RFID世界网 > 解决方案 > 其他 > 正文

智慧农业大棚解决方案

作者：北京创羿兴晟科技发展有限公司

日期：2018-06-11 14:48:33

摘要：“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于modbus/bacnet协议及lora无线通讯系统平台，实现农业生产的智能化及绿色生态管理。

关键词：远程控制数据分析

　　1 系统简介

　　“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于modbus/bacnet协议及lora无线通讯系统平台，实现农业生产的智能化及绿色生态管理。该系统利用多种类型的传感器、自动化控制设备、多功能采集节点，以及无线组网系列设备等组建农业智能化生产与监测专用的无线传感网, 对农业生产环节的空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等信息进行采集，并传输到云数据管理中心，通过特定的算法建立云数据库，并为农业管理部门及农户提供生产管理依据。此外，农户可在自己的管理权限范围内，对农业生产现场(如农业大棚、大田、水产品养殖场等)进行实时监测、设备远程控制、节能管理以及化肥等化学产品的使用管理，在保证农业生产的同时，实现农业生产的智能化管理，降低农业生产对自然环境的影响，实现农业生产过程的绿色生态管理。

　　目前，由于人们普遍认为农业本身就是绿色的，所以绝大多数智能农业的项目普遍关注农业生产的智能化，而很少关心农业生产对生态环境的影响。事实上，虽然农业本身是绿色的，但农业生产并不是绿色的，农业生产中使用的化肥、农药以及农机设备均会对自然环境造成影响。因此，“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”在设计思想上，与现有的智能农业物联网系统不同，该系统在实现农业智能化生产的同时，还尽量降低农业生产对环境的影响。通过物联网技术、云计算技术提高我国农业生产的管理水平，推动我国绿色生态农业的发展，提高我国农业的智能化、绿色生产水平，实现农业生产的智能化及绿色生产管理。

　　北京创羿兴晟科技公司研发了多款lora产品，例终端节点CY-LRB-102、终端节点CY-LRB-101、lora控制终端CY-LRW-102、lora检测终端CY-LRW-101等产品型号，还有多款产品正在研发中，将窄带物联网技术充分应用于现代农业中，打造智能农业系统。

　　2 系统构成

　　1、物联网通讯的基础技术：物联网核心底层modbus/bacnet的通讯协议

　　2、传感数据采集及农用设备控制系统：包括空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等多种无线传感监测设备，以及节能灌溉水阀、自动施肥设备、自动喷淋设备、能耗管理设备等多种远程自动控制设备;

　　3、无线传感网网络组网传输系统：包括lora控制终端CY-LRB-102、lora控制终端CY-LRW-102、lora检测终端CY-LRB-101、lora检测终端CY-LRW-101;

　　4、无线云传感网通讯管理云平台及客户端通讯管理软件：无线云传感网服务器端通讯管理软件和客户端通讯管理软件，实现无线传感网采集节点的信息与云数据管理平台的对接。

　　5、数据监测管理中心：实现农业生产现场信息的实时监测、农作物或养殖产品的生命状态分析、历史记录信息查询、异常状态报警，以及农机设备的远程控制、工作状态监测、故障分析报警等。

　　6、农业专家系统：运用人工智能的专家系统技术，并集成了地理信息系统、信息网络、智能计算、机器学习、知识发现、优化模拟、虚拟现实等多方面高新技术，汇集农业领域知识、模型和专家经验等，采用合宜的知识表示技术和推理策略，运用多媒体技术并能以信息网络为载体，向农业生产管理提供咨询服务。

　　7、绿态农业管理系统：依据农业生产现场监测数据及农业专家系统的决策，在保证农作物或养殖产品正常生产的环境下，对农业生产现场的施肥、饲料添加、农药喷淋、农机设备的能耗等进行精细化管理，降低有害物质对自然环境的影响，同时减低整个系统的能量消耗。

　　图1 系统构成示意图

　　3 系统连接

　　在农业大棚中安装光照传感器、CO2传感器、温湿度传感器来监测大棚中的环境状况，安装土壤温湿度传感器、PH值传感器来监测大棚中的土壤状况，安装节能灌溉水阀、自动施肥设备、自动喷淋设备、能耗管理设备等多种远程自动控制设备;

　　各类传感器及多种远程自动控制设备通过RS485线连接到基于modbus/bacnet协议的lora控制终端CY-LRB-102或lora控制终端CY-LRW-102;

　　lora控制终端设备通过lora技术将采集到的信息无线传输给lora检测终端CY-LRB-101或lora检测终端CY-LRW-101;lora控制终端设备与lora检测终端设备运用lora无线技术一对一通信;

　　lora检测终端设备通过RS485线与网络控制器或服务器直接相连传输数据;当采集的数据出现异常时，系统会启动智能控制系统。如当光照值不够时，系统自动打开卷帘机和开窗，当环境温度过高时，系统自动启动通风设备;当土壤湿度不够时系统自动启动喷灌设备。

　　lora控制终端设备与lora检测终端设备内都有modbus/bacnet通信规约机制，可根据需要转换通信机制。若遇障碍物严重遮挡，导致lora控制终端设备与lora检测终端设备不能正常通信时，可增加中继节点以使采集的数据传输至Lora检测终端设备。

　　数据监测管理中心通过对采集数据的分析处理，智能分析每个接入的传感器或自动控制设备的状态，并转换成有价值的信息，供授权用户访问使用。

　　图2 系统组成

　　图3 系统结构

　　数据具体传输图如下：

　　图4 数据传输示意图

　　4 系统主要功能

　　4.1 数据采集

　　农业大棚现场温度、湿度、光照度、土壤含水量等数据通过无线网络传递给云服务中心进行智能分析和处理;

　　4.2 视频监控

　　用户随时随地通过4G手机或电脑可以观看到大棚现场实际影像,对农作物生长进程进行远程监控;

　　4.3 数据存储

　　系统可对历史数据进行存储,形成知识库,以备随时进行处理和查询;

　　4.4 数据分析

　　系统将采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况(折线图)和空间分布状况(场图),提供日报,月报等历史报表;

　　4.5 远程控制

　　用户在任何时间、任何地点通过任意能上网终端均可实现对大棚现场各种设备进行远程控制开关;

　　4.6 错误报警

　　系统允许用户制定自定义的数据范围,超出范围的错误情况会在系统中进行标注，以达到报警的目的;

　　4.7 统一认证

　　系统实现统一认证、集中管理控制，包括用户管理、设备管理、认证管理、权限管理等功能;

　　4.8 手机监控

　　4G手机上可以实现与电脑终端同样功能，实时查看各种由传感器传来的数据，并能控制大棚现场的喷淋、卷帘、风机等各种设备。

　　图5 系统界面

　　5 系统特性

　　系统采用4G+LoRa的全无线架构，无需布线施工，维护成本低。

　　绿色、环保、无辐射传感网具有全网同步的超低功耗特性，无线采集终端使用两节碱性电池可工作3年以上;网络自动负载均衡，网络内所有无线节点功耗可评估，且功耗相仿自动组网、自维护、网络连接可视，全天候稳定运行无需人工干涉管理方式多样，可通过直接访问网关或网络服务器对所有的监控进行管理;管理软件界面良好，功能强大，保证数据的记录、分析及时准确，稳定可靠无线传感网独立工作，无需缴纳任何费用，多采集器数据统一通过一个网关发送，节省4G流量费。

　　6 产品介绍

　　6.1 lORA控制终端CY-LRB-102

　　产品图片