乡村振兴农业物联网智能应用平台建设方案.docx

乡村振兴农业物联网智能应用平台建设方案编制：审核：审批：20xx年XX月第1页共24页目录1项目概况3Ll建设背景31.2必要性32需求分析42.1 需求分析42.2 建设目标52.3 建设原则52.4 运行环境需求73建设方案83.1 总体架构83.2 智能监测93.3 智能传输113.4 智能控制123.5 应用平台软件133.6 生产指挥展示中心224项目预算241项目概况1.1 建设背景中共中央、国务院关于学习运用“千村示范、万村整 治”工程经验有力有效推进乡村全面振兴的意见正式向社 会公布。这是党的十八大以来，中央连续出台的第12个指 导“三农”工作的一号文件，充分体现了 “三农”作为全党 工作重中之重的战略定位。并把全面脱贫致富奔小康作为党 的全部工作的重中之重，统揽全局、头等大事来抓。特别是 党的十八届五中全会提出了 “创新、协调、绿色、开放、共 享”五大发展理念。在新常态下，为了实现农业产业转型、 增长方式转变、强化农业基础地位作用、提高农业竞争力， 提高农业可持续发展能力，保障农产品有效供给和质量安全, 促进农民持续增收，加快新农村建设步伐，实现城乡共同繁 荣，因此,XXX经济开发区提出了创建“下司草莓示范园区”。1.2 必要性农业物联网技术能够广泛应用于农业生产、流通、消费 以及农村社会、经济、管理等环节，产生巨大的社会、经济 与生态效益。实现农业生产经营从粗放式、经验性管理到精 细化、科学化管理的快速转换、提高农产品的产量与品质、 降低农业生产成本、保护农业环境，加快推进现代农业建设 的必然选择，对促进农业增效、农民增收、农村稳定具有重 大推动作用。通过农业物联网智能应用平台的建设，可促进农业信息 服务网络化、农业资源管理数字化、农业生产过程管理精准 化、农业装备智能化打造信息化、智能化、可视化、灾害可 控化、虫害可量化支撑产品可追溯化。将动植物生长信息和生物技术、养殖技术、食品安全技 术相结合，从养殖种植、生产加工、流通各环节入手，从生 产源头解决农产品的安全问题。充分利用先进的物联网、云计算等技术，实现农业生产 监测管理和产品安全追溯。通过核心平台整合各类设施、大田、畜牧水产用户的不 同需求，以远程技术为服务手段，进一步提高农业生产过程 的智能化和信息化水平。充分利用物联网技术，有利于智能控制系统在草莓种植 中推广应用，进而提高草莓种植的智能化水平。2需求分析2.1 需求分析传统农业产生的物质技术手段落后，主要依靠人力、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)农产品的品种少物联网系统的建设恰好可以解决这些问题，它所带来的 是劳动成本的降低、农业污染的减少、农产品产出量的增加 以及指导智能化的农业生产。2.2 建设目标本项目综合运用传感技术、近场通信技术以及无线远程 通信技术、互联网、云计算等技术，利用组合的环境监测设 备和控制设备，对设施生产模式进行区域化多层级管理，实 现以物联网技术为核心的集展示、监测、预警、控制、管理 等多功能一体化综合服务平台。并通过多种多媒体动态展现园区农业物联网区域类型 及分布情况，实现对各类农业物联网设施的实时接入管理。 开发农业物联网移动客户端，支持随时查看、管理、控制农 业物联网设施状态，实时掌握农业生产信息。同时实现标准 化环境监测、控制和预警。2.3 建设原则农业物联网已进入高速发展阶段，各种一体化的系统越 来越普及。因此我们在进行农业物联网智能应用平台的建设 时应遵循以下原则：(1)系统的标准化系统建设应坚持标准化，遵循国家和行业相关业务、管 理和技术规范标准。(2)技术的先进性系统应采用成熟、先进的技术，建设符合信息技术最新 发展潮流的基础架构，确保系统技术的先进性和前瞻性，保 证投资的有效性和延续性。(3)软件的适用性系统的建设应切实满足用户的实际业务需求，具有较高 的适用性。(4)软件的实用性系统建设应充分考虑使用人员的能力和素质、专业结构、 部门业务需求情况，做到易学易用、操作简单、尊重使用人 员工作习惯；并具有一定的数据自动校验功能。(5)系统的稳定性系统的建设规划要充分考虑系统投入运行后即作为生 产系统，保证7X24小时服务：一是要求应用系统首先是成 熟可靠的；二是要求具有备份功能和措施；三是要求具有高 的容错及故障恢复能力，在出现意外时能够隔离故障区，保 护重要数据，通知管理人员做人工干预，避免灾难性后果发 生。(6)系统可维护性系统应能通过集中控制台方便地配置、监视、控制、诊 断整个系统，并且能够监视和控制用户情况、提高效率、消 除隐患。运行环境根据需要发生变化时，包括新的硬件和软件 (含系统软件和数据库)投入使用后，应保证该系统的正常 运行。(7)系统可扩展性系统的建设必须考虑到与已有系统、其它单位系统以及 将来待开发系统之间的互联，因此在满足目前需求的前提下, 设计时还要分析并预测未来的发展。应保证设计的应用系统 具有良好的二次开发功能，以利于今后的扩展。对于未来的 发展，要立足在现有的基础上升级改造，保护现有投资。(8)系统可管理性系统的部署、使用及管理以简便、易于操作、方便实用 为准则，采用基于Web方式管理系统，降低系统管理、维护 成本，提高系统的可管理性。(9)系统的安全性系统建设应充分考虑用户、应用、网络方面的安全性要 求，防止来自外部非法的访问。应具有用户的身份认证和权 限管理，对应不同的应用层次。既能保证不同用户高效、快 速地访问控制授权范围内的系统资源，也能有效地阻止用户 之间的非法侵入、非授权访问。对关键的设备和系统还有完 善的安全性保护方案。(IO)系统的可移植性所有组件均可安装在常见厂家的Java应用服务器上。 并可以兼容不同的操作系统。2.4 运行环境需求(1)操作人员可采用浏览器对平台进行操控；(2)智能终端基于安卓平台开发应用；(3)数据存储采用市面上主流的数据库产品；(4)提供基础数据导入及监测分析数据导出功能；(5)可根据需要提供开发接口程序所需的源代码和数 据结构。3建设方案3.1总体架构读码器识别传感器 摄像头信息发布主要是以现代的信息化手段为支撑，通过传感器、环境 温度传感器、土壤监测传感器、摄像头等各类传感采集设备, 及时准确采集监测对象的各类数据，并通过移动互联网、无 线网和3G等传输网络，将相关数据资料集中存储在业务支 撑和信息管理平台，为相关的业务应用服务提供支撑，从而 实现对于农业生产整个过程的监测与科学指导。感知层，承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、 RFID电子标签、识别码、传感器等网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、移动网、 固联网、互联网、广电网等即可实现应用层，实现物与物之间，人与物之间的识别与感知, 发挥智能作用3.2智能监测参数采集包括各类温室传感器（光照传感器、温度传感 器、气体湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤酸碱度传感器、 水质分析传感器等），各类前端控制器（光照控制器、通风 控制器、灌溉控制器，湿度控制器，温度控制器等）以及对 前端传感器控制器进行统一控制的采集控制器。视频采集包括云台，可变焦高清摄像头。3.2.1 传感设备（1）温度和湿度：作物的生长与温度和湿度有密切关系， 温室大棚的控制参数中，温度与湿度检测、控制是主要参数 之一。温湿度传感器是必不可少的一种。建议采用温湿度一 体壁挂式的传感器，在温室大棚中非常适合。(2) 土壤水份：作物生长需要水份，在设施农业中如何 灌水，做到既不影响作物生长又不浪费水资源是至关重要的 问题。尤其是草莓种植，强调水肥一体化，不同阶段的土壤 水分关系到草莓的质量和产量。利用的土壤水份传感器，直 接插入土壤中测量水份。建议采用不锈钢，直插式的传感器 来测量，长期埋在土壤下面不影响测量效果。(3) 土壤PH监测功能：土壤PH采集节点采用土壤PH 传感器来实现对温室内部土壤PH情况的检测(4)C02:农作物生长发育离不开光合作用，而光合作用 又与Cc)2有关，所以控制C02的浓度，有利于作物的生长发 育。(5)光照度：设施农业中，采用栽培管理自动化系统其 光源完全为人工光，而不用太阳光，采用光传感器来检测和 控制光照强度，使作物可以得到均匀一致的光照。监测光照 强度的利器，照度传感器。同样是壁挂的安装方式，可以安 装在大棚的顶部，测量光照度。3.2.2视频监控系统摄像头实时捕获温室内部的画面，而后通过同轴电缆线 将画面数据传输给视频编解码模块处理。我们既可以在液晶 显示器上看到温室内部的实时画面，又可以通过PC登陆视 频监控客户端的方式来远程观看温室内部的实时画面。视频中心处理器是融合WIFI无线通信技术视频监控技 术的工业级硬盘录像机网关设备，采用高性能H. 264编码标 准，集Wifi视频采集无线传输于一体，无线视频监控解决 方案的核心产品。它具有强大的音视频采集、行车数据存储 和传输功能。主要支持一下功能： 采用H. 264视频压缩技术，压缩比高，适合窄带无线 传输 支持至少4路语音视频同步采集、传输、存储 支持双向双工语音对讲支持IO报警、移动侦测报警、超(低)速报警，等 多种报警方式 支持定时/报警两种自动抓拍图片触发方式 支持云台控制，可进行预置位、巡航轨迹的设置调用 支持3G路由上网，Wi-Fi无线上网 支持服务器录像存储，本地硬盘录像存储 支持WEB网页配置参数和浏览实时视频 支持无线Wi-Fi802. llb/g/n可选Station与AP模式 支持OSD图像叠加，如温室编号、时间、位置信息等 通过外置串口可外接传感器、CAN数据采集器、GPS 等外设 支持无线网络远程下载回放历史视频文件3.3 智能传输平台采用的3Gwifi可选的无线网络进行传输，在现场 可以方便接入有线网络通过WIFI接入点(AP)的方式就近 通过有线网络将前端数据与视频传输至后端监控平台。或者 在有线网络无法覆盖的情况下，通过各运营商的3G无线网 络进行对数据与视频的传输。WIFI接入优势:网络资费便宜，整体成本低 劣势必须有有线网络接入，覆盖范围小3G接入优势无需有线网络，网络接入方便，覆 盖范围大劣势:网络资费贵WIFI接入必须在wifi AP附近IOO米左右的距离可以正 常通信，这样覆盖大面积的温室试验田需要布置多个Wifi ap 接入点。也就涉及到了温室里面的网络布线的问题。施工较 麻烦。由于使用2. 4G公用频段，信号抗干扰能力差、数据 安全性较差。3G无需依托于有线网络，只要运营商3G网络覆盖到的 地方即可以接入。所以网络接入方式灵活无需布线，施工方 便。采用CD技术，数据安全性与抗干扰能力强，但是网 络资费偏贵。以上两种网络接入方式各有优劣，优势互补。项目实施 根据现场的网络环境两种网络接入方式配合使用。以到达最 好的覆盖效果与最低的成本投入。3.4 智能控制本平台采用先进的传感器网络技术、ARM嵌入式技术和 传感器技术相结合的方式，通过远程监控系统可以精准采集 温室内部环境的各项指标，驱动相应控制器件（风扇、加湿 器、加热器）平稳控制温室内部环境的变化，给温室内的农 作物