食用菌产业农业物联网应用.docx
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食用菌产业农业物联网应用
食用菌产业农业物联网应用实施方案
物联网农业远程监控系统应用到食用菌的种植中，选择对杏鲍菇生长状况影响较大的温度、湿度和二氧化碳浓度作为被控参量。
结合食用菌生物学特性分析，将食用菌温度、湿度、二氧化碳控制合适温度。
温度过高时控制制冷机工作，过低时控制陶瓷加热器工作;湿度过高时控制通风系统工作，过低时控制喷水系统工作。
由于食用菌在生长过程中会不断地释放CO2浓度，因此需考虑控制CO2不超过规定的上限值。
若超过上限时，通过控制通风系统工作来降低室内CO2浓度。
物联网农业远程控制系统完成对室内外环境因子数据的存储及杏鲍菇生长发育过程的信息采集，这为后期研究杏鲍菇生长发育的数学模型，实现杏鲍菇温室环境因子的最优控制提供了有利的试验数据。
通过物联网农业远程监控系统就可以通过电脑控制菇房中的各种生产条件，还可以把数据上传到市农业局的食用菌数据库，和平均数据比对后进行调整。
就像是菇房里出现了一个‘种植保姆’。
还可以通过手机监察、控制菇房，就算不在基地也没有后顾之忧。
在菇房中已经安装上了的多个物联网传感器节点，传感器节点负责采集、存储所在地点的各种环境参数，包括温度、湿度、空气成分等数据，通过无线网络传送至本地局域网，并网络模块上传到智城云打造的数据库。
有了这个物联网系统，公司完全可以按照设定值，在电脑上观察到菌菇的长势，而一旦那个数值超出正常值，也能马上收到告警信息。
第1章系统整体架构
1.1系统整体架构
食用菌栽培智能化拓扑图
图3.1信息服务平台整体系统架构图
在食用菌生产中，温度、湿度、光照和CO2浓度等是影响其生长的重要环境因子。
系统的最终目标是提供食用菌生长的最佳环境因子，合理精确地调控生长条件，减少甚至杜绝人为因素负面的干扰，从而科学、经济、高效地利用菇房，达到最佳的调控效果，减少人工成本，以更低的成本生产出更优质的产品。
系统的主要功能是在物联网感知及中央服务器逻辑控制的基础上，依据食用菌生长习性，在可控的环境下，模拟食用菌生长所需的最佳环境条件，并能根据食用菌不同生长阶段所需的环境因子的不同实时测控与可视化操作，为工厂化生产提供准确、便捷、即时的信息和控制。
由于系统集成了完善和码流优化的视频，作为管理者远程就可以了解食用菌的生长情况和设施运行情况，在菌株发生疫情是还可以通过互联网，由专家进行远程诊断，并作出相应解决措施，从而不仅减少了损失，也节省了大量时间和成本。
系统配置构成
1、信息采集系统（空气温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器等）
功能：
用于实施采集在食用菌生产中，影响其生长的重要环境因子参数。
2、无线或有线传输系统（ZIGBEE模块、GPRS/2.5G/3GDTU、交换机及路由器等）
功能：
用于远程传输视频及采集数据。
3、管控平台（包括服务器、电脑及智能手机终端）
功能：
可实现远程现场视频及数据实时查看，自动化控制，人工措施干预，各类预警等。
4、执行控制系统（风机、补光灯、“正唐物联”环境模拟系统）
功能：
实现环境因子调节，提供食用菌生长的最佳环境。
济宁食用菌信息综合服务平台平台包含食用菌交易电子商务子平台、食用菌物联网种植子平台和食用菌现代物流子平台三大子平台，涵盖了食用菌自动化种植、信息化管理、电子化交易和现代化物流有关食用菌从生长到交易的全过程。
平台整体体系架构和功能架构如图3.1所示，包含了以下层次：
感知层：
包括摄像头等图像视频采集设备，温、湿度传感器等各种参数采集传感器，这些数据感知和采集设备实现平台所需信息的实时获取，是平台正常运行的硬件保障。
网络层：
主要包括互联网、移动互联网及各种网关设备，实现感知层采集的数据传输到数据层进行存储和处理。
数据层：
主要围绕智慧农业各子业务及支撑智慧农业平台基础数据为核心的数据库建设。
应用层：
实现食用菌信息综合服务平台内容的核心业务信息化系统，包括交易电子商务子平台、食用菌物联网种植子平台和食用菌现代物流子平台三大子平台。
展示层：
平台功能系统在展示层向用户展示所需数据、图表等信息，用户也可通过展示终端进行功能操作。
展示层包括智能手机终端和电脑两种形式设备。
1.2食用菌物联网监控系统
◆通过电脑或者手机远程查看实时环境数据，包括病虫害、植物生长、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度、氧气浓度等。
远程实时查看视频监控视频，防止食用菌被盗等状况出现。
◆用户可以直观查看环境数据的实时曲线图，及时掌握食用菌生长环境。
监控系统
3.1.2智能决策配置系统
系统可以灵活的设置食用菌不同环境参数的上下阀值。
可以帮助挖掘在不同生长期、不同作物最适宜的生长环境数据。
当传感器检测到数据一旦超出阀值，并且通过系统消息等方式提醒相应管理者。
智能决策配置界面
3.1.3智能告警系统
◆报警提醒内容可根据模板灵活设置，根据不同客户需求可以设置不同的提醒内容，最大程度满足客户个性化需求。
◆可及时发现不正常状态设备，通过短信或系统消息及时提醒管理者，保证系统稳定运行。
报警查看日志界面
3.1.4历史/报表数据分析
◆系统可以通过不同条件组合查询和对比历史环境数据。
◆支持列表和图表两种不同方式查看，用户可以更直观看到历史数据曲线。
环境数据走势分析界面
3.1.5监控点地理信息系统（GIS）
地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。
GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。
GIS技术被广泛应用于农业领域，从国土资源决策管理、农业资源信息、区域农业规划、粮食流通管理与粮食生产辅助决策到农业生产潜力研究、农作物估产研究、区域农业可持续发展研究、农用土地适宜性评价、农业生态环境监测、基于GPS和GIS的精细农业信息处理系统研究等，都取得了很大的成绩，一些研究成果直接应用于农业生产，取得了很大的经济效益。
随着GIS理论的产生发展以及方法和技术的成熟，在农业领域的应用也逐步深入。
从技术角度看，GIS在我国农业资源与环境领域中的应用进展主要体现在四个方面：
（1）作为农业资源调查的工具，建立了农业资源地理数据库，实现空间数据库的浏览、检索等，利用GIS绘制农业资源分布图和产生正规的报表；
（2）作为农业资源分析的工具，GIS技术已不限于制图和空间数据库的简单查询，而是以图形及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和重新导出新的信息，产生专题地图和进行地图数据的叠加分析等；
（3）作为农业生产管理的工具：
主要是建立了各种模型和拟订各种决策方案，直接用于农业生产；
（4）作为农业管理的辅助决策工具，利用了GIS的模型功能和空间动态分析以及预测能力，并与专家系统、决策支持系统及其它的现代技术（如RS和GPS）有机结合，便于我国农业生产的管理和辅助决策。
该系统可以根据现场监控点布局情况，利用GIS技术将每个监控点标定在地图上，从而更直观的展示监控点具体位置。
图形化监控点界面
地图化监控点界面
3.1.6手机客户端
◆用户可以通过农业智能环境远程监控系统手机客户端，随时随地查看环境参数。
◆用户可以使用手机端及时接收、查看温室环境报警信息。
◆在线技术交流培训，农技推广，农技推广等。
◆通过建立留言版、bbs等方式，给农民和植保专家搭建沟通的桥梁。
1.3电子商务平台
食用菌电子商务平台是花木行业第三方综合服务公共平台，是让采购商可以快速高效采购，全程透明公开，采购环节节省成本，数据统计精准，同时帮助从事食用菌产业的木农、食用菌公司、农业科技园区等提供多种方式实现在线交易的平台。
整个平台分为主页、名企采购、供应商城三大模块建设，平台分PC端与移动端同步分期开发。
（1）主页
主页是输入平台网址后显示端出现的内容，主要包含一些信息展示和搜索功能，以便访问者第一时间获取有关食用菌交易的最新信息和重要信息。
主页上展示的信息有：
●行业资讯和公告
主要发布有关食用菌的新闻消息和行业公告，让浏览者详细了解有关食用菌行情的最新动向和各地食用菌建设的进度等。
●求购信息
展示所有买家登录该平台后发布的食用菌求购信息，以供卖家及时获取供求信息，同时也为其他买家提供查看同行需求的渠道。
●价格行情
该栏目主要由该平台的管理者和济宁农高区食用菌基地发布不同食用菌产品的当前市场指导价，以实现指导买卖双方规范交易。
●苗农展示
该栏目包括农高区食用菌基地中各户苗农的基本信息，包括地址、种植园区信息、产品种类、联系方式、负责人以及所经营产品列表和详情等，供采购方了解查询。
●其他信息
该栏目包括食用菌在城市美化建设过程中的作用、食用菌种植过程中问题的解决方法等科普性信息，旨在给平台使用各方提供其所需要的科学指导信息。
另外，主页中还提供搜索查询功能，用户输入关键词可以进行搜索，主页会将所有包含关键词的信息、商户、食用菌产品等进行展示。
（2）企业采购模块
该模块主要服务对象为食用菌行业的采购用户，可用于采购商管理与被管理：
各采购商可根据需求发布询价单、招标单，并查询整个询价招标和交易详情等流程。
主要目标是：
●节约采购成本
●采购流程透明化
●采购管理一体化
●与采购系统对接
●供应商电商化服务
主要功能模块有采购商管理、供应商管理、后台管理系统、典型案例发布与审核。
1．采购商入口
采购商登录后的管理入口，采购商可以通过此入口完成食用菌询价、招标采购、协议采购（商城）以及账户管理、操作日志查询等功能。
功能流程图如下：
2．供应商入口
食用菌供应商登陆后的管理入口，供应商可以通过此入口完成食用菌定价、信息录入、品类管理、定向供应等功能。
3．后台管理系统
采购商和供应商在平台首页进行注册申请使用，后台有管理人员控制中心分别进行身份审核和权限管理，可以对平台各栏目内容进行编辑和修改。
同时为其他模块设置数据接口。
4．发布典型案例
针对过程中产生的典型性的案例，进行审核发布。
交易各方可以进行查看验证，提高各方知名度。
其他消费者也能通过查看这些案列来增强使用该平台的信心。
（3）供应商城
商城采用B2B2C模式，一期包含传统的电子商务功能模块：
后台实现信息发布，前台展示商品信息，第三方支付接口实现线上交易。
供应商发布后台同时可以发布商城商品，需经平台审核。
商城包含以下功能：
1．首页
首页主要包含内容：
搜索、咨询公告、广告区域、类目展开、采购案例、在线咨询等。
2．搜索结果页
显示首页搜索结果数据。
分类展示搜索、模糊搜索等。
3．商户详情页
显示供应商的具体信息，包括名称、地址、联系方式、成立时间、经营范围、商品种类、交易记录等。
4．商品详情页
显示具体的商品明细，包括商品分类、定价、重量、尺寸、库存、种植环境、生长状态等。
5．购物车
显示当前用户的购物情况。
集中加入采购计划单，选择线上支付方式转入订单操作页面。
6．订单
显示当前用户的订单及整个支付向导过程（当前支付需要考虑三种：
支付宝、网银、中心提供的支付接口）。
对已下单的商品订单进行跟踪，反应订单目前状态，让客户精准掌握订单信息。
同时可以对订单进行统计，计算订单转化率，给出销售明细，商品访问与购买次数排行统计，建立花木数据业务模型和相关业务数据指数的维度和指标，一方面满足实时交易的需求，另一方面，通过历史数据的分析，更好的为用户提供市场发展趋势数据，让生产商可以及时制定与了解行业趋势。
1.4食品安全溯源系统
溯源系统（Traceabilitysystem）是在产品供应整个过程中对产品的各种相关信息进行记录存储的质量保障系统，其目的是在产品质量出现问题时，能够快速有效地查询到产生问题的原料或加工环节，必要时进行产品召回，实施有针对性的惩罚措施，由此来提高产品质量水平。
农产品溯源系统是追踪农产品（包括食品、饲料等）进入市场各个阶段（从生产到流通的全过程）的系统，有助于质量控制和食品安全。
通过采用物联网技术实现食用菌信息采集、数字化管理和二维码追溯，在服务器端存储种植户上传的种植记录、生产过程的时间、介绍、图片等信息；在食用菌包装或出厂时，通过系统统一数据接口将数据传送到中心数据库，并通过条码打印控件打印二维条码，实现与流通环节的衔接。
建立系统与微信平台关联，实现为农户提供认证、二维码获取、气象信息、农事操作建议等功能，同时可扩大市场宣传和营销工作，为消费者提供产品追溯的新途径。
●围绕长沟食用菌流通中的生产者、流通和经营者，以其产品的生产合作社信息采集系统为基础，整合合作社现有信息资源，通过对基础数据的采集、整合、处理、存储，建立“长沟食用菌质量安全可追溯系统”
●形成从生产、运输、流通到零售终端全过程、全方位的安全监管信息网络
●实现建立信息追溯系统的零售终端（卖场、超市和集贸市场）内购买的食用菌能追溯到源头，并为政府职能部门决策提供信息支持。
●方便群众及时辨明真伪，防止假冒伪劣产品影响品牌扰乱市场，维护长沟食用菌的质量保证和品牌保证。
通过追溯系统的建立，实现长沟食用菌流通信息可追溯，一旦出现质量安全问题可立即追查责任人和相关原因，便于政府和社会各方及时采取措施，以最快的时间将影响和损失减少到最低程度，保证长沟食用菌流通信息标准化、集中化和网络化，促进农产品流通市场规范有序，达到对流通全过程监管，确保流通信息有源可溯。
技术路线和实施方案
项目包括食用菌环境信息采集、视频监控、生产信息采集、果园数字化管理、产品追溯等内容。
通过环境和视频传感器实现食用菌环境监控，通过采集单株食用菌位置信息，生成食用菌电子地图，将电子地图作为底图实现信息查询、生产履历采集、数据统计等功能；在食用菌包装或销售时，通过系统统一数据接口将数据传送到中心数据库，并通过条码打印控件打印二维条码，实现与流通环节的衔接。
图1总体框架
（1）便携式食用菌农事信息采集系统
根据食用菌合作社的管理特点，开发基于智能手机的便携式食用菌农事信息采集系统，以利于合作社人员在田间地头进行施肥、病虫害防治等信息的实时采集和环境信息查询。
（2）PC端后台管理系统和二维码
合作社或者协会负责控制二维码的发放；分所负责二维码数据库的加密、生成和维护。
⏹追溯标签生成与打印：
以加密的汉信码为编码基础，用户只需填入相关产品、地块、时间等信息，通过调用汉信码生成与打印模块，条码打印机即可按标准化条码格式打印出来，系统兼容不同打印机；
（3）产品追溯微信平台
消费者：
随时随地使用手机扫码查看产品详细信息；
管理机构：
促进消费者等对虚假信息进行举报，有效完善对食品质量、假冒伪劣商品的监测管理；
企业：
利用二维码对自身及产品进行更多的宣传活动。
第2章项目权限分配和功能设定
济宁农高区食用菌信息化综合服务平台主要是面向政府有关部门、农高区食用菌基地和消费者开发的一套基于信息化、物联网、大数据与云技术的服务平台。
针对不同用户，平台提供不同的权限和功能以满足用户的实际需求。
（1）政府部门拥有监督管理权限
随着信息化在电子政务中的推广应用，政府管理的方式也随着改变。
管理部门的管理模式从传统的金字塔式的垂直管理结构，向错综复杂的扁平化的网络结构转变，加快了信息传递速度，简化了行政运作的环节和程序，缩减甚至取消了中间管理层，不仅提高了信息传递的速度和效率，而且优化了行政管理的组织结构，降低了行政运作成本，极大地提高了政府管理效率，增强政府的决策能力。
政府通过平台直接实时的获取相关数据和信息，实现对食用菌种植过程的及时监管，从而达到规范企业生产行为，提高产品质量，实现市场的良性竞争，体现了政府部门作为管理方的权威性和公正性，达到了高效监管和科学决策。
管理职能具体体现在一下几个环节：
1、在基地生产过程中，对其相关用药、增氧等种植环节远程实时监管，对食用菌生长环境信息准确掌握，确保符合国家相关标准；
2、有关部门可以根据需要，发布政务信息、企业不诚信信息和消费者投诉信息等，来规范引导企业行为；
通过以上措施，保证了政府在整个食用菌信息化过程中的主导地位，实现对企业的管理和监督。
（2）企业使用平台的服务
食用菌基地可以使用平台中的各项基本服务，包括自动化种植、基地区视屏安全防护、电子商务平台和物流平台等来帮助食用菌基地自身提高食用菌基地的科技含量和自动化水平，拓展食用菌的营销渠道和丰富食用菌的交易模式，从而降低人力、物力成本，增加品牌知名度，实现食用菌交易增收的目的。
（3）消费者获取官方信息和查询食用菌信息
消费者可以通过电子商务平台查询当前政府有关部门发布的食用菌业各种信息、济宁农高区食用菌基地发布的食用菌销售、商户详情以及官方建议价格等信息，来更好的选择自己的消费行为。
同时还可以在平台上对自己的交易进行评价和投诉，更好的维护自己的权益。
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