1行业背景

物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网以感知为前提,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在物体上植入各种微型芯片,用这些传感器获取物理世界的各种信息,再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递,从而实现对世界的感知。物联网在农业上的应用将会使农业生产方式产生重大变革,会急速促进我国农业生产问题上面临的种种问题。

2现存问题

2.1生产者规模小,产品不标准

以零散农户为个体生产单位居多,以公司为生产单位的少,生产规模偏小。带来的问题是,农业生产管理偏向个体化,往往是一个农户管理几亩农田或果园、菜地。管理没有统一的参考依据,采取管理措施不统一,产品难以标准化。成为产品走向大市场、出口国际的障碍。

2.2劳动力短缺,传统管理模式难以为继

随着农村劳动力的减少,农村老百姓从事农业意愿降低,农业生产劳动力会持续短缺,依靠大量劳动力耕作、管理的传统农业模式难以为继。国家粮食安全是我国稳定发展第一要务,不可停止,不可减少。发展集约化管理的精准农业迫不可待。

2.3农药施用过量,农药残留严重

对病虫害防治了解不够科学,农药施用的时机,施用的量没有科学依据。存在施用时机错误,施用频率过高,施用量过大的问题,造成产品农药产留超标,同时增加生产成本负担。

2.4肥料施用过量,环境危害严重
对土壤的理化现状缺乏科学监测,对农作物的需肥量也缺乏精准把握,存在肥料施用过量,造成土壤板结问题和肥料淋溶污染地下水问题。

2.5灌溉管理不节约,水资源浪费严重
对土壤含水量情况和相应的气温、光照、蒸腾等指标没有连续监测和分析,不能准确把握作物灌溉的时机和灌溉量,造成水资源浪费

2.6灾害抵御能力差,损失难以承受
农业生产者,特别是以散户为单位的农业生产者,不能及时掌握极端气候变化信息,承受冻害、涝害带来的严重后果,损失惨重。

3解决目标

3.1实现农业规模化生产
结合政府农业扶持政策,建立合理制度组织零散农户参与规模化生产模式,实现科学的统一标准话管理目标,也能形成区域农业产业效应,促进市场销售。

3.2实现农业自动化生产
采用农作物生产标准管理模块,生产设施自动化,远程化管理模式,减少管理人员数量,解决农业劳动力持续短缺问题。

3.3实现精准农业管理模式
在线监测农业生产环境的气候因子、土壤理化性质因子,结合作物生理生态特点,精准把握农药和肥料施用时机,施用量;以及灌溉时机和灌溉量。减少农药施用量,控制农药残留;减少肥料施用量,避免环境污染;减少无效灌溉量,节约农业用水。

3.4建立农业灾害预警系统,减少农业灾害损失
在线监测农业生产环境的气候因子,加强冻害、涝害,病虫害灾害预警功能,及时采取应对措施,减少农业灾害损失。

4应用领域


 陆地农业生产
 温室设施农业生产
 水产养殖农业生产
 畜禽养殖农业生产

5解决方案

5.1建立农业生产环境因子在线监测系统

5.1.1常规监测

空气温、湿度监测

土壤湿度、温度监测

风速、风向监测

雨量监测

总辐射、光合有效辐射

叶片湿度监测


5.1.2扩展监测

蒸腾ETo 、Etc、露点、积温、湿球温度

二氧化碳浓度监测(温室设施农业)

水温、水位、水质监测(水产养殖农业)


5.2建立农业物联网软件管理平台

5.2.1接收无线传感器监测的数据,实现随时随地查看实时数据农业物联网硬件设备由传感器,遥测数采(RTU),网关基站,服务器,PC终端或手机终端组成。每个监测点都是以RTU(遥测数采)为核心完成数据的采集和传输。依据传输距离不同的需求,遥测数采可以通过Radio或者GPRS两种方式传输,遥测数采之间可以自组网,遥测数采承担数据采集、缓存、传输的任务,同时担任中继的角色,以实现扩大传输距离的目的。每个网关基站可以组建含1000个遥测数采站点的庞大监测网络,站点可以分布在全国能接收到中国移动信号的任意角落。用户可以通过PC终端或手机终端在任意地点任意时间上网登录系统服务器,查看、处理数据。

 

 
普通PC电脑和Iphone等智能手机都能访问操作软件

 


手机界面,Google地图定位监测站点,查看实时数据

 
  


5.2.2软件平台具有同时管理多个地点,多个类型农业生产监测点的功能
 

 

 5.2.3软件平台具有展示实时数据的功能,以满足生产单位大屏幕信息展示的需求

 


5.2.4软件平台具有数据在线分析的功能,以满足生产技术指导员基于数据做出措施决策,在线分析数据段的最大值、最小值、平均值,累计值,另外提供更为复杂的分析功能

 

5.3建立远程农业设施智能控制系统
基于农业生产地环境因子数据,远程控制机井、灌溉阀门、温室设施、水产养殖增氧机等设施功能
用户可以基于警报系统,对某些设备进行联动控制。如用户可基于土壤含水量的情况,联动控制灌溉电磁阀。自动设置开启的时间和持续灌溉的时间
 

      


5.4 建立作物科学智能管理模块,实现标准化、集约化、精准管理

用户可根据研究对象植物,创建研究指标,根据创建的研究指标来设置警报和控制的功能。从而对灌溉、施肥及设施农业中的一些灯光、温控、通风等设备实现远程自动化管理。
可以根据研究指标来预测病虫害的爆发,依据警报及时采取防治措施

 

用户可根据作物生长生理期,制定生产管理周期图,用于指导生产过程中各阶段生理期的措施处理。

 
5.5建立作物精准农药管理系统
由专家根据作物生长和病虫害防治科学依据,制定喷施农药时间、种类、剂量的周期表。用于指导生产过程中农药的精准使用,减少农药的滥用现象,减少农药残留,达到健康绿色食品的生产要求。

 
5.6建立灾害预警系统
征对任意监测指标,以及基于监测指标计算的二级指标,进行条件设置,当一个或多个条件达到时,系统发出警报。警报可以Email、短信、网络电话等形式通知设定好的人群。生产者可即使采取预防应对措施,减少冻害、涝害、病虫害等农业灾害损失。

 


2017年04月24日

农业物联网/数据获取与处理系统

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