基于物联网的农业生产管理解决方案西安旭丰科技有限公司2015年4月目录1. 项目概述 (2)2. 总体思路 (4)3. 总体设计 (5)4. 需求分析 (7)5. 解决方案 (4)园区智能监控系统 (9)设施农业地理信息系统 (15)智能节水灌溉系统 (18)精准作业管理系统 (21)农产品安全质量溯源管理系统 (27)数据中心 (41)1. 项目概述近年来，国家大力推进农业和农村信息化建设，2005年至2012年连续八年的中央一号文件中，均明确提出了大力发展农业和农村信息化建设的任务和要求。
《农业科技发展“十二五”规划（2011-2015年）》明确提出农业信息化相关技术研究作为重大关键技术攻关，研究信息快速获取与智能处理技术，搭建农业科技信息加工利用交互平台，提高农业信息化水平。
《2006—2020年国家信息化发展战略》指出推进农业信息化和现代农业建设，为建设社会主义新农村服务。
按照中央指示，全国各级地方政府纷纷出台政策、制定措施，积极投入到农业信息化建设的大潮中去。
为深入贯彻《中共中央关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》，落实《2006—2020年国家信息化发展战略》的部署，充分发挥信息化在加快推进社会主义新农村建设、加快现代农业建设、推动城乡统筹发展中的重要作用，用现代信息技术改造传统农业。
推进农业信息化试点示范，普及应用信息技术，增强农业产业化龙头企业、农民专业合作组织的辐射带动作用，不断探索形成具有地方特色的农业信息化应用新典型和新模式。
积极发展优质、精准、高效和生态农业，提高农业规模化、精准化和设施化水平。
建成一批信息技术应用示范企业和农民专业合作组织。
以强化农业支撑保障能力、提高农业综合生产能力和改善农民生产生活条件为重点，突出组织实施好农业生产基地建设、重大农业建设工程和农业九大体系建设等，大力强调农业与农村信息服务体系建设，进一步提高农业部门信息化管理与服务水平。
为进一步凸显技术集聚、产业融合和推广示范的功能定位，提高现代化和信息化管理服务水平，加快农业信息化应用体系的建设步伐，将集成应用电子计算机网络、3S技术、通信技术和智能控制技术等现代农业信息技术，按照规模化、集约化、标准化、产业化的发展方向，充分应用现有基础设施设备，有步骤、有秩序地开展信息化建设和应用。
2. 总体思路1建设目标围绕农业信息化建设与农业产业化发展需求，结合国内外现代农业信息技术发展趋势，功能定位和产业化经济发展现状，依托资源优势、区位优势和政策优势，采用物联网、云服务、溯源技术、3S技术等前沿技术手段，建设基于统一数据中心的资源管理系统、智能监控系统、多媒体展示中心和综合门户网站，形成完善的技术服务体系，将信息技术与农业生产管理实践有机融合，实现科研、生产、物流、商务全产业链一体化支撑，满足快速发展的经营管理需求。
2建设内容以当前成熟的计算机网络技术、数据库技术、系统安全技术、GIS技术和数据交换等技术为手段，建设设施农业信息管理平台，充分利用当地已有的门户网站和服务模式，建设设施农业地理信息系统、生产信息管理与辅助决策系统和基于用户档案的信息推送系统，在设施农业建设现状摸底的基础上，掌握设施农产品生产和供给规模，引导特色种植；利用专家和当前主流的传播模式指导农户进行农事操作，为设施农业的标准化生产提供发展方向，为设施农业发展规划提供分析依据。
3. 总体设计设计原则智能农业物联网系统平台的设计，需要遵循以下一些原则：1、易用性原则易用性是指系统使用的方便程度。
由于平台的面向管理者较多：上到政府主管部门，下到应用示范企业的工作人员。
使用者的行业知识水平、对智能农业信息测控服务平台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、熟知并应用智能农业信息测控服务平台系统。
2、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。
3、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，将嵌入到试点企业的日常农业生产活动中。
一旦系统出现不稳定的情况，将会对企业正常的生产活动造成很大的影响。
因此平台和各个软件系统和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。
4、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。
5、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。
设计思路系统建设要围绕现“十二五”规划确定的总目标，分期、分阶段推进信息化应用系统建设。
其总体建设思路是：统一规划、坚持标准、集中整合、全面推广，建设规范化的物联网管理平台；围绕建设总目标，实施分阶段分层次建设，建设一块、应用一块、巩固一块、发展一块，建设效益型的信息管理平台；坚持创新与改革，关注业务而不只是技术，积极采纳新的业务模式，以增强履行农业信息服务职责的能力，建设知识型的信息管理平台；共享生产及事务管理公共数据，为规划决策和服务三农提供各种有效信息，建设共享型的信息管理平台。
4 需求分析开发环境及相关需求分析（1）开发环境要求1、系统使用 B/S，用户可以浏览器根据权限访问平台应用；2、基于成熟产品定制化开发；3、后台数据库采用国际知名厂商的主流数据库产品；（2）项目实际需求分析1、可单独运行，也可通过与其它系统的接口和其它系统集成使用；2、提供导入、导出系统数据的功能；3、可根据需要提供开发接口程序所需的源代码和数据结构。
目标与范围根据种植基地生产、信息化及基础建设情况和具体的业务需求，建设符合实际情况的农业智能化物联网综合管理平台。
具体设计内容为：园区智能视频监控系统,设施地理信息系统,智能节水灌溉系统,精准作业管理系统,农产品安全质量溯源管理系统.5 解决方案总体架构农业智能物联网总体框架图园区智能监控系统1 视频监控应用系统1.1系统概述根据基地种植区域和蓄水池实际的情况，在基地相应位置布置视频采集点，每个视频采集节点分别把实时图像传输到物联网生产管理平台，以便能远程实时查看各基地全景和作物生长状态。
1.2系统架构1.3系统模块说明基地的视频采集部分主要采用球机对基地全景、各主要道路和办公楼以及大门进行定位监控。
实现长期的管理。
显示部分主要由硬盘录像机的电脑显示器和远程计算机进行运行观看。
硬盘录像机的电脑显示器上基地内的所有监控图像（后期各基地可以升级为电视墙形式的大屏一对一的摄像机监控以及通过视频矩阵进行有效切换）。
基地的监控系统采用数字硬盘录像机进行视频图像的存储，有利于对事件的取证和分析。
控制部分由硬盘录像机、高速球（数字矩阵）控制键盘组成。
在硬盘录像机上通过鼠标操作可以切换本机上的监控画面和控制本机上的高速球旋转、放大等功能。
数字矩阵主要是对电视墙上的监视器里的监控图像进行切换，可设置监控图像在监视器里自由切换、程序切换、定时切换等操作。
高速球控制键盘主要是配合高速球使用的。
控制键盘用来控制高速球比鼠标更方便，通过控制键盘还可调出高速球的菜单，实现高速球的两点扫描、巡航、花样扫描、设置预置点、调用预置点等功能。
数字硬盘录像机具有网络功能。
连入监控中心的局域网络，可以让局域网里的授权用户随时观看监控图像，达到可以在自己的电脑上就可以观看到高速公路上的监控实时情况。
数字硬盘录像机加装ADSL 就可以连入因特网，授权用户可通过因特网访问主机，观看到监控图像。
根椐现场实际需要,室内种植管理人员可通过监控中心视频或手机远程监控查看现场农作物是否存在病虫害。
室外种植区域不仅可以通过视频监控查还可在现场安装太阳能虫情测报灯。
虫情测报灯工作原理:1、太阳能供电。
2、采用不锈钢整体结构，符合GB/T4237。
3、采用光、电、数控技术。
4、白天自动关灯，夜间自动开灯，也可手动开关灯。
雨天自动关机。
5、在夜间工作状态下，不受瞬间强光照射改变工作状态。
6、虫体处理方式：三层滤网分离虫体，药熏处理。
7、根据昼夜智能控制充放电及开关灯。
8、防雷装置：能够有效防止雷击。
9、设计寿命：≥5年（灯管和蓄电池除外）。
10、可增设时间段控制：根据靶标害虫生活习性规律，可设定10个时间段。
太阳能虫情测报灯示意图2 智能温室环境监控系统物联网系统根据设施农业的不同类型和生产管理要求，结合温室作物种植特点、分布特点，运用传感器网络实时采集农业生产过程中的温度、湿度、光照、二氧化碳、土壤墒情等环境因子信息，全面掌握温室作物种植过程信息，为温室智能化监控提供辅助决策指导，实现农业生产的精细化管理、精准化作业。
智能环境监控系统构成图3 智能室外环境监控系统针对室外监测环境建设土壤温湿度和空气温湿度传感器，对室外大田生长环境的空气温湿度变化和土壤温湿度信息进行实时采集和监测，并依托有线或无线网络，实现多点监测网，将所有前端数据汇总上传至数据中心计算机进行数据的管理和分析，实时监控室外大田作物不同生长期的生长环境信息变化，为农业生产管理决策提供支持。
4 室外气象站和土壤墒情采集系统为实时监测不同区域作物生长环境的气象变化和土壤墒情变化，针对地形特征以及室外主要农作物的种植管理特点，选择具有典型代表意义的区域建立气象土壤墒情监测站，对小区域气候及土壤墒情数据进行实时监测。
监测的环境信息包括空气温度、湿度、风速、风向、辐射、降雨量、土壤温湿度和含水量等关键参数，数据通过无线通讯模块实时传输到园区的数据中心，为作物生长管理提供精准监测和科学管理。
室外气象监测站示意图设施农业地理信息系统1 系统概述地理信息系统（GIS）作为一项集空间物体地理分布信息采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示等功能的成熟技术，在农业领域已有广泛深入的应用，体现在以下四个层次：（1）作为农业资源调查的工具——主要特点是建立农业资源地理数据库，实现空间数据库的浏览、检索，绘制农业资源分布图，生成农业资源报表；（2）作为农业资源分析的工具——以图形及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和重新导出新的信息，产生专题地图和进行地图数据的叠加分析；（3）作为农业生产管理的工具——建立各种模型和拟订各种决策方案，直接用于农业生产；（4）作为农业管理的辅助决策工具——利用GIS系统的模型功能、空间动态分析、预测能力，与专家系统、决策支持系统有机集合。
