基于物联网技术的智慧农业大棚监控系统Word文件下载.docx

基于物联网技术的智慧农业大棚监控系统Word文件下载.docx

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因此，高效生态农业是一种综合效益好、深受国内外欢迎、可持续发展的新型现代农业发展模式。

所以，建设建设生态农业，走可持续发展的道路，已成为世界各国农业发展的共同选择。

。

系统背景

物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等技术进行信息的传输与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对真实环境的感知能力，实现智能化的决策和控制。

物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息化产业未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。

传统农业面临的问题：

我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%。

随着经济的飞速发展,人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。

特别是我国加入世贸组织后,国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国,这对我国的农产品市场构成极大威胁。

因此,如何提高我国农产品的质量和生产效率,如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理,是一个既前沿又当务之急的科研课题。

而现实情况是，粗放的管理与滥用化肥，其低效益与环境污染令人惊叹。

传统农业生产的物质技术手段落后，主要是依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。

在现实中主要存在的问题是：

（1）农业科技含量、装备水平相对滞后， 

（2）农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响。

（3）农业产出少、农民收入低

（4）农产品的品种少 

依靠和使用着这些落后的生产工具和生产技术维持着简单再生产，农业生产率低下，农业的产量增长缓慢，农业得不到很好的发展，这从而又反过来阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。

于是，传统农业的自身发展陷入恶性循环之中。

传统农业在向现代农业发展过程中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。

因此,关于智慧农业技术的研究，显得非常必要与重要。

与传统农业相比，智慧农业主要有以下特点：

1、合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染 

智慧农业采用因土、因作物、因时全面平衡施肥，彻底扭转传统农业中因经验施肥而造成的三多三少（化肥多，有机肥少；

N肥多，P、K肥少；

三要素肥多，微量元素少），N、P、K比例失调的状况，因此有明显的经济和环境效益。

2、减少和节约水资源 

目前传统农业因大水漫灌和沟渠渗漏对灌溉水的利用率只有40%左右，智慧农业可由作物动态监控技术定时定量供给水分，可通过滴灌微灌等一系列新型灌溉技术，使水的消耗量减少到最低程度，并能获取尽可能高的产量。

3、节本增效，省工省时，优质高产

智慧农业采用精准播种，精准收获技术，使农业低耗、优质、高效成为现实。

在一般情况下，精准播种比传统播种增产18%～30%，省工2～3个小时。

4、使农作物的物质营养得到合理利用，保证了农产品的产量和质量。

智慧农业通过采用先进的现代化高新技术，对农作物的生产过程进行动态监测和控制，并根据其结果采用相应的措施。

系统简介

物联网智慧农业大棚监控系统是面向农业大棚集约、高产、高效、生态、安全的发展需求，基于智能传感、无线传感网、通信、大规模数据处理与智能控制等物联网技术开发的，集土壤及环境参数在线采集、智能组网、无线传输、数据处理、预警信息发布、决策支持、远程与自动控制等功能于一体的农业大棚物联网系统。

种植户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端，实时掌握种植环境信息，及时获取异常报警信息及环境预警信息，并可以根据环境监测结果，实时调整控制设备，实现农业大棚的科学种植与管理，最终实现节能降耗、绿色环保、增产增收的目标。

系统设计方案

物联网智慧农业大棚监控系统包含四个子系统:

◆农业信息采集系统

◆远程设备控制系统

◆数据存储系统

◆自动化控制预警系统（专家系统）

如下图所示:

一、农业信息采集系统

1.系统功能

农业信息采集系统是用于采集农业大棚所需要的监测信息（空气温湿度、光照度等），经数据接驳器进行数据变送后由Zigbee/GPRS网络将采集所得的实时数据传输至数据存储系统供专家系统远程设备控制系统使用。

系统结构示意图如下（核心设备图片均与实物一致）：

2.系统硬件及性能

1）超低功耗数据传输终端

传输终端是专业用于野外环境监测、智慧农业、大气及气象监测的数据传输设备，全系列终端均支持ZA系列数据接驳器。

本项目中传输终端选用可小区域组网，并使用RJ45或GPRS方式进行数据远传的JN5148数据传输终端和WRG多功能传输网关。

远程数据传输终端可扩展为以太网（RJ45有线）、GSM/GPRS/3G（手机网络）、Zigbee无线自组织网络，GPS定位功能等多种通信方式，真正实现了”物物相联“的目标；

全系列终端均采用专利低功耗技术，以GPRS传输终端为例，在使用4只智能传感器的情况下，使用普通太阳能能源系统（20W），4000mA锂电池可连续工作2年（采集频率按5min/次）。

WSN传输终端外观WSN全功能传输终端内部结构

WRG网关外观WRG网关内部结构

WGG超低功耗无线传输终端WGG超低功耗无线传输终端

传输终端具备以下功能：

1.可接驳全系列智能数字传感器，单个传输终端可同时接入5到10路传感器；

2.传感器自动识别；

3.超低功耗，自动关断负载电源，RTC定时唤醒；

4.通过GSM/GPRS网络快速将数据信息同步发送到数据服务器；

WSN传输终端参数：

品名

WSN无线通信基站

备注

型号

ZA-WSN-V1100

供电/充电

12VDC/太阳能（9V-12V）

备用电源

4000mAH可充电锂电池

电源管理

支持负载关断/充放电管理

工作温度

-40℃~85℃

防护等级

IP64，铸铝外壳

WSN组网规模

100+（全路由节点/对等组网节点）

注意：

该产品需要与网关（ZA-WRG-V1100）联合使用，不可单独使用

WSN多跳/中继

最大支持20+中继点

WSN无线频率

2.4GHz

自搜索信道0~14，

支持自协商信道

WSN传输距离

可视化距离220m

WSN丢包率

可视化距离小于220m时，小于0.01%

RS485接口

4个

可通过选配件集线器进行扩展级联

支持传感器

支持ZA全系列智能数字传感器

传感器子地址范围1~254可配置

MODBUS协议

MODBUS-RTU/ZA智能数字传感器

参数配置

-

采集频率

1s~18446744073709551616s

出厂时配置

反向控制

支持ZA系列智能继电器控制模块

协议开放

不支持

配件

2.4G折头天线

WRG网关参数：

WSN组网多功能传输网关

ZA-WRG-V1100

12VDC/2路

充放电管理

IP21，铝外壳

100+（协调器/网关）

1个，高速光耦全隔离

可通过集线器进行扩展级联

GPRS传输

GSM/GPRS传输

移动/联通GSM网络制式

以太网接口

10/100MB自适应

选择使用以太网时，GPRS功能将被禁用。

Web方式配置

使用配置开关进行配置模式

开放基于TCP连接的二进制流协议

在不使用ZA-DATA-CENTER存储平台时，用户需要根据协议自行开发接入及解析、存储服务

2.4G折头天线/GSM天线

WGG传输终端参数：

WGG无线通信网关

ZA-WGG-V1000

12VDC/1路

串口命令配置

GSM天线

2）智能数字传感器

空气温湿度传感器

ZA-SHT-A101-485/232

探头

水合物探头

反应时间

1秒内完成90%读数

温度范围

-20°

Cto+50°

C

量程范围

-40~150℃,0~100%RH

分辨率

温度：

0.5℃，湿度：

3%RH

输出接口

全数字输出（浮点），接口RS-485

传输协议