RFID世界網 > 解決方案 > 其他 > 正文

智慧農業大棚解決方案

作者：北京創羿興晟科技發展有限公司

日期：2018-06-11 14:48:33

摘要：“智慧綠態農業/花卉大棚環境云監測物聯網系統”是一套基于modbus/bacnet協議及lora無線通訊系統平臺，實現農業生產的智能化及綠色生態管理。

關鍵詞：遠程控制數據分析

　　1 系統簡介

　　“智慧綠態農業/花卉大棚環境云監測物聯網系統”是一套基于modbus/bacnet協議及lora無線通訊系統平臺，實現農業生產的智能化及綠色生態管理。該系統利用多種類型的傳感器、自動化控制設備、多功能采集節點，以及無線組網系列設備等組建農業智能化生產與監測專用的無線傳感網, 對農業生產環節的空氣溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等信息進行采集，并傳輸到云數據管理中心，通過特定的算法建立云數據庫，并為農業管理部門及農戶提供生產管理依據。此外，農戶可在自己的管理權限范圍內，對農業生產現場(如農業大棚、大田、水產品養殖場等)進行實時監測、設備遠程控制、節能管理以及化肥等化學產品的使用管理，在保證農業生產的同時，實現農業生產的智能化管理，降低農業生產對自然環境的影響，實現農業生產過程的綠色生態管理。

　　目前，由于人們普遍認為農業本身就是綠色的，所以絕大多數智能農業的項目普遍關注農業生產的智能化，而很少關心農業生產對生態環境的影響。事實上，雖然農業本身是綠色的，但農業生產并不是綠色的，農業生產中使用的化肥、農藥以及農機設備均會對自然環境造成影響。因此，“智慧綠態農業/花卉大棚環境云監測物聯網系統”在設計思想上，與現有的智能農業物聯網系統不同，該系統在實現農業智能化生產的同時，還盡量降低農業生產對環境的影響。通過物聯網技術、云計算技術提高我國農業生產的管理水平，推動我國綠色生態農業的發展，提高我國農業的智能化、綠色生產水平，實現農業生產的智能化及綠色生產管理。

　　北京創羿興晟科技公司研發了多款lora產品，例終端節點CY-LRB-102、終端節點CY-LRB-101、lora控制終端CY-LRW-102、lora檢測終端CY-LRW-101等產品型號，還有多款產品正在研發中，將窄帶物聯網技術充分應用于現代農業中，打造智能農業系統。

　　2 系統構成

　　1、物聯網通訊的基礎技術：物聯網核心底層modbus/bacnet的通訊協議

　　2、傳感數據采集及農用設備控制系統：包括空氣溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等多種無線傳感監測設備，以及節能灌溉水閥、自動施肥設備、自動噴淋設備、能耗管理設備等多種遠程自動控制設備;

　　3、無線傳感網網絡組網傳輸系統：包括lora控制終端CY-LRB-102、lora控制終端CY-LRW-102、lora檢測終端CY-LRB-101、lora檢測終端CY-LRW-101;

　　4、無線云傳感網通訊管理云平臺及客戶端通訊管理軟件：無線云傳感網服務器端通訊管理軟件和客戶端通訊管理軟件，實現無線傳感網采集節點的信息與云數據管理平臺的對接。

　　5、數據監測管理中心：實現農業生產現場信息的實時監測、農作物或養殖產品的生命狀態分析、歷史記錄信息查詢、異常狀態報警，以及農機設備的遠程控制、工作狀態監測、故障分析報警等。

　　6、農業專家系統：運用人工智能的專家系統技術，并集成了地理信息系統、信息網絡、智能計算、機器學習、知識發現、優化模擬、虛擬現實等多方面高新技術，匯集農業領域知識、模型和專家經驗等，采用合宜的知識表示技術和推理策略，運用多媒體技術并能以信息網絡為載體，向農業生產管理提供咨詢服務。

　　7、綠態農業管理系統：依據農業生產現場監測數據及農業專家系統的決策，在保證農作物或養殖產品正常生產的環境下，對農業生產現場的施肥、飼料添加、農藥噴淋、農機設備的能耗等進行精細化管理，降低有害物質對自然環境的影響，同時減低整個系統的能量消耗。

　　圖1 系統構成示意圖

　　3 系統連接

　　在農業大棚中安裝光照傳感器、CO2傳感器、溫濕度傳感器來監測大棚中的環境狀況，安裝土壤溫濕度傳感器、PH值傳感器來監測大棚中的土壤狀況，安裝節能灌溉水閥、自動施肥設備、自動噴淋設備、能耗管理設備等多種遠程自動控制設備;

　　各類傳感器及多種遠程自動控制設備通過RS485線連接到基于modbus/bacnet協議的lora控制終端CY-LRB-102或lora控制終端CY-LRW-102;

　　lora控制終端設備通過lora技術將采集到的信息無線傳輸給lora檢測終端CY-LRB-101或lora檢測終端CY-LRW-101;lora控制終端設備與lora檢測終端設備運用lora無線技術一對一通信;

　　lora檢測終端設備通過RS485線與網絡控制器或服務器直接相連傳輸數據;當采集的數據出現異常時，系統會啟動智能控制系統。如當光照值不夠時，系統自動打開卷簾機和開窗，當環境溫度過高時，系統自動啟動通風設備;當土壤濕度不夠時系統自動啟動噴灌設備。

　　lora控制終端設備與lora檢測終端設備內都有modbus/bacnet通信規約機制，可根據需要轉換通信機制。若遇障礙物嚴重遮擋，導致lora控制終端設備與lora檢測終端設備不能正常通信時，可增加中繼節點以使采集的數據傳輸至Lora檢測終端設備。

　　數據監測管理中心通過對采集數據的分析處理，智能分析每個接入的傳感器或自動控制設備的狀態，并轉換成有價值的信息，供授權用戶訪問使用。

　　圖2 系統組成

　　圖3 系統結構

　　數據具體傳輸圖如下：

　　圖4 數據傳輸示意圖

　　4 系統主要功能

　　4.1 數據采集

　　農業大棚現場溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數據通過無線網絡傳遞給云服務中心進行智能分析和處理;

　　4.2 視頻監控

　　用戶隨時隨地通過4G手機或電腦可以觀看到大棚現場實際影像,對農作物生長進程進行遠程監控;

　　4.3 數據存儲

　　系統可對歷史數據進行存儲,形成知識庫,以備隨時進行處理和查詢;

　　4.4 數據分析

　　系統將采集到的數值通過直觀的形式向用戶展示時間分布狀況(折線圖)和空間分布狀況(場圖),提供日報,月報等歷史報表;

　　4.5 遠程控制

　　用戶在任何時間、任何地點通過任意能上網終端均可實現對大棚現場各種設備進行遠程控制開關;

　　4.6 錯誤報警

　　系統允許用戶制定自定義的數據范圍,超出范圍的錯誤情況會在系統中進行標注，以達到報警的目的;

　　4.7 統一認證

　　系統實現統一認證、集中管理控制，包括用戶管理、設備管理、認證管理、權限管理等功能;

　　4.8 手機監控

　　4G手機上可以實現與電腦終端同樣功能，實時查看各種由傳感器傳來的數據，并能控制大棚現場的噴淋、卷簾、風機等各種設備。

　　圖5 系統界面

　　5 系統特性

　　系統采用4G+LoRa的全無線架構，無需布線施工，維護成本低。

　　綠色、環保、無輻射傳感網具有全網同步的超低功耗特性，無線采集終端使用兩節堿性電池可工作3年以上;網絡自動負載均衡，網絡內所有無線節點功耗可評估，且功耗相仿自動組網、自維護、網絡連接可視，全天候穩定運行無需人工干涉管理方式多樣，可通過直接訪問網關或網絡服務器對所有的監控進行管理;管理軟件界面良好，功能強大，保證數據的記錄、分析及時準確，穩定可靠無線傳感網獨立工作，無需繳納任何費用，多采集器數據統一通過一個網關發送，節省4G流量費。

　　6 產品介紹

　　6.1 lORA控制終端CY-LRB-102

　　產品圖片