農(nóng)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)解決方案

浙江鴻穗專業(yè)從事農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案設(shè)計和項目實施（智慧農(nóng)業(yè)）

浙江鴻穗物聯(lián)科技有限公司坐落于美麗的西子湖畔，國家重點旅游城市——杭州未來科技城（海外高級人才創(chuàng)業(yè)園），是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、集成、銷售為一體的企業(yè)，致力于打造“中國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云計算應(yīng)用平臺”、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。
隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，以及國家對三農(nóng)的的高度重視，特別是國家2012農(nóng)業(yè)國家一號文件頒發(fā)后。國家科技園、各大農(nóng)業(yè)園區(qū)、農(nóng)場等農(nóng)業(yè)機構(gòu)企業(yè)積極尋求在良種培育、節(jié)本降耗、節(jié)水灌溉、農(nóng)機裝備、新型肥藥、疫病防控、加工貯運、循環(huán)農(nóng)業(yè)、海洋農(nóng)業(yè)、農(nóng)村民生等方面的高新技術(shù)，力求突破現(xiàn)存的農(nóng)業(yè)技術(shù)瓶頸，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。
浙江鴻穗物聯(lián)科技有限公司：公司在注冊前三年里，以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院牽頭，杭州同莆科技有限公司實施，專注于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣、普及、應(yīng)用，分析了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，包括云計算技術(shù)、無線通訊技術(shù)、傳感器網(wǎng)技術(shù)、RFID技術(shù)、視頻圖像技術(shù)以及智能控制技術(shù)等。
整個“中國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云計算應(yīng)用平臺”的設(shè)計思路是按目前國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展的整體規(guī)劃綱要定位，應(yīng)用平臺含概6大系統(tǒng)、20個子模塊，系統(tǒng)設(shè)計采用J2EE體系，其結(jié)構(gòu)在邏輯上將應(yīng)用功能分為三層：客戶顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層。經(jīng)過三年的調(diào)研和開發(fā)，目前已具備聯(lián)網(wǎng)運行的條件。我們已建立了云服務(wù)器、平臺數(shù)據(jù)庫；已完成了數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)采集及傳感網(wǎng)、前端設(shè)備等硬軟件的量化工作，整個產(chǎn)業(yè)鏈全是由公司自主研發(fā)，應(yīng)用產(chǎn)品也在不斷的完善。現(xiàn)在已完成了果蔬大棚、生豬養(yǎng)殖、食用菌種植、水位預(yù)警的試點。在投放市場的過程中對平臺軟件及硬件產(chǎn)品不斷調(diào)整，不斷完善，為下個階段的全面推廣打好良好的基礎(chǔ)。
農(nóng)業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家對于農(nóng)業(yè)的關(guān)注度日益增加，農(nóng)業(yè)自動化、精細化、國際化發(fā)展已提上日程。在這樣的背景下，浙江鴻穗物聯(lián)科技有限公司，致力于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，公司現(xiàn)擁有40%的碩士學(xué)位，55%的學(xué)士學(xué)位，擁有6項專利，1項軟件著作權(quán)，公司有著專業(yè)的技術(shù)團隊和多年研發(fā)的經(jīng)驗積累，發(fā)展前景十分廣闊。



浙江鴻穗農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體方案解決系統(tǒng)
浙江鴻穗物聯(lián)科技有限公司在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)上的產(chǎn)品創(chuàng)新和解決方案
一、概念
物聯(lián)網(wǎng)概念在1999年提出，是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實現(xiàn)智能化識別和管理。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，又能提高動植物疾情疾病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的意義：
我國是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強國。近30年來果園高產(chǎn)量主要依靠農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導(dǎo)致大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也對環(huán)境保護與水土保持構(gòu)成嚴重威脅，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。本項目針對上述問題，利用實時、動態(tài)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、多維、多尺度的果園信息實時監(jiān)測，并在信息與種植專家知識系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)農(nóng)田的智能灌溉、智能施肥與智能噴藥等自動控制。突破果園信息獲取困難與智能化程度低等技術(shù)發(fā)展瓶頸。
目前，我國大多數(shù)水果生產(chǎn)主要依靠人工經(jīng)驗盡心管理，缺乏系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)。設(shè)施栽培技術(shù)的發(fā)展，對于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程具有深遠的影響。設(shè)施栽培為解決我國城鄉(xiāng)居民消費結(jié)構(gòu)和農(nóng)民增收，為推進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)揮了重要作用，溫室種植已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。要實現(xiàn)高水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和優(yōu)化設(shè)施生物環(huán)境控制，信息獲取手段是最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大基礎(chǔ)(傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù))的高度集成而形成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)由數(shù)量眾多的低能源、低功耗的智能傳感器節(jié)點所組成，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，獲得詳盡而準確的信息，通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到基站主機以及需要這些信息的用戶，同時用戶也可以將指令通過網(wǎng)絡(luò)傳送到目標(biāo)節(jié)點使其執(zhí)行特定任務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。我們從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高它工作的效率和精細管理。
（1）在種植準備的階段，我們可以在溫室里面布置很多的傳感器，分析實時的土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物。
（2）在種植和培育階段，可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段采集溫度、濕度的信息，進行高效的管理，從而應(yīng)對環(huán)境的變化，保證植物育苗在最佳環(huán)境中生長。比如說通過采集設(shè)備，比如說降溫了，我可以給他在溫室里加熱。
（3）在農(nóng)作物生長方面，可以利用物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測作物生長的環(huán)境信息、養(yǎng)分信息和作物病蟲害情況。利用相關(guān)傳感器準確、實時地獲取土壤水分、環(huán)境溫濕度、光照情況，通過實時的數(shù)據(jù)監(jiān)測和物定作物的專家經(jīng)驗相結(jié)合，配合控制系統(tǒng)調(diào)理作物生長環(huán)境，改善作物營養(yǎng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)作物的病蟲害爆發(fā)時期，維持作物最佳生長條件，對作物的行長管理有非常重要的作用。
（4）在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，我們也同樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，把它傳輸階段、使用階段的各種性能進行采集，反饋到前端，從而在種植收獲階段進行更精準的測算。
（5）提高效率，節(jié)省人工，如果是幾千畝的農(nóng)場，要對各大棚進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾，那要用大量的時間和人員來操作。如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手動控制也只需點擊鼠標(biāo)的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣。

三、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)所技術(shù)特點：
（1）監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)獲取的植物生長環(huán)境信息，如監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負責(zé)接收無線傳感匯聚節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)所有基地測試點信息的獲取、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)以上各類信息的反饋對農(nóng)業(yè)園區(qū)進行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。
（2）監(jiān)測功能系統(tǒng)：在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)實現(xiàn)自動信息檢測與控制，通過配備無線傳感節(jié)點，太陽能供電系統(tǒng)、信息采集和信息路由設(shè)備、配備無線傳感傳輸系統(tǒng)，每個基點配置無線傳感節(jié)點，每個無線傳感節(jié)點可監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負責(zé)接收無線傳感匯聚節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)所有基地測試點信息的獲取、管理、動態(tài)顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報警信息和短信報警信息。
（3）實時圖像與視頻監(jiān)控功能：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)上作物與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，通過多維信息與多層次處理實現(xiàn)農(nóng)作物的最佳生長環(huán)境調(diào)理及施肥管理。但是作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控為物與物之間的關(guān)聯(lián)提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分數(shù)據(jù)偏低。應(yīng)該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實時狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側(cè)面反映出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平?？梢詮恼w上給農(nóng)戶提供更加科學(xué)的種植決策理論依據(jù)。

四、主要功能
數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)通信，信息查詢，數(shù)據(jù)管理，泵站控制，預(yù)防報警，作物生長環(huán)境參數(shù)（土壤水分、養(yǎng)分、空氣溫濕度、光照、輻射、CO2、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等）實時采集和監(jiān)控
五、信息采集
1、通過各種傳感器采集各類信息，其中包括溫濕度、二氧化碳、土壤水分、土壤溫度、電導(dǎo)、PH、光量子、光照度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量計等
2、一個基地可以建多個節(jié)點，每個節(jié)點可以根據(jù)需要連接多個傳感器，各個節(jié)點可以互聯(lián)，也可單獨傳到主控室，進而通過網(wǎng)絡(luò)傳到你的電腦或手機里。如圖


六、信息傳輸
分布式傳感器信息匯聚各個節(jié)點，各個節(jié)點采用優(yōu)化ZigBee技術(shù)適于環(huán)境多跳，自組織通信技術(shù)，連入互聯(lián)網(wǎng)每個節(jié)點信息可以通過有線或無線傳到主控室，傳輸距離遠，功耗低，安全可靠


七、信息控制
控制模塊分為手動和自動模式，集合了工業(yè)技術(shù)的成熟穩(wěn)定、界面簡單易操作、防水防潮等特點，自動控制系統(tǒng)以強大的通訊網(wǎng)絡(luò)作為無線通訊平臺，采用統(tǒng)一的人機界面、靈活方便的操作方式實現(xiàn)完善的功能，系統(tǒng)結(jié)合了傳感、遙測、通訊、計算機、自控等技術(shù)，可以各類傳感器信息高效的實現(xiàn)渠系和管道水利遠程控制、泵站自動控制、泵站能效監(jiān)測、卷簾補光、開窗降溫、風(fēng)機控制、遮陽控制等。



該系統(tǒng)提高了區(qū)域內(nèi)水資源的綜合管理水平，提高田間設(shè)備的運行小盧和利用率，提高了管理人員的工作效率，降低了管理成本，進而達到了節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)、增效的目的。

八、其部分項目過程如圖所示：









九、總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，細化各個農(nóng)場，可靠性更高，適應(yīng)性更高，不僅提高了智能化的應(yīng)用，又能節(jié)能環(huán)保，可循環(huán)使用，進而降低成本、提高效能?？梢哉弦幌聨讉€方面：
1、農(nóng)業(yè)資源：土地資源、水資源及生產(chǎn)資料更能被有效的高能調(diào)度，達到節(jié)能、高效的目的。
2、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境：使得生態(tài)鏈更豐富，土壤、大氣、水質(zhì)、氣象更適合人們生產(chǎn)生活。
3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程：更能精耕細作，使用智能化設(shè)備，實現(xiàn)綠色健康養(yǎng)殖。
4、農(nóng)產(chǎn)品和食品安全：可以實現(xiàn)產(chǎn)地環(huán)境、產(chǎn)后儲藏加工、物流運輸，整個供應(yīng)鏈實時查詢。
5、裝備和設(shè)施：可實現(xiàn)信息共享，遠程診斷，服務(wù)調(diào)度。
十、未來的工作愿景：




十一、工程案例

1、 瑞安梅嶼合作社大棚項目
2、浙江佳森農(nóng)牧業(yè)有限公司項目
3、無錫市濱湖區(qū)林業(yè)局
4、山西呂梁山紅色老區(qū)文化農(nóng)業(yè)園項目
5、同濟大學(xué)機械與能源工程學(xué)院
6、浙江大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)系
7、嘉豪農(nóng)業(yè)封閉式豬舍項目
8、松陽泰和葡萄園項目
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1：同莆鴻“智慧溫室”系統(tǒng), 2: 同莆鴻大田種植智能管理系統(tǒng), 3: 同莆鴻肉菜質(zhì)量安全信息可追溯系統(tǒng), 4: 同莆鴻設(shè)施農(nóng)業(yè)（溫室大棚）智能監(jiān)控系統(tǒng), 5: 同莆鴻生豬集約化健康養(yǎng)殖智能系統(tǒng), 6: 同莆鴻食品安全質(zhì)監(jiān)可追溯系統(tǒng), 7: 同莆鴻蔬菜全生命周期質(zhì)量追溯系統(tǒng), 8: 同莆鴻水產(chǎn)智能養(yǎng)殖系統(tǒng), 9: 同莆鴻畜禽智能養(yǎng)殖系統(tǒng), 10: 同莆鴻豬肉食品安全追溯系統(tǒng)

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