智慧农林方案.docx
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智慧农林方案
智慧胶林
【
）
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第一章、项目规划2
第二章、设计原则3
第三章、建设内容5
、
、大数据中心5
、大屏展示指挥中心6
、两大应用支撑平台8
、生态监管平台8
、农业生产小气候的检测及预警分析系统8
、智能虫情监测分析预警系统11
、墒情监测分析预警系统17
、智能生产平台18
~
、生长本体监测管理19
、生长模型管理14
、水肥一体化管理22
、可视化管理26
、追溯系统27
、农事操作管理28
、农机管理29
、肥料管理33
…
、专家指导系统33
第四章、软件平台介绍35
、登陆界面35
、实时数据监控37
、数据管理37
、设备管理37
、报警设置与提示38
、水肥一体化智能控制39
>
、权限管理39
第五章、项目建设预算40
第1章、~
第2章、建设规划
智慧胶林项目，基于“农业生产智能化、园区管理高效化”的目标，需要规划建设“1+1+2”大数据综合服务体系——1个大数据中心、1个物联网综合管理展示平台、2平台应用支撑系统：
生态监管、智能生产、产业链建设、产业规划。
数据中心包括农业基础生产数据和农业管理数据，主要用于农作物生产、生长、环境信息及农业标准、产品质量、土地信息、产品价格等数据。
第3章、设计原则
、设计原则
根据具体本项目情况，综合选择适用于本项目要求的设计方案。
考虑到系统相关需求，同时参考相关信息系统建设成功经验，确定采用以下设计原则进行系统设计：
（1）易用性原则
易用性是指系统使用的方便程度。
由于本系统的使用者比较多：
上到职能主管部门，下到应用园区的工作人员。
使用者的行业知识水平、对农业物联网系统的了解程度都大不相同。
这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内接受、了解、熟知并应用农业物联网应用系统。
（2）*
（3）经济实用性原则
系统使用的经济实用性是指系统使用成本经济，并且在使用功能上能够满足实际工作要求。
在系统开发时，需要对系统进行合理规划，确保系统在满足用户的业务要求的同时，以简单、方便、快捷、经济实用为目标，面向具体的工作应用需求。
在系统使用技术上，使用成熟、经济的技术，而不是单纯考虑技术的先进性；在系统数据显示深度上，根据实际需要确定，而不是越深越好，应该注重实用性。
（4）稳定性原则
系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。
由于系统一旦建立，将嵌入到日常农业生产活动中。
一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。
因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。
系统应该采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。
（5）安全性原则
系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。
此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。
为防止仪器使用安全和各种非法的访问、使用、修改、破坏或者泄密，具体安全需求必须包括：
a．利用可靠的数据加密技术：
对用户密码与敏感数据进行数据加密；
b．统一的硬件设备序列号管理：
仅有授权的设备才能接入到云平台服务；
:
c．稳定可靠的用户权限管理与鉴权系统：
当且仅当授权的用户能够进行授权的操作；
d．给不同的功能模块分配不同的权限；
e．用户数据逻辑隔离；
（6）可扩展升级原则
可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。
一是随着系统覆盖面的扩大，参与企业数量增加，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着农业物联网技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。
数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。
（7）先进性原则
采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。
第4章、建设内容
。
、大数据中心
智慧园林大数据中心——包括“生产数据中心”即农业生产过程中的环境、生长、生产环节的数据采集及存储；“管理数据中心”即苗木标准、产品质量、土地质量数据的采集及存储；“经营大数据中心”即市场及流通端采集的数据，如产品交易价格、交易量、交易区域等。
、大屏展示指挥中心
基地控制中心
本地控制室配置操作控制台、操作电脑、显示屏、硬盘录像机、软件系统等设备，主要用来实时显示园区各基地的环境参数和通风设备、卷帘设备、电磁阀等基地设施的运行状态，查看基地内农作物的长势以及病虫害信息，对整个种植区的情况可以一目了然，在线指导工人生产劳作。
并且可以存储备份相关农情数据及视频资料，还可通过网络连接与农业相关单位形成远程资源共享。
（宽带网络须接入至本地控制室）。
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智慧农业基地现场控制室
远程决策指挥中心
策决策指挥中心设在办公区，主要由LED显示屏、查看电脑、软件系统等组成。
主要用于远程查看各基地现场数据及视频、远程操控基地电气设备、发布相关政策及预警信息等。
（须宽带接入）
智慧农业远程决策指挥中心
、两大应用支撑平台
、生态环境监测平台
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、智能气象站的检测及预警分析系统
智能气象站
气象监测系统利用各种高科技手段，通过研究环境气象条件与农业生产的相互关系，预测环境气象条件的演变趋势，估算其对农业生产的影响，对复杂多变的农业气象环境和农业生产过程进行动态、准确的监测。
本项目拟通过农业气象监测站的建设，构建高标准农田气象监测网络，为农事生产、灾害防御提供决策依据，实现亩均产量的最大化。
气象监测站可实时采集空气中温湿度、光照强度、风速风向、降雨量等农业气象参数，自带数据管理云平台和APP，可通过网页或手机查看数据。
气象监测平台功能
1在线监测
系统能够将空气温湿度、土壤传感器、光照强度等信息通过采集设备传输而来的实时环境监测数据在系统中进行可视化显示。
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2.预警管理
当空气温度、空气湿度、土壤含水量等环境监测数据超过设定的预警值时，系统自动预警，生成预警事件，通过手机短信及网页报警提示管理人员或工作人员进行管理和控制。
该模块还可对系统产生的各个环境预警事件进行详细记录，便于事后查询和对工作人员工作质量进行跟踪监督
3.设备管理
该模块实现对环境监测设备以环境调控设备的工作、运行状态进行定时自动或手动远程巡检，对设备的工作、运行状态进行统计管理，用于记录和查询每个设备的工作状态情况（正常/故障/损坏）、工作年限、检修、保养信息
{
4查询分析
该模块提供空气温度、空气湿度、光照等环境监测数据的历史数据查询功能，提供温室环境预警事件信息的查询功能。
同时可以将温室内空气温度、空气湿度、光照强度等环境监测数据以及环境预警事件信息以图表形式或曲线图形式形成统计报表，供管理人员做出适当的作物生长管理、分析与决策。
（1）实时趋势曲线：
可将系统采集到的温室内的数据以实时曲线的方式显示出来，便于观察系统某时间段内整体检测状态；
（2）历史曲线：
可显示出温室内各测量参数的日、月、季、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置系统参数值。
可分析各参数变化对作物生长产生的影响；可将温室内数据测量结果存储为报表形式，对各参数进行分析和浏览，供其他研究之用
、智能虫情监测分析系统
1智能虫情测报灯
智能虫情测报灯是新一代图像式虫情测报工具，内置高清摄像头，实时采集虫情照片并可上传至云平台进行自动识别计数，对虫害的发生进行分析和预测。
可实现无人监管。
设有防雨百叶及大雨棚，内置虫雨分离功能，晴雨天均可工作。
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1—GPS天线；2—雨控传感器；3—壳体；4—诱虫灯管；5—过滤网；6—柜体
2.性诱虫情测报灯
性诱虫情测报灯是一款针对单一虫种单一性别的害虫进行诱捕并计数上传平台，预测目标害虫的出现频率和发展趋势。
性诱测报灯
3平台照片查看与害虫数据统计分析
在设备或平台上可以设置拍照时间，定时拍照上传平台，在平台上集中保存随时查看。
对收集的害虫进行分段存放、拍照、计数，虫情数据由监测系统整理分析，形成虫情数据库，以供专家远程诊断。
具有现场或远程控制功能，设备的各种功能可通过网络远程设置、修改和读取，还可根据需要远程拍摄自己需要的照片并上传到服务器。
模块主要功能包括图像列表、虫情观察、数据分析、设备管理、预警分析和预警通知。
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（1）图像列表以列表的形式实时更新并展示虫情测报设备上传的照片及数量，支持对不同设备、时间段的选择性筛选。
图像列表
（2）虫情观察
可对任意设备、日期、时间点的虫情照片进行观察，可对自动拍摄进行手动补拍，支持对虫情数据的上传及修改。
虫情观察
（3）数据分析
，
1）统计曲线
可对虫情监测设备采集的数据进行统计并通过曲线的形式展现，用户可通过按钮对设备、时间段、虫子种类进行选择性展示，提供补录、数据导出、图表导出功能。
统计曲线
2）对比分析
可查看不同设备、虫子种类、时间段在不同年份的虫子数量曲线，为用户提供直观的历年虫情对比。
对比分析
'
（4）设备管理
可对设备的开关、履带运行、光控时控模式切换、拍照间隔、联网模式、设备远程重启及出厂恢复、位置信息、电量信息、手机号绑定、手机卡号及流量进行管理和设置。
设备管理
（5）预警分析
选定基地和虫情监测设备后，点击筛选，可查看设备日、周、月、季的虫情数量统计曲线，通过大数据中心对历史数据的分析，预测下一时间段的虫情数量，通过预警值设置，对虫情危害程度进行等级划分。
同时支持虫情的多曲线综合展示、K线分析及地图分析。
}
预警分析
（6）预警通知
当虫情数量达到预警值后，会自动将预警短信发送到通讯录人员手机上，用户，也可自定义收件人及短信内容，手动发送虫情预警短信。
预警通知
、墒情监测预警分析系统
通过智能墒情监测设备，监测不同土壤深度的墒情数据，土壤温度、湿度、盐分、氮磷钾含量等，为树木生长提供不同深度根系的土壤养分、水分含量，并结合树木生长模型对树木生长提供分析预警。
）
墒情数据展示图
土壤养分速测仪，16通道，可同时测试15组样本（1组空白对照），快速的出数据。
土壤养分氮磷钾速测仪
、智能生产管理平台
、生长本体监测管理
通过果实变化、茎杆微变化、叶片湿度、叶片温度等各种植物生理传感器来获取植物的生长信息，诊断它们的生长状态，分析其营养信息，研究其病变、老化、枯死、生长变异等生理生态规律。
提升整体植物栽培的有效管理、生长障碍的防治、分析环境的影响、促进作物生产按需管理、提升农业生产效能具有重要意义。
。
！
、生长模型管理
在种植管理专家的协同下，建设作物生长模型，为农事管理提供精细化、科学化管理的标准，同时为作物生长研究提供数据支持。
模型具备以下优点：
1、该模型对作物生长发育具有较好的预测性和可行性，为进一步有效建立作物生长动态模型奠定了基础。
2、构建良好的作物生长发育模型，不但可以预测作物在不同的环境条件下模型参数大多需要重新估计和优化。
3、建立了主要作物生育期钟模型模式，反映作物生长发育随气候的动态变化，并将生育期与气候生长季进行对比分析，实现生长季适应性评估。
本项目根据种植农作物的特性通过历史数据建立生长模型，生长模型需包含根据时间及特性显示当下作物的生长期。
《
作物生长期展示界面
系统可以对当下作物提供适应的农事操作提醒，每一个提醒可以操作处理并记录。
农事操作提醒与处理
系统支持农事处理功能，可以编辑操作日期、块地名称、操作面积、批次名称、操作事项、作物生长期、工作时长等信息数据。
农事操作提醒处理界面
系统可以通过生长模型的标准数据与现阶段环境的数据作对比并提醒。
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标准数据与现阶段数据对比提醒
系统支持模型修改功能，可以根据农作物的生长需要和环境去设置农作物生长开始日期、生长时间周期、生长环境的适应上、下值，还可以增加一些农事建议，确保农作物在每一个生长阶段的良好环境。
模型修改界面
、水肥一体化
在根据节水灌溉模式及管理水平支持多种控制灌溉方式，在实际操作中可根据具体情况选取适合的控制灌溉方式。
可编程控制器通过程序将传感器检测的湿度信号与预先设定的标准湿度范围值相比较，如果检测的湿度值小于设定湿度值，（低于设定值则调大电动机转速，高于设定值则调小电动机转速）则自动调节电动机转速，进行灌溉操作。
由于实际情况中存在墒情采集及分析水平不足的因素，在现状自动化控制中主要还是依据节水工程设计中规定的耗水定额、灌溉时间及作物的需肥等数据来作为自动化控制发出命令的依据。
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用户可以登录云端实时查看设备运行情况，接收墒情等信息推送，并根据数据控制相关设备的开启和关闭，实现远程灌溉施肥操作。
（1）界面显示：
智能水肥一体化系统控制管理，显示整个施肥系统的示意图，包含PH、EC、进水流量、进水压力、加肥手动、主泵手动、施肥泵手动、灌溉手动、历史数据、参数曲线、程序设置等。
水肥一体化控制界面
历史数据展示
（2）参数曲线：
系统支持查看参数曲线，可通过时间区间查看进水压力，进水流量、PH、EC值的曲线和数据信息，同一界面显示。
】
参数曲线界面
（3）程序设置：
可设定至少8个程序，每个程序可设定执行时间、电池阀、施肥桶、流量、EC、PH、施肥时间等。
8个设置程序展示界面
每个程序参数设置界面
（4）计划任务：
系统还可以通过设置计划任务，指定一段日期内，按计划执行水肥一体工作任务，可设置开始日期、结束日期、执行时间、执行时长、执行对象、执行动作、启动与结束工作都可以与传感器关联。
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计划任务设置界面
开始、结束日期设置
执行时间、时长设置界面
执行对象、动作，关联传感器，启动与结束设置界面
[
、可视化管理
基地内分别安装高清摄像头，高清视频监控系统24小时监控基地作物长势，监控视频信息通过网络进行传输。
有了远程视频监控系统，种植管理人员及农业职能部门专家通过电脑或手机就能随时随地查看基地内作物长势、基地电气设施运行状态，同时还可在线指导基地内种植生产。
该系统由网络型视频服务器、高分辨率摄像头组成，网络型视频服务器主要用以提供视频信号的转换和传输，并实现远程的网络视频服务。
在已有Internet上，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问、双向语音对讲，实现多点、在线、便捷的监测方式，网络摄像头通过无线网桥构建无线网络进行通讯，所有图像和控制信号都在控制中心集中显示和控制
视频监控网络拓扑图
、农产品追溯系统
—
结合植物生长模型，水肥一体智能灌溉系统以及可视化监控平台，能够精准的展示作物各生长期内的图像资料、施肥情况、灌溉情况和其他的相关农事操作情况，生成身份二维码，“一扫”即可掌握作物在监控周期内的全部信息。
追溯界面
作物成长档案
作物成长相册
、农事操作管理
\
用信息化的方式管理园区生产过程的农事操作，让作物种植更加规范化和标准化。
比如可根据表格手工录入割胶量信息等。
农事操作管理界面
、农机管理
将农机定位终端装备装于农用机械，通过系统平台为机械化插秧、收割、翻耕、秸秆还田等农机作业，提供作业数据采集、自动化处理、统计分析、精细化管理等服务，为农机作业管理工作提供了一套科学、公正、行之有效的解决方案。
总体架构图
1、~
2、智慧农机服务平台
集成北斗卫星导航定位、物联网传感、地理信息系统、无线通讯、信息融合与数据处理等高新技术。
平台软件采用具有自主知识产权的“基于空间网格剖分的农机作业面积自动统计”算法，通过对农机作业轨迹数据分析处理，能自动识别出作业地块区域和计算出作业地块面积。
该算法处理过程不需要人为干预，自动化程度高，算法执行效率高、速度快，计算稳定可靠，精确度高。
平台软件提供各种实用的功能模块，具有对外开放性，可接入第三方服务，为政府管理部门、农机合作组织提供各种精细化管理服务。
（1）农机调度管理平台及功能
a．北斗实时定位及轨迹查询功能
将农机定位终端装配于农机上，通过定位终端与北斗卫星系统建立连接，实时获取农机准确位置，实现农机实时定位跟踪。
通过串联农机位置信息点形成历史轨迹，真实反映农机行驶和作业路线，准确掌握农机作业过程。
b．农机作业自动监控功能
实时监视选定农机的作业数据，包括农机终端在线状态，作业质量，实时面积等。
通过影像图片展示，第一时间了解农机作业现场情况及作业质量情况。
通过柱状图实时展示地区农机作业面积完成情况，准确掌握工作任务进度。
c．作业面积自动统计分析功能
}
结合地理信息系统高清影像图，以地块方式统计作业面积，已完成作业地块涂色显示，不同作业类型采用不同颜色显示，作业完成区域一目了然。
系统提供多维度多角度的统计分析方式，可按农机个体，农机合作组织，行政区划，作业类型等方式进行农机作业统计，进度分析，对比分析和效率分析，对于资源的合理优化及分配提供有效的决策依据。
（2）平台服务器参数
应用服务器：
CUP:
4核；主频：
；内存：
12G；硬盘：
300G
数据库服务器：
CUP:
4核；主频：
；内存：
8G；硬盘：
500G（可扩容）
3、滴滴农机
滴滴农机可同时适用于安卓和ios系统，其功能模块主要包括：
农机找农户、附近农机手、维修加油。
（1）农机找农户
.
此模块提供农机需求发布，并结合地理信息系统，农户根据自身作业需求，提前发出预约服务，并标注相应的发单人信息、作业时间、作业地点、作业面积、作业类型、理想报价等，完成后，系统将在地图中显示发布者需求信息及地理信息等内容，农机拥有者，可在系统中查看信息发布者距离路线，作业内容等，根据此信息内容进行接单。
（2）附近农机手
此模块为农机拥有者发布其拥有的服务类型，农机手可在此模块下自行发布农机类型，农机数量、作业地点、理想报价等租用信息，农机需求者可对应自身需求内容进行。
实现农机需求者和农机拥有者的双相选择，完成两者的精准对接。
（3）维修加油
依仗GIS管理系统，对接各农机服务中心及各加油站地理位置信息，为农机使用者农机加油、部件维修等日常服务提供便捷资讯服务。
、肥料管理
肥料管理系统是对辖区内的化肥进行宏观管理，从化肥质量，化肥经营，施肥指导等方向入手，重点控制化肥整体用量，预防劣质化肥流入。
…
、专家指导系统
针对果树常见病害进行远程诊断和咨询解答，提出相应的管理措施。
可为农产品生产企业，合作社，种养殖大户，以及农民等各生产主体全程提供专业技术指导和服务，也可与智慧农业移动客户端对接，及时通过智能手机或智能终端向农户推送农技知识，尤其是病虫害防治等。
建立种植技术专家知识库，通过果树疑难病症网上咨询、远程视频专家指导、作物关键期管理作业短信等手段为生产者提供种植技术支持。
为用户提供网上农事信息查询功能，主要是以农事（农药、24节气、农产品认证、农作物品种、种植技能、生产决策）等知识，可以让用户即时解决自己疑惑。
专家平台系统
第5章、软件平台介绍
、智慧农业平台主界面
|
主界面
园区全景图展示界面
、数据实时监控
可以选定自动、手动和视频监控模式，第一时间掌握基地内外的气象参数、土壤参数。
气象参数实时监测
；
土壤实时数据监测
实时监控视频与环境参数监测
、数据管理
可对数据进行备份和导出，对历史数据进行查询、分析比对，比便做出科学决策。
】
数据对比分析
数据备份与导出
、设备管理
对基地联控智能设备的定位、运行情况显示信息，在线监测管理。
基地电气设施远程在线精准可控
；
、报警设置与提示
当基地的环境参数瞬间出现异常时，系统发出报警信号，提醒工作人员及时采取处理措施，以免影响作物生长，减少损失。
报警阀值设置
预警提示（分黄色警告及红色警告）
.、水肥一体控制系统
（
精准控制，按需灌溉，节水节肥。
、权限管理
系统管理员可根据实际要求设定不同权限的账号，以便在保障系统平稳运行和系统数据安全的前提下达到信息公开与共享。
添加新的用户名及查看每个账号的系统使用记录
第6章、施工规范
传感器的安装
无线环境感知传感器及无线土壤墒情传感器可根据地貌、地质、土壤类型的不同，进行不同的布设，地块的选择应设在平整且不易积水、采光良好的地块，土壤墒情类传感器采样点的布置应尽量避开低洼、易积水的地方，且同沟槽和供水渠道保持20m以上的距离，避免沟渠水侧渗对土壤含水量产生影响，垂向测点的数目根据监测区域的具体情况，采用垂向法布设，垂向深度为10cm。
视频监控的安装
（1）摄像机安装前应按下列要求进行检查：
1）将摄像机逐个通电进行检测和粗调，在摄像机处于正常工作状态后，方可安装；
2）检查摄像机底座与支架的安装尺寸；
3）检查摄像机在支杆上或者防护罩内紧固情况。
（2）在搬动、架设摄像机过程中，不得打开镜头盖。
（3）在高压带电设备附近架设摄像机时，应根据带电设备的要求，确定安全距离。
（4）摄像机装置的安装应牢靠、稳固。
（5）从摄像机引出的电缆宜留有1m的余量，不得影响摄像机的转动。
摄像机的电缆和电源线均应固定，不得用插头承受电缆的自重。
（6）先对摄像机进行初步安装，经通电试看、细调、检查各项功能，观察监视区域的覆盖范围和图像质量，符合要求后方可固定。
线路的敷设
（1）电缆的敷设应符合下列要求：
1）电缆的弯曲半径应大于电缆直径的15倍；
2）电源线宜与信号线、控制线分开敷设；
3）室外设备连接电缆时，宜从设备的下部进线；
4）电缆长度应逐盘核对，并根据设计图上各段线路的长度来选配电缆。
宜避免电缆的接续，当电缆接续时应采用专用接插件。
墙壁电缆沿墙角转弯时，应在墙角处设转角墙担。
电缆卡子的间距在水平路径上宜为；在垂直路径上宜为1m。
（2）敷设管道电缆，应符合下列要求：
1）敷设管道线之前应先清刷管孔；
2）管也内预设一根镀锌铁线；
3）穿放电缆时宜涂抹滑石粉；
4）管口与电缆间应衬垫铅皮，铅皮应包在管口上；
5）进入管孔的电缆应保持平直，并应采取防潮、防腐蚀、防鼠等处理措施。
供电与防雷接地
（1）摄像机宜采用集中供电；控制线缆、光纤线缆与电缆可一起敷设。
（2）所有接地极的接地电阻应进行测量；经测量达不到设计要求时，应在接地极回填土中加入无腐蚀性长效降阴剂；当仍达不到要求时，应经过设计单位的同意，采取更换接地装置的措施。
（3）监控室内接地母线的路由、规格应符合设计要求。
施工时应符合下列规定：
1）接地母线的表面定完整，无明显损伤和残余焊剂渣，铜带母线光滑无毛刺，绝缘线的绝缘层不得有老化龟裂现象；
2）接地母线应铺放在地槽或电缆走道中央，并固定在架槽的外侧，母线应平整，不得有歪斜、弯曲。
母线与机架或机顶的连接应牢固端正。
3）电缆走道上的铜带动母线可采用螺丝固定；电缆走道上的铜绞线母线，应绑扎在横档上。
（4）系统的工程防雷接地安装，应严格按设计要求施工，接地安装应配合土建。
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