智慧农业大棚word版本

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品名:智慧农业物联网大棚实训系统

型号:EV-SHNP-02

高校物联网实训系统

-智慧农业大棚

农业物联网是现代物联网技术的发展成果之一。它是将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域,构建智能农业系统,是解决农业发展中遇到的各种问题的有效方法之一。物联网智能农业大致分为3个层次,即感知层、网络层和应用层。感知层主要实现农业生态环境的感知、作物的状态感知和动植物的质量检测等;网络层主要实现感知层所

获得信息到应用层的传输;应用层首先通过数据清洗和融合、模式识别等手段形成最终数据,然后提供给生态环境监测系统、生长监控系统、追溯系统等使用。

智能农业做为物联网技术应用的一个重要方面,是各个高校学习和研究的重点。但是由于农业生产环境的特殊背景,并不是每一个学校都有合适的场地和产品来完成这方面的研究。为了解决这个问题,东谷软件公司设计了EV-SHNP-02型智慧农业实训系统来满足学校的教学和科研使用要求。

本方案在学校教室内或者户外,建设一套高标准,高技术的智能农业大棚系统,在此智能大棚有限的空间内集中体现了物联网智能农业的3个层次,即感知层、网络层和应用层。系统融合了多种信息技术,拥有很好的演示效果。大棚内装配有多种传感器和执行器,可支持50寸触控一体机或智能手机上的App程序和WEB应用进行统一的控制和管理。

东谷软件的智能农业大棚实训系统不仅可以作为物联网工程专业《物联网软件设计》课程的实验平台,还可以用作老师和学生对智能农业进行研究的科研平台。

物联网技术在农作物种植中的应用,具体指的是利用现代电子技术、自动化控制技术、计算机及网络技术相结合。通过部署在农作物中的的传感器节点,组建感器网络,采集农作物生长过程中最为密切相关的空气温度、空气湿度、土壤水分、土壤温度、土壤PH值、光照、风速、风向、CO2等环境参数,并通过网络实时传输至远程中心服务器,中心服务器接收存储数据,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以达到分布式监测,集中式管理。农业管理员、农业专家通过手机或者手持终端就可以及时掌握农作物的生长情况,及时发现农作物的生长病症,及时采取有效的控制措施。

空气温度、空气湿度、土壤温湿度、土壤PH值等是农作物种植中至关重要的环境参数,每个条件都影响着农作物的生长状况以及品质。传统的人为判断的种植模式存在效率低,无具体量化数值作为依据。因此,在农作物种植中难免会出现一些误差,另外还需大量人工和时间来处理,往往不能及时有效地察觉生产过程中的问题。

由东谷软件公司研发的智慧农业物联网实训系统,在农作物不同的区域内架设各类传感器,主要检测农作物生产过程中的环境参数如空气温度、空气湿度、土壤水分、土壤温度、土壤PH值、光照、风速、风向、CO2等多种环境参数。

由农业物联网沙盘构成的智慧农业物联网实训系统为高校物联网专业提供了一套智慧农业物联网实训系统,基于本实训平台,在硬件网络层面展现了物联网的基本组成和系统拓扑,在农业物联网软件层面,实现了数据的采集,存储,分析及展现等基本软件开发的核心要素。

该农作物物联网系统可以根据用户需求,对环境因素进行自动采集和智能化管理农业种植提供科学依据,形成农作物环境监控物联网,最大限度得营造舒适的农作物生长环境,降低运营成本,提高生产量,增加劳动效益。农业物联网技术在农业种植领域的应用,使农作物环境的监控管理不再受到时空局限,智能化

的种植方式令人耳目一新。

系统特点:

1、标准的物联网体系架构。从采集,传输,存储,分析,展现,都采用实际的系统模型。非普通的电气联动沙盘可比;

2、

3、所有传感器均为智慧农业现场真实传感器。包括:空气温度传感器,空气湿度传感器,二氧化碳传感器,光照传感器,土壤温湿度传感器,土壤PH传感器,风速传感器,风向传感器及视频摄像机等;

4、

5、提供所有系统代码,及详细设计文档。

通过本智慧农业大棚的建设,老师及学生在对物联网有了基础性认知的同时,可以做进一步的二次开发工作,真实的场景、真实的传感器及网络,使得课题性的开发工作更有观感效果,充分体现了现代农业的科学性,也是农业生产转型升级的趋势性展现。

智慧农业系统方案 V1.0版 2014年3月7日 上海企想信息技术有限公司

目录 1.前言 (3) 1.1方案背景 (3) 1.2设计内容 (4) 2.系统结构 (5) 2.1软件结构 (5) 2.2硬件结构 ............................................................ .6 2.2.1采集传感器 (6) 2.2.2远程视频监控 (7) 2.2.3小型气象站 (7) 2.2.4 ZigBee无线传输 (7) 2.2.5智慧农业管理平台 (7) 3.功能描述 (8) 3.1棚内环境采集模块 (8) 3.1.1模块功能 (8) 3.1.2模块配置 (9) 3.2棚外气象采集模块 (10) 3.2.1模块功能 (10) 3.2.2模块配置 (11) 3.3实时视频采集模块 (11) 3.3.1模块功能 (11) 3.3.2模块配置 (11) 3.4集成控制模块 (12) 3.4.1模块功能 (12) 3.4.2模块配置 (13) 4.实验列表 (13)

1.前言 1.1方案背景 巩固农业基础、实现农业现代化,一直是我国现代化建设的重要目标和重点任务。加快发展现代农业,既是转变经济发展方式、全面建设小康社会的重要内容,也是提高农业综合生产能力、增加农民收入、建设社会主义新农村的必然要求。党和国家高度重视农村农业信息化建设,中央1号文件连续6年明确指出,要加快推进农村信息化建设工作。2012年4月,国务院发布《全国现代农业发展规划》,这是新中国成立以来的首次,具有重要标志性意义:标志着党中央、国务院在“三化同步”中高度重视农业现代化;标志着发展现代农业从理念要求变成了实际举措;。“十二五”将成为推进现代农业发展的重要时期。《规划》从加快转变农业发展方式的关键环节入手,明确提出了完善现代农业产业体系和改善农业基础设施和装备条件等事关现代农业发展全局的八项重点任务。完善现代农业产业体系,最突出的标志之一就是大力发展设施农业。而引领现代农业发展的智能温室的建设成为推动和持续发展现代设施农业最有效的途径之一。智能温室的建设引入集物联网、计算机科学、信息处理、控制工程、农业生物学、环境科学等于一体的多元化综合性技术和自动化控制设备,通过传感器实时采集、监测和分析温室内温度湿度、光照强度、土壤水分、二氧化碳等影响作物生长的环境信息,建立温室智能化管理系统,调整温室大棚内生长因子达到作物最佳生长状态,提高作物品质,增加作物产量。实现农业集约、高产、优质、高效、生态、安全的重要支撑,进一步加速农业向现代集约型、智能型农业的转变,有效提升农业产业化经营和管理的水平。同时也为农业和农村经济转型、社会发展提供“智慧”支撑。智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 基于Zigbee技术的智慧农业解决方案,成本低廉,是一般人都能负担的价格;控制更简单,让每一位刚接触的人都能轻松使用;功耗更低、组网更方便、网络更健壮,给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大,基于Zigbee技术的智慧农业解决方案在使用中,要准确及时地操控所有设备,最值得关注的应该就是网

希鸟智慧农业解决方案 1背景 巩固农业基础、实现农业现代化,一直是我国现代化建设的重要目标和重点任务。加快发展现代农业,既是转变经济发展方式、全面建设小康社会的重要内容,也是提高农业综合生产能力、增加农民收入、建设社会主义新农村的必然要求。 农业作为关系着国计民生的基础产业,其信息化、智慧化的程度尤为重要。农业、农村的信息化是国家信息化、现代化的基础和重要组成部分,没有农业、农村的信息化、现代化就没有整个国家的信息化和现代化。 希鸟智慧农业主要解决: 解决农业相关的运营者及时获取准确的农业产品生产现状,从而为农业生产提供保障的问题; 解决农业生产者及时获取和预测市场供求信息的问题; 解决科研人员与农业生产者之间的良好的信息的问题; 解决农产品消费者及时快捷地获取消费农产品的溯源信息而保证产品安全性的问题; 解决农业管理者及时获取农产品产业信息实现统筹管理的问题。

2希鸟智慧农业 希鸟智慧农业分三部分组成。 公有云:主要负责考勤,通知,流程,任务,指令,客服等; 私有云:主要解决农业运营者内部的物联网服务平台,农户管理平台,电子商务平台,质量与安全溯源平台等; 第三方:主要解决生产链(农技公司),供应链(物流),政府(农业局等)之间互通,保证高效,高产,不滞销。 2.1智慧农业的架构 通过基础设备、核心技术、平台服务、服务范围和终端用户实现整体平台的架设。 基础设备:物联网传感器、控制器、数据存储和通信单元实现对物联网感知层、传输层的架设; 核心技术:标准化接口平台、数据安全加密传输存储、数据建模应用和服务器端、web端、PC端、APP端的客户端应用; 平台服务:管理服务(种植管理、行政管理、加工管理、专家会诊、决策分析)和监控服务(远程监控、自动化监控); 服务范围:种植业、林业、水利、畜牧业、渔业等农副业运营者; 终端用户:管理端、生产种植端、专家端、商家端和消费端。

信息与电气工程学院 电子信息工程CDIO一级项目(2014/2015学年第一学期) 题目:农业温室大棚智能监控系统 专业班级:电子信息 学生姓名: 学号: 指导教师:马永强老师 设计周数:16周(分散) 设计成绩: 2014年12月26 日

1 项目设计目的及任务 基于嵌入式和zigbee的农业温室大棚智能监控系统,该系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等,通过模型分析,可以自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时,系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息,实现温室大棚信息化、智能化远程管理,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理,为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件,帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。 2 项目设计背景 近年来,温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利,得到了迅速的推广和应用,种植环境中的温度、湿度、光照度、 CO浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。 2 传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求,目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见,而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵,不适合国情。 针对目前大棚发展的趋势,提出了一种大棚智能监控系统的设计,根据大棚智能监控的特殊性,需要传输大棚现场参数给管理者,并把管理者的命令下发到现场执行设备,同时又要使上级部门可随时通过互联网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。 3 项目设计思路 3.1 智能报警系统 (1) 系统可以灵活的设置各个温室不同环境参数的上下阀值。一旦超出阀值,系统可以根据配置,通过手机短信、系统消息等方式提醒相应管理者。 (2) 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。 (3) 可以根据报警记录查看关联的温室设备,更加及时、快速远程控制温室设备,高效处理温室环境问题。 (4) 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。 3.2 远程自动控制 (1) 系统通过先进的远程工业自动化控制技术,让用户足不出户远程控制温室设备。 (2) 可以自定义规则,让整个温室设备随环境参数变化自动控制,比如当土壤湿度过低

智慧农业解决方案 1. 智慧农业概念定义: 智慧农业是充分应用现代信息技术成果,集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识,实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。 托普云农智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。 2.国内智慧农业建设现状: (1)智慧农业政策方面 我国政府部门高度重视我国农业的发展,先后出台了《农业科技发展"十二五"规划》、《关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》、《全国农垦农产品质量追溯体系建设发展规划(2011-2015)》等政策,全力支持"十二五"期间我国农业的发展。 最新发布的《全国农业农村信息化发展″十二五″规划》(以下简称《规划》)透露,物联网技术有望在农业部确定的200个国家级现代农业示范区获得农业部和财政部资金补贴。并先行先试重点开展3G、物联网、传感网、机器人等现代

信息技术在该区域的先行先试,推进资源管理、农情监测预警、农机调度等信息化的试验示范工作,完善运营机制与模式。将据悉,按照《规划》要求,今后五年,农业农村信息化总体水平将从现在的20%提高到35%,基本完成农业农村信息化从起步阶段向快速推进阶段的过渡。具体指标包括:农业生产信息化整体水平翻两番,达到12%;农业经营信息化整体水平翻两番,达到20%;农业管理信息化整体水平达到60%;农业服务信息化整体水平达到50%等。 (2)托普云农智慧农业在技术方面 随着物联网技术的不断发展,越来越多的技术应用到农业生产中。目前,RFID 电子标签、远程监控系统、无线传感器监测、二维码等技术日趋成熟,并逐步应用到了智慧农业建设中,提高了农业生产的管理效率、提升了农产品的附加值、加快了智慧农业的建设步伐。 (3)托普云农智慧农业在应用方面 目前,利用RFID、无线数据通信等技术采集农业生产信息,以帮助农民及时发现问题,并且准确地确定发生问题的位置,使农业生产自动化、智能化,并可远程控制。 3. 托普云农智慧农业的建设内容: (1)智慧农业企业电子商务平台 企业信息门户:随着网络经济的发展,企业越来越重视信息的及时传送和内部、外部的直接交流,但也面临这样的问题:企业雇员之间、与合作伙伴和顾客之间都需要多种形式的信息交流。EIP是一个将企业所有应用和数据集成到一个

品名:智慧农业物联网大棚实训系统 型号:EV-SHNP-02 高校物联网实训系统 -智慧农业大棚 农业物联网是现代物联网技术的发展成果之一。它是将先进的传感、通信和数据处理等物联网技术应用于农业领域,构建智能农业系统,是解决农业发展中遇到的各种问题的有效方法之一。物联网智能农业大致分为3个层次,即感知层、网络层和应用层。感知层主要实现农业生态环境的感知、作物的状态感知和动植物的质量检测等;网络层主要实现感知层所

获得信息到应用层的传输;应用层首先通过数据清洗和融合、模式识别等手段形成最终数据,然后提供给生态环境监测系统、生长监控系统、追溯系统等使用。 智能农业做为物联网技术应用的一个重要方面,是各个高校学习和研究的重点。但是由于农业生产环境的特殊背景,并不是每一个学校都有合适的场地和产品来完成这方面的研究。为了解决这个问题,东谷软件公司设计了EV-SHNP-02型智慧农业实训系统来满足学校的教学和科研使用要求。 本方案在学校教室内或者户外,建设一套高标准,高技术的智能农业大棚系统,在此智能大棚有限的空间内集中体现了物联网智能农业的3个层次,即感知层、网络层和应用层。系统融合了多种信息技术,拥有很好的演示效果。大棚内装配有多种传感器和执行器,可支持50寸触控一体机或智能手机上的App程序和WEB应用进行统一的控制和管理。 东谷软件的智能农业大棚实训系统不仅可以作为物联网工程专业《物联网软件设计》课程的实验平台,还可以用作老师和学生对智能农业进行研究的科研平台。 物联网技术在农作物种植中的应用,具体指的是利用现代电子技术、自动化控制技术、计算机及网络技术相结合。通过部署在农作物中的的传感器节点,组建感器网络,采集农作物生长过程中最为密切相关的空气温度、空气湿度、土壤水分、土壤温度、土壤PH值、光照、风速、风向、CO2等环境参数,并通过网络实时传输至远程中心服务器,中心服务器接收存储数据,结合对应的诊断知识模型对数据解析处理,以达到分布式监测,集中式管理。农业管理员、农业专家通过手机或者手持终端就可以及时掌握农作物的生长情况,及时发现农作物的生长病症,及时采取有效的控制措施。 空气温度、空气湿度、土壤温湿度、土壤PH值等是农作物种植中至关重要的环境参数,每个条件都影响着农作物的生长状况以及品质。传统的人为判断的种植模式存在效率低,无具体量化数值作为依据。因此,在农作物种植中难免会出现一些误差,另外还需大量人工和时间来处理,往往不能及时有效地察觉生产过程中的问题。

物联网温室大棚智能化系统
解决方案

目录
1、设计原则.............................................................................................................................................. 3 2、设计依据.............................................................................................................................................. 3 3、系统简介.............................................................................................................................................. 4 3、系统架构.............................................................................................................................................. 5 4、系统组成.............................................................................................................................................. 6
结构图................................................................................................................................................ 6 现场的监测设备: ........................................................................................................................ 7 智慧大棚系统结构: .................................................................................................................... 7 智慧农业大棚系统介绍 ................................................................................................................ 8 温度控制系统 ............................................................................................................................ 8 通风控制系统 ............................................................................................................................ 8 光照控制系统 ............................................................................................................................ 9 水分控制系统 ............................................................................................................................ 9 湿度控制系统 .......................................................................................................................... 10 视频监控系统 .......................................................................................................................... 10 控制系统平台: .......................................................................................................................... 10 应用软件平台:.......................................................................................................................... 11 视频监控系统:.......................................................................................................................... 11 农业溯源系统.............................................................................................................................. 12 种植环节: .............................................................................................................................. 12 物流环节: .............................................................................................................................. 12 其他:...................................................................................................................................... 12 室外气象观测站.......................................................................................................................... 13
5、系统特点............................................................................................................................................ 14 预测性:...................................................................................................................................... 14 强大的扩展功能:...................................................................................................................... 14 完善的资料处理功能:.............................................................................................................. 14 远程监控功能:.......................................................................................................................... 14 数据联网功能:.......................................................................................................................... 14
6、项目定位............................................................................................................................................ 14 7、控制逻辑............................................................................................................................................ 16
温度控制...................................................................................................................................... 16 控制要素: .............................................................................................................................. 16 控制设备: .............................................................................................................................. 16 控制方式: .............................................................................................................................. 16
降温控制过程:.......................................................................................................................... 16 在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值 .................................................................. 16 温度超过设定上限时 .............................................................................................................. 16
增温控制过程:.......................................................................................................................... 16 空气湿度控制.............................................................................................................................. 16
控制要素: .............................................................................................................................. 16 控制设备: .............................................................................................................................. 17 控制方式: .............................................................................................................................. 17 增湿控制过程:.......................................................................................................................... 17 在软件可设定湿度默认正常的上下限的值; ...................................................................... 17 湿度低于设定下限时: .......................................................................................................... 17 除湿控制过程:.......................................................................................................................... 17

设施农业温室大棚滴灌系统田间布置解决方案 随着社会的发展变迁,人类对农业产品的需求量不断加大。从水果蔬菜到花卉苗木,一年四季供求不停。设施园艺这几年也得到了迅猛发展,一座座温室、大棚坐落于乡间田野,展现着新农村的蓬勃发展。温室配套设施也经历了从无到有,从有到精的发展历程。无土栽培技术和节水灌溉技术在温室、大棚中广泛应用,如今,温室自动化控制逐渐成为了温室灌溉领域的热门研究方向。许多发达国家利用计算机、电子技术将自动控制应用于温室管理,美、日、德等发达国家和一些发展中国家都在温室节水灌溉领域取得了发展和一定的成绩。 一、日光温室室内滴灌系统布置 日光温室内蔬菜种植一般为南北向,种植田块东西向长南北向短,滴灌支管一般东西向布置,其长度与日光温室的长度相同;毛管南北向布置(与种植方向一致),其长度一般为6~8m。 日光温室内一般为每一种植床种植两行作物,每一种植床一般布置一条毛管,如果种植床上的两行作物间距较大土壤沙性较大时可布置两条毛管。如果种植床上覆盖地膜时,毛管一般布设于地膜下。 二、育苗温室大棚棚(室)内微喷灌系统布置 大棚的田间首部与日光温室内的田间首部相同,由于支管长度较短,因而常用φ40聚乙烯塑料管。考虑到育苗的特殊要求,拟采用止漏雾化微喷头。系统可采用固定式或自动行走式 三、蔬菜大棚棚内滴灌系统布置 大棚内蔬菜种植一般仍为南北向,但种植田块南北向长东西向短,滴灌支管仍为东西向布置,其长度与大棚的宽度相等;毛管南北向布置,其长度与大棚的长度相等。毛管间距依据作物行距和土壤质地及灌水器流量而定,一般为60-100厘米。 四、供水系统 保护地灌溉水源多为井水,蔬菜种植品种繁多,需水规律和施肥的规律各异,用水方式一般为随机用水,即各个用户(温室大棚)用水的时间和流量不统一,下面介绍几种常见的随机供水方式。 1. 压力罐集中供水 对于面积较大,保护地集中的地块,水井为单一水源的情况下,一般采用水

智能温室大棚环境监控系统 1、系统简介 该系统利用物联网技术,可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像,通过模型分析,远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备,保证温室大棚内环境最适宜作物生长,为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。同时,该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等,实现温室大棚集约化、网络化远程管理,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。本系统适用于各种类型的日光温室、连栋温室、智能温室。 2、系统组成 该系统包括:传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端、监控中心和应用软件平台。 (1)传感终端 温室大棚环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成。环境信息传感器监测空气温湿度、土壤水分温度、光照强度、二氧化碳浓度等多点环境参数,通过无线采集终端以GPRS方式将采集数据传输至监控中心,以指导生产。 (2)通信终端及传感网络建设 温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成:温室大棚内部感知节点间的自组织网络建设;温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后,将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室大棚环境信息的监控。 (3)控制终端 温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成,通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数,对环境调节设备进行控制,包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。 (4)视频监控系统

智慧农业建设果蔬大棚物联网 项 目 方 案

前言 (3) 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 (4) 二、果蔬大棚物联网方案概述 (6) 系统设计原则 (6) 系统功能特点 (7) 系统组成 (8) 系统示意图 (9) 三、各子系统介绍 (9) 环境参数采集子系统 (9) 自动控制系统 (10) 视频监控子系统 (13) 信息发布系统 (14) 四、中央控制室及管理软件平台 (15) 系统平台功能 (15) 数据采集功能 (17) 设备控制 (19) 视频植物生长态势监控功能 (20) 五、项目的需求 (23)

前言 物联网信息技术在2006 年被评为未来改变世界的十大技术之一,是继互联网之后的又一次产业升级,是十年一次的产业机会。总体来说,物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的新技术,物物相连,相互感知,若干年后,地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确定地址,它的各种状态、参数可被感知。2009 年8 月温家宝总理在无锡提出"感知中国",物联网开始在中国受到政府的重视和政策牵引。2010 年国家发布了"十二五"发展规划纲要,其中第十三章“全面提高信息化水平‘第一节’构建下一代信息基础设施”中明确提到:推动物联网关键技术研发

和在重点领域的应用示范。在第五章“加快发展现代农业‘第二节’推进农业结构战略性调整”中提出:加快发展设施农业,推进蔬菜、果蔬、茶叶、果蔬等园艺作物标准化生产。提升畜牧业发展水平。促进水产健康养殖。推进农业产业化经营,促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。推进现代农业示范区建设。第三节“加快农业科技创新”中提出:推进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化。加快农业生物育种创新和推广应用,做大做强现代种业。加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用,实施水稻、小麦、玉米等主要农作物病虫害专业化统防统治。加快推进农业机械化,促进农机农艺融合。发展农业信息技术,提高农业生产经营信息化水平。 2013 年国家一号文件更是着重讲述物联网技术在农业中的应用。物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。 一、农业物联网在现代设施农业应用的意义 我国是农业大国,而非农业强国。近30 年来果蔬高产量主要依靠农药化肥的大量投入,大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置,导致大量养分损失并造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主,传统耕种只能凭经验施肥灌溉,不仅浪费大量的人力物力,也对环境保护与水土保持构成严重威胁,对农业可持续性发展带来严峻挑战。 本项目针对上述问题,利用实时、动态的农业物联网信息采集系统,实现快速、多维、多尺度的果蔬信息实时监测,并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。突破果蔬信息获取困难与智能化程度低等技术发展瓶颈。 目前,我国大多数果蔬生产主要依靠人工经验尽心管理,缺乏系统的科学指导。设施栽培技术的发展,对于农业现代化进程具有深远的影响。设施栽培为解决我国城乡居民消费结构和农民增收,为推进农业结构调整发挥了重要作用,大棚种植已在农业生产中占有重要地位。要实现高水平的设施农业生产和优化设施生物环境控制,信息获取手段是最重要的关键技术之一。

随着温室大棚近年来的发展,农业智能温室大棚控制系统也被广泛的应用,该监控系统充分应用现代信息技术,集成软件、物联网技术、音视频技术、智能控制、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识,实现大棚控制各关键环节的信息化、标准化,是云计算、物联网、地理信息系统等多种信息技术在大棚控制中综合、的应用,实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。 【温室大棚控制系统作用】 (农业温室大棚智能控制系统构架-图例) 农业智能温室大棚控制系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像、通过模型分析,自动控制温室湿帘风机、喷淋灌溉、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时,系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、

报警信息,以实现温室大棚智能化远程管理,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用,保证温室大棚内环境适宜作物生长,实现精细化的管理,为作物的高产、生态、安全创造条件,帮助客户提率、降低成本、增加收益。 【温室大棚控制系统组成部分】 (农业温室大棚智能控制系统-图例) 一、智能控制 通过控制系统,可以对农业生产区域内各种设备运行条件进行设定,当传感器采集的实时数据结果超出设定的阈值时,系统会自动通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制操作,如自动喷洒系统、自动换气系统等,确保温室内为植物生长适宜环境。 常用的现场设备包括灌溉设备、风机、水帘、遮阳板等,这些设备均可以通过信号线进行控制,服务

器发送的指令被转化成控制信号后即可实现远程启动/关闭现场设备的运转。 用户通过点击界面上的按钮即可完成启动/关闭现场设备的指令发送。 除了手工进行指令的发送之外,系统还能够根据检测到的环境指标进行自动控制现场设备的启动/关闭。用户可以自定义温湿度、光照、CO2浓度等指标的上限值、下限值,并定义当指标超过上限或者下限时,现场设备如何响应(启动/关闭);此外,用户可以设置触发后的设备工作时间。 建立手机系统,客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据,手机端具有手动启动、关闭电磁阀,水泵等设备功能。 二、视频监控 (农业温室大棚智能控制系统-图例) 通过在农业生产区域内安装高清摄像机置,对包括种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控,实现现场无人职守情况下,种植者对作物生长状况的远程在线监控,农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取,质量监督检验检疫部门及上主管部门对生产过程的有效监督和及时干预,以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理。

现代智能温室大棚 在互联网时代智能农业的概念已越来越多地被提及并受到高度关注,智能设施为现代农业保驾护航,设施农业是指在人工设施保护条件下,通过工程技术手段为生物提供适宜的生长环境,以达到高产优质生产目的的现代农业生产方式。传统的现代化设施农业是高投入、高耗能的产业,对环境并不友好。从发达国家来看,高投入常规现代农业已暴露出一系列问题,而且无一不与高投入大规模单一经营的农作方式直接相关,所以提高水肥利用效率是促进现代农业快速发展的关键。 在我国农业生产中,水资源和肥料利用效率低是普遍存在的问题,在很大程度上限制了农业生产的进步。为此,物联网整合了计算机技术、电子信息技术、自动控制技术、传感器技术及施肥技术,设计了一款农业一体化智能控制系统。该系统由环境智能采集、专家知识库支持、农业一体化自动灌溉三部分组成,详细功能如下: 1.环境智能采集 系统通过传感器设备智能采集农业土壤的温湿度、PH值、EC值及氮、磷、钾等环境数据,环境数据的智能采集是实现科学水肥灌溉的关键。通过对采集到的数据分析及系统知识库支持,可判断出农作物在此生长阶段对水肥的需求。 2.专家知识库支持 系统根据农作物在不同环境、不同季节、不同生长阶段的根水肥吸收规律,建立了农作物水肥一体化灌溉专家知识库。用户结合系统对种植环境的数据采集及农作物对水肥需求的分析,可制定出科学的水肥自动灌溉方案。 3.农业一体化自动灌溉 针对系统专家知识库提供的灌溉意见及农作物各生长时期的农业需求规律,通过控制水量

和肥量的供给,实现水肥在土壤的分布层与作物吸收层空间同位供给,该模块可分为控制子系统、配肥子系统和灌溉子系统三部分。控制子系统根据专家知识库提供的数据,设定配肥比重、灌溉时间、灌溉区域等数据,通过总控制器对多个控制节点进行控制,进行定量定时施肥轮灌。配肥子系统通过上位机的人机界面、PC 机或远程控制界面设定配肥方案;配肥控制系统通过控制器对直流变频器的控制实现对水泵和肥泵的控制,从而完成配肥过程。灌溉子系统通过上位机的人机界面、PC 机或远程控制界面设定控制方案,来实现定量定时定区域的灌溉。 农业一体化智能控制系统农业一体化智能控制系统将信息技术与农艺技术相结合,实现了农业的信息化和自动化控制,完成了农作物水肥一体化自动控制生产管理功能。根据农作物水肥需求规律进行施肥与灌溉,对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理,具有肥随水走,利于作物吸收的特点,通过以水促肥、以肥调水,实现水肥耦合,全面提升农田水肥利用效率,不仅节水、节肥、节能、节省人力,而且还可大大提高农作物的产量和质量,同时减轻了增施肥料对环境的污染。

从天空俯瞰荷兰,你会发现奇迹般的景观——地面被一块块不同的田地拼凑着,由 于荷兰 的农业标准,其中大多数的田地都非常小,

并且还会被喧闹的城市与郊区分割开。在 荷兰 核心的农业种植地,摩天大楼和制造业工厂的附近,就是马铃薯地、蔬菜大棚和猪 舍。可 以说,荷兰超过一半的国土都被用于了农 业与园艺。 当然,最显着的就是蔬菜大棚建筑群,有的大棚建筑群占地面积高达175公顷 (2625 亩)。他们就像巨型镜子一样蔓延在荷兰国土上,在阳光的照耀下闪闪发光,到了

夜晚则 会从内部发出光芒。

目录 1需求分析说明 (1) 设计背景 (1) 组成部分 (1) 功能需求 (1) 2概要设计说明 (2) 各模块功能描述 (2) 模块调用图 (2) 系统执行流程图 (3) 3详细设计说明 (5) 温湿亮度检测模块 (5) 棚顶异物检测模块 (6) 危险区域保护模块 (6) 防盗监控模块 (7) 蓄水罐液面高度监测模块 (8) 火灾监控模块 (8) 串口控制模块 (9) 灯光控制模块 (9) 遮阳网控制模块 (13) 灌溉模块 (14) 4调试分析 (16) 终端节点与协调器之间通信测试 (16) 协调器与开发板之间通信测试 (18) 5用户使用说明 (19) 6课程设计总结 (19)

1需求分析说明 设计背景 智能化控制系统应用到大棚种植上,利用最先进的生物模拟技术,模拟出最适合棚内植物生长的环境,采用温度、湿度、CO2、光照度传感器等感知大棚的各项环境指标,并通过微机进行数据分析,由微机对棚内的水帘、风机、遮阳板等设施实施监控,从而改变大棚内部的生物生长环境。智能大棚是自动化控制程序用于在温室大棚智能控制的结果:比较人工的控制来说,智能控制最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚内部的环境,对于环境要求比较高的植物来说,更能避免因为人为因素而造成生产损失。相对生产来说,将智能化控制系统应用到大棚生产以后,产量与质量比人工控制的大棚都有极大的提高,对于不同的种植品种而言,提高产量与质量相对不同,对于档次较高的经济作物来说,生产效率可以提高30%以上。相对运行成本来的核算,对于有一定规模的种植企业来说,极大的降低了劳动力成本,设备的投入与运行,可以完全由节约下来的劳动力成本中核算出来,使用时间越长,光节约的劳动力成本就是一笔巨大的利润。 组成部分 现代化经济的迅速发展,促使了人们对机械智能化的强烈认知。现代化智能温室也称作自动化温室,是指配备了由计算机控制的可移动天窗、遮阳系统、保温、湿窗帘/风扇降温系统、喷滴灌系统或滴灌系统、移动苗床等自动化设施,基于农业温室环境的高科技“智能”温室。智能温室的控制一般由信号采集系统、中心计算机、控制系统三大部分组成。 功能需求 (1)对大棚内温度、湿度、光照情况等基本信息的采集并显示。 (2)实现灌溉远程化、自动化,大大节省人力成本。 (3)对大棚整体结构情况的监测、火灾等突发事件的检测并发出警报。 (4)实现大棚内灯等基本电器的远程化、自动化控制,使系统更加智能,用户体验感更好。 (5)实现遮阳网等蔬菜保护机制的远程化、自动化控制。 (6)对于监测到的大棚内的各种信息输出到客户端的显示屏上。

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