统采集的信息进行分析处理为智能控制决策提供依据，构建完整控制、展示、远程访问平台。
农场管理者可通过农业物联网生产管控平台实时直观的看到温室、水产养殖区实时数据与图像信息，也可通过平台软件对测试点设施进行科学合理的控制，本平台注重的是实际生产应用。
2、管理展示平台：
管理展示平台应用对象为管理者与参观展示人群。
平台配有GIS地图功能，可将园区生产基地的基地平台整合到GIS平台中，在平台中可显示生产基地地理位置信息、基地生产温室环境信息、配合视屏图像管理。
让管理者与参观者对园区的生产基地拥有直观生动的了解。
本平台可作为园区的宣传通道，传达公司农业生产管理的现代化、智能化、集约化管理理念，提升公司科技含量与知名度。
2.4物联网自动控制系统建设本项目采用分布式布点统一控制模式实现园区内的自动化控制，在水产养殖区域架设一台农业物联网控制柜，控制柜拥有24路控制点，将温室大棚与大田灌溉控制都集中到水产区进行统一的控制，温室大棚区控制遮阳、通风、灌溉，大田区控制水泵及电磁阀进行灌溉，水产区控制增氧机。
智能控制设备通讯接入光纤局域网络，根据物联网信息采集系统信息经过物联网生产管控平台处理决策后，控制信号通过光纤网络方式传输至智能控制柜达到实时监测自动控制目的。
系统控制模式分为三种：
（1）自动控制自动控制系统根据信息采集系统上传的数据通过生产管控平台专家系统对环境参数的分析结果，可以对肥水灌溉、设施操作水产增氧进行智能控制。
比如系统判定土壤湿度小于作物事宜生长湿度度，系统会对电磁阀设备进行开启操作实现提高土壤湿度的目的，当温度恢复到植物生长正常土壤湿度则关闭电磁阀。
对水产养殖进行预警阀值设置，当溶解氧含量低于预警值时自动开启增氧机
环境信息采集器通过无线自组网方式接力传输环境信息，相互间通讯距离可达1公里。
环境信息采集器兼容市电及太阳能供电两种供电模式，当光照充足或者园区内断电时采用太阳能供电保证设备正常不间断运行。
环境采集器信息经过接力传输后最终汇聚到农场管理办公室的无线接收器中接入农业物联网平台，并通过农业物联网生产管控平台实时显示环境信息。
附录资料：
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云计算实验室子建设方案
1.云计算实验室建设背景
云计算的演变从1990年左右开始，经历了网格计算、效用计算、软件即服务（SaaS）几个阶段。
随着物联网的快速发展，从技术角度看，严重制约物联网发展的因素，既不是芯片技术，无线网络技术和传感器技术，也不是全球导航系统技术。
而是如何让海量信息在整个互联网上进行分析和处理，并对物体实施智能化的控制。
要解决这个问题，就必须建立一个功能强大的物联网信息管理平台。
云模式的出现，让物联网平台问题迎刃而解。
甚至可以这样理解，物联网虽不因云模式而生，却因云模式而存在。
我们可以这样定义云计算：
云计算是一种计算模式，在这种模式中，应用、数据和IT资源以服务的方式通过网络提供给用户使用。
云计算也是一种基础架构管理的方法论，大量的计算资源组成IT资源池，用于动态创建高度虚拟化的资源提供用户使用。
然而云计算的发展仍然存在着严峻的挑战：
1.安全：
法律遵从，未授权访问
2.数据治理：
完整性，恢复，隐私，隔离，主权法律保护
3.完整性：
本地/远程完整性场景，云对云问题，动态资源
4.管理：
性能管理和监护，确保服务水平协议（SLA）
2.云计算实验室建设目标
1）实验室人才培养
实验室将秉承“博观约取，厚积薄发”的宗旨，贯彻“开放，合作，竞争”的方针，营造团队合作精神，积极进取，努力创新，将实验室打造为一支目标明确，富有干劲，能很好适应国际计算机新技术发展的科研队伍。
在进行学术研究的同时，更加重视人才的培养，努力促进学科的可持续发展。
实验室计划设有计算机应用技术、计算机系统结构、计算机软件理论的硕士点和博士点。
从工信部培养整个3G产业环境及云计算产业环境的角度来讲，远远不能满足我国对于移动云计算人才的需求预期。
据工信部人才交流中心预测，移动云计算与交互设计人才缺口将达百万。
云计算实验室的建立，将为移动云计算方向人才的培养起到积极的推动作用。
2）实验室对外交流
同时实验室还重视对外学术交流与科技合作，与国内外知名的相关研究机构一直保持着紧密的合作关系，如共同申请承担基金项目，共同举办国际学术会议，对硕士、博士进行联合培养。
邀请国内外专家进行技术培训，为用户特别是中小企业提供试用机会等。
3）成果转化
物联网是通过全球定位系统等信息传感设备，把任何物品和互联网相连，来进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控、管理的一种网络。
实现物联网的核心是云计算。
3.云计算实验室研究内容
把实验室建设成省内云计算技术研究、物联网技术研究的权威研究机构。
建设一整套人才引进、激励、奖惩机制。
以市场服务为导向，结合联盟企业基于云计算和物联网应用技术的各个应用需求开展研究。
以联盟企业为依托，研究技术成果向产品的转化和市场推广方式，并结合产品的市场定位和信息反馈来优化产品，进一步提高实验室技术能力和产学研结合能力。
实验室将围线以下几个方面开展科研工作：
1）开展云计算核心算法、核心架构的研究，包括IaaS、PaaS、SaaS等软硬件体系结构研究。
目前云计算核心算法主要包含FO软件开发方法、带遗传特征的无限分层处理方法、文字信息结构树构造方法、IP地址结构树方法、浮云分层互联网架构设计、多维复杂空间软件架构体系、多维复杂空间数据结构管理、构建内容中心网络等，实验室将会在现有的算法基础上进行深入研究。
云计算可描述在从硬件到应用程序的任何传统层级提供的服务。
实际上，云服务提供商倾向于提供可分为如下三个类别的服务：
把软件当作服务（SoftwareasaService）、把平台当作服务（PlatformasaService）以及把基础设施当作服务（InfrastructureasaService）。
图1：
cloud-stack
2）开展物联网协议标准、中间件架构、RFID识别算法等方面的研究。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
实验室将会对物联网协议标准展开研究。
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
实验室主要将进行RFID识别算法的研究，旨在加快RFID的识别速度。
实验室还将展开RFID标签防碰撞算法的研究。
图2：
SchematicrepresentationofRFIDtechnology
3）开展云存储、数据挖掘方面的研究。
其中云存储是在云计算（cloudcomputing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。
图3：
cloudstorage
存储方案价值：
●信息生命全周期的保护，应对未来五年内业务转变及企业成长带来的种种风险；
●为满足现实中混合工作负载及虚拟化和整合的需求，提供了足够的性能支持；
●十分有效，使得企业减少了存储设备的添置及其相关支持，并因此减少了环保成本；
●通过为大型数据中心提供可扩展的模块化方案组合实现企业级的支持。
●保护数据安全，为您及时提供准确的数据
●提供无与伦比的灵活性，以满足多元化的存储需求
●包含功能丰富的管理软件，最大化利用率，最小化存储系统的总体拥有成本
●有效降低设备采购成本及IT运营成本
4）开展智能城市关键技术、广电网IPTV技术的研究
IPTV是利用计算机或机顶盒+电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。
它采用高效的视频压缩技术，使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近DVD的收视效果（通常DVD的视频流传输带宽需要3Mb/s），对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远距离真视频点播、节目源制作等来讲，有很强的优势，是一个全新的技术概念。
图4：
IPTV
研究内容：
●固移宽带网络融合技术
●WLAN自动迁移技术
●远程人机界面交互技术
●智能数据挖掘公共服务平台
●广电网IP兼容技术
●广电网智能交互技术
●广电网智能机顶盒技术
4.考核目标：
1、实验室建设
将建设以计算机科学与技术、信息与通信工程为一级学科点，计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用、数字通信与信息系统、通信网络与信息安全为二级学科点，以分布式并行计算、人工智能、计算机网络、广播电视通信网络、数据库技术等为研究方向的学科建设格局。
以省级重点实验室为申报点，力争在10年左右时间申报国家级实验室。
积极申报各一、二级学科的硕士点和博士点。
研究人员规模保持在30至40人左右，吸收一批有独立创新精神、热爱科研工作的高学历中、青年科研人员加入实验室研究团队。
2、实验室的创新性考核
实验室针对物联网和云计算平台做预研性、研发性科研项目，每两年至少承担一次科研项目。
完成工程中心相关部门的研发委托任务，严格按照科研项目流程完成相关科研工作。
并以实际专利、学术论文作为项目具体考核指标。
3、成果转化
配合工程中心其他部门完成科研成果转化工作。
每两年至少有一项科研成果进行生产转化。
5.实验室软硬件设施
1、基础设施:
设备类型
设备型号
设备数量
设备单价
（万元）
小计（万元）
防火墙
H3CSecPathF100-C
1
2.00
2.00
路由器
H3CMSR30-20
2
3.00
6.00
路由器
H3CAR28-11
4
1.30
5.20
三层交换机
H3CLS-S3610-28TP
1
8.20
8.20
服务器
联想万金R510G7服务器
3
2.30
6.90
存储系统
1
10.00
10.00
台式机
联想Thinkvorsion
10
0.48
4.80
2、云管理实验系统
云平台管理系统
IBMTIVI系统
1
20.00
20.00
3、云搭建和接入实验系统
工作站
联想Thinkstation
1
5.0
5.0
PowerPC工作站
IBMPower710Express
1
4.0
4.0
嵌入式终端
平板电脑
3
0.8
2.4
移动终端
IBM笔记本
2
0.8
1.6
无线接入点（AP）
CiscoWAP200
1
0.12
0.12
合计：
76.22
6、子课题经费预算
一、经费来源（合计）
1、市应用技术研究与开发资金
2、自筹经费
（1）配套财政拨款
（2）单位自有货币资金
（3）其他资金
序号
开支科目名称
市应用技术研究与开发资金
自筹
经费
合计
1
设备费
76.22
（1）购置设备费
（2）试制（改造）设备费
（3）设备租赁费
2
材料费
5.00
0.00
5.00
3
测试化验加工费
5.00
5.00
10.00
4
燃料动力费
5.00
5.00
10.00
5
差旅费
2.50
2.50
5.00
6
会议费
5.00
0.00
5.00
7
合作/协作研究与交流费
5.00
10.00
15.00
8
出版/文献/信息传播/知识产权事务费
5.00
5.00
10.00
9
人员费
0.00
20.00
20.00
10
咨询服务费
2.50
2.50
5.00
11
管理费
5.00
0.00
5.00
12
其他相关费
5.00
5.00
10.00
合计
100
升级会员 