基于物联网智慧农业平台项目解决方案(3)

物联网智慧农业解决方案

赖进口感知设备。目前中国农业大学、国家农业信息化工程中心和中国农科院等单位已开始进行农用感知设备的研制工作，但大部分产品还停留在实验室阶段，产品在稳定性、可靠性及低功耗等性能参数方面还和国外产品存在不少差距，离产业化推广还有一定的距离。

农业无线传感器网络应用

无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由多个节点组成的面

向任务的无线网络，是一种无基础设施的网络。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术和分布式信息处理技术等多种领域技术，能协作地进行实时监测、感知和采集节点部署区域的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，通过无线网络最终发送给观察者。在大田种植方面，闻珍霞等

为了实现对设施农业中植物－土壤－环境的动态实时监控，以杭州美人紫

葡萄栽培基地首批信息化试验区为例，开发和应用无线传感网络系统和智能化管理及控制系统，实现了对土壤水分、养分、温度、湿度和光照等信息的实时动态测试与显示，并能根据葡萄优质高产生长的需要进行自动控制灌溉，取得了较好的效果。高军等采用基于ZigBee技术的无线传感网络与GPRS网络相结合的节水灌溉控制系统，能根据土壤墒情和作物用水规律实施精准灌溉，有效地解决了农业灌溉用水利用率低的问题。设计了基于CC2430的无线传感器网络自动控制滴灌系统，该系统能够监测植物土壤湿度、环境温度和光照的变化，通过无线网络将传感器信号反馈，结合传感器融合技术对滴灌动作做出精确判断。DamasM等在西班牙开发和示范应用了一个分布式的远程自动灌溉系统，它可以控制1500hm2灌溉面积，测试表明可以节约30%～60%的用水。

在设施园艺方面，2002年，英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第1个无

线葡萄园，传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔1min检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄健康生长，进而获得大丰收。石军锋等设计了一种基于MOTE-KIT2400的温室Web监控系统，开发了网关接口程序，给出了数据解析算法，实现了传感数据的获取，同时利用ASP.NET2.0技术开发了Web应用程序，实现了对温室环境的远程监控。在畜禽养殖方面，林惠强等 针对目前饲养场

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对动物的行为特征和健康状况无法实时获取的情况，提出在畜牧业中利用

无线传感网络传送动物的信息，解决了饲养动物生理特征信息实时传输的问题；同时，根据饲养场的实际情况，结合无线传感网络的特点，设计了一个切实可行的无线传感器网络动物检测系统，系统解决了网络部署、节点设计、节点定位、

路由和可视化平台的设计等问题。王冉等针对规模化畜牧养殖中畜禽舍环

境监测难的问题，设计开发了一套基于无线传感网络的畜禽舍环境监控系统，该系统能对畜禽舍环境参数（如温度、湿度、光照、大气压和氨气浓度等指标）进行实时监测，并能智能化地根据设定的环境指标上下限自动控制畜禽舍相关设备如风机、风扇、湿帘和电灯等的开启，最终达到将畜禽舍环境参数控制在设定的范围，减少动物热应激，净化畜禽舍环境，促进动物健康成长的目的

Bishop-HurleyG等［33］开展了一项耕牛自动放牧测试，成功地实现了第1个基于无线传感器网络的虚拟栅栏系统。NaglL等为家养牲畜设计了一个远程健康监控系统，系统中有多种类型的传感器，包括GPS传感器、脉码血氧计、温度传感器、电子地带、呼吸

传感器和环境温度传感器。TaylorK等研究了一种完备的智能动物管理系统，每个动物身上安装一个无线传感器，用于无线检测动物的位置和各种健康信息。在水产养殖方面，中国农业大学李道亮团队将水质监测无线传感网络运用到了水产养殖中，目前，该系统在江苏省宜兴市河蟹养殖应用推广667hm210000亩）。董方武等针对淡水养殖特点，采用ZigBee无线网络技术及传感器技术，设计了一种基于ZigBee技术的淡水养殖溶氧浓度自动监控系统，进行了监控网络结构、节点硬件电路和软件设计，实现了溶氧浓度和温度等参数的实时监控。 此外，无线传感网络应还用于农业环境监测等领域。PerkinsM等

介绍了一种由Motorola实验室开发的低开销、低能、自组织的传感器网

络neuRFon，该系统可以监测农业、环境和一些过程参数。李正明等将无线传感器网络应用于水文水利监测系统中，构建了基于WSN的无线水文水利监测系统，在硬件设计中分别采用单片机和ARM微处理器与CC2500配合设计网络节点；在软件设计中，移植TinyOS操作系统和ZigBee协议栈，搭建软件开发平台。

2.4无线传输系统

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2.5产品特点

1)基于云计算的、可运营的公共服务模式与物联网应用架构

平台集信息收集、处理、传播、应用一体化的物联网应用公共服务模式体系，整合SAAS架构、资源配置、技术集成等技术，具有面向物联网应用公共服务平台的层次化框架结构。支持移动、固网等多种通信方式，并实现移动视频监控、前端数据实时监测等多业务、多通信方式的安全认证和接入，同时在线用户数可达1000人以上，并发用户数300以上，查询录入响应时间在2s以内。

2) 标准无线传感器数据采集协议和高性能数据处理能力

数据采用是基于无线传感器的数据采集标准协议，具备数据的传输、融合和预处理能力，以及对移动视频传感监控压缩处理能力。电信级运营的物联网数据传输通道管理机制，面向多类型传感器数据的传输与融合技术，是可融合多类型传感

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器参数的无线传输系统。

3) 融合移动全球眼（视频监控）系统

基于3G多网络制式的移动全球眼系统架构，快速支持网络融合和业务融合，支持多多手机类型的移动全球眼手机客户端，采用移动视频监控的压缩编码与传输方法，支持网络融合和业务融合。

4) 支持网络融合和业务融合

融合现有网络、业务、数据、通讯、系统等资源的统一接入软件，用户信息、信息源、平台信息等的数据库构建技术和结构化异构数据的兼容技术，支持基于XML的异构数据转换接口，实现平台各应用子系统和部门间的交换与共享；支持异构应用系统和异地之间的数据交换技术；基于网络化的信息资源共享技术和数据库安全技术，实现各属性数据、记录有权限地存取，实现资源网络化共享。

2.6产品功能

1） 空气温湿度监测功能：系统可根据配置的温湿度无线传感器，实时监测大棚内部空气的温度和湿度。 2） 土壤湿度监测功能：配有土壤湿度无线传感器，实时监测温室内部土壤的湿度。 3） 光照度监测功能：采用光敏无线传感器来实现对温室内部光照情况的检测，实时性强。

4） 安防监测功能：采用无线入侵探测器，启动后当温室里面有人出现时，探测器便向主控中心发送信号，同时启动光报警。

5） 视频监测功能：通过部署无线WiFi摄像头实时捕获大棚内部的画面，通过光载无线交换机传输给网关处理。用户既可以在控制中心的显示器上看到温室内部的实时画面，又可以通过PC机远程访问的方式来观看温室内部的实时画面。 6） 促进植物光合作用功能：植物光合作用需要光照和二氧化碳。当光照度达到系统设定值时，系统会自动开启风扇加强通风，为植物提供充足的二氧化碳。 7） 空气加湿功能：如果温室内空气湿度小于设定值，系统会启动加湿器，达到设定值后便停止加湿。

8） 土壤加湿功能：当土壤湿度低于设定值时，系统便启动喷淋装置来喷水，直到湿度达到设定值为止。

9） 环境升温功能：当温室内温度低于设定值时，系统便启动加热器来升温，

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直到温度达到设定值为止。

10) 局域网远程访问与控制功能：物联网通过网关加入局域网。这样用户便可以使用PC机访问物联网数据，通过操作界面远程控制温室内的执行器件，维护系统稳定。

11) GPRS/3G网络访问功能：物联网通过无线网关接入GPRS或者3G网络。用户便可以手机来访问物联网数据，了解大棚内部环境的各项数据指标（温度、湿度、光照度和安防信息）。

12) 控制参数设定及浏览：对所要实现自动控制的参数（温度、湿度、光照度等）进行设置，以满足自动控制的要求。用户既可以直接操作网关界面上的按钮来完成系统平衡参数的设置，又可以通过PC机或手机远程访的方式完成参数的设置。

13) 显示实时数据曲线：实时趋势数据曲线可将系统采集到的大棚内的数据以实时变化曲线的形式显示出来，便于观察系统某时间段内整体的检测状况。 14) 显示历史数据曲线：可显示出大棚内各测量参数的日、月、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置参数，可分析环境的变化对植物生长的影响。 5) 传感器网络低耗数据收集算法 基于无线传感器网络的数据收集方法，拥有模型辅助的数据融合功能的传感器网络低耗数据收集算法，充分利用农作物生长数据的时空相关性来减少网络数据传输量。 6) 自动维护网络链和链路唤醒

边缘网关自动维护网络链接，在系统中采用短信或通知方式进行链路唤醒，有效缓解运营商通信链路压力。

2.7平台应用功能

用户管理平台

?

区域管理：用户管理平台管理员可以通过登录管理平台实现对平台的区域

业务管理。

? 终端管理：用户管理平台管理员可以通过登录管理平台可以对终端采集设备进行管理（例如添加、删除等）。

? 智能控制：用户管理平台管理员可以通过登录管理平台可以对终端采集设备、

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