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农业物联网

一、物联网在农业领域应用的重要性

我国农业产业相对落后,主要表现在:抗自然灾害能力低下,资源不能科学利用,经营市场产销矛盾突出,产品结构不合理,生产过程不规范,无法形成规模,导致产业化程度低。 应用物联网技术,可以组建针对农业的生产、加工、储运、销售、消费全方位的信息采集管理网络,为用户提供综合信息服务和技术支持。

图1基本原理
图2基本原理
图3农业物联网体系

应用物联网技术为实现农业的集约、高产、优质、高效、生态、安全提供技术支撑,同时也为农村经济转型,社会发展,统筹城乡发展提供“智慧”支撑,企业自身也得到了壮大发展。

图4温室模拟图
图5温室环境采集控制拓扑图

二、农业物联网在温室大棚的应用介绍

1、系统目标

利用物联网拟实现温室环境信息数据采集、视频采集、智能控制、无线传输、显示预警及数据处理等功能,主要功能如下:

2、数据采集系统

主要负责温室内部光照、CO2、温度、湿度和土壤含水量等数据的采集和控制。数据传感器的上传采用Zigbee、Wifi、GSM/GPRS和RS485两种模式。根据传输方式的不同,温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用Zigbee、Wifi、GSM/GPRS发送模块将传感器的数值传送到Zigbee、Wifi、GSM/GPRS节点上;有线版采用电缆方式将数据传送到R S485节点上。无线版具有部署灵活,扩展方便等优点;有线版具有高速部署,数据稳定等优点。

3、视频采集系统

该系统采用高精度网络摄像机和全球眼系统进行紧密融合,系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。

4、控制系统

系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成,通过继电器可以自由控制各种农业生产设备,包括喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

5、无线传输系统

该系统主要将设备采集到的数据,通过3G网络传送到服务器上,在传输协议上支持IP v4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

6、数据显示预警系统

通过传感器采集的环境信息,在温室中实现屏幕的实时显示,当温室环境超出预设的上下限时,采集器将通过语音方式进行报警,提示相应的控制操作;

7、数据处理系统

该系统负责对采集的数据进行存储和信息处理,为用户提供分析和决策依据,用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询,真正实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。

三、系统组成

温室环境监控系统平台由数据采集、管理、报警系统、视频监控系统、设备远程控制系统、中央控制系统、数据远程访问系统组成。

1、数据采集、管理、报警系统——温室娃娃

图6温室环境采集拓扑图

2、视频监控系统

视频监控系统采用高精度摄像机对农田或大棚等进行视频监控,系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。

图7温室视频监测

3、设备远程控制系统——ASE中央控制器

利用中央控制器,可以远程控制系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成,通过继电器可以自由控制各种农业生产设备,包括喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。用户在任何时间、任何地点通过电话和手机等任意能上网终端,均可实现对温室内各种设备进行远程控制。

图8中央控制系统

风机控制

用户通过控制器设定参数自动控制,也可以从远程登入系统根据条件查询风机,在选定风机后可观察风机的工作情况,给风机下达控制命令。风机控制有送风、停止、风速控制(可调节风机转速)、自动化(按照设备管理模块的设备参数进行自动调节)等功能。

灌溉控制

用户通过ASE控制器设定参数自动控制,也可以从远程登入系统根据条件选定给水器后可观察给水器的工作情况,向给水器下达控制命令。灌溉控制有送水、停止、水流控制(可调节每秒出水量)、自动化(按照设备管理模块的设备参数进行自动调节)等功能。

湿帘控制

用户通过ASE控制器设定参数自动控制,也可以从远程登入系统根据条件选定湿帘后可观察它的工作情况,给湿帘下达控制命令。湿帘控制有打开、关闭、自动化(按照设备管理模块的设备参数进行自动调节)等功能。

等等……

4、中央控制系统 监控中心对内通过局域网实现温室各个环境参数、音视频信息的汇总、显示、存储及集中处理。图9为系统监控软件截图。系统软件对外通过Internet发布上述信息,是整个系统的核心。具体实现功能如下:

图9系统报警
图10系统监控软件截图
图11大屏幕实时显示数据
图12监控中心实物图
图13 3G手机监控系统

5、数据远程访问系统

系统具备远程数据发布功能,用户只需录入指定网址,通过电脑以及手机输入密码直接登录,即可了解现场实时数据,并掌握整个系统的运行情况。

网络、手机视频远程访问

首先,各摄像机的模拟视频信号输入多业务综合光端机,光端机通过图像压缩算法,将模拟视频信号转换为数字信号,并将经压缩后的音视频数据流通过光纤网转发到视频监控中心;最后,视频监控中心的视频监控主机对收到的来自前端的图像和声音数据,进行解压缩并通过计算机显示屏幕和声卡进行现场实时监控。完成上述工作后,即可通过对视频监控主机的配置(包括IP、端口等)实现视频信息的网络发布,即可通过Windows自带的IE浏览器的Web功能就可实现远程视频监控功能;另如在指定手机安装手机视频解码软件,即可实现通过GPRS或3G网络实现视频信息的远程手机访问,满足更多用户任何时间、任何地点、任何设备访问的需求。

网络、手机数据远程访问

软件采用利用力控组态软件开发,力控提供Web发布功能,用户只需进行简单设置后便可实现利用IE浏览器上远程访问力控的工程画面,浏览的效果与在力控运行系统View中看到的工程画面完全相同,包含全部动态数据和动画。而在客户端并不需要安装任何软件,只需使用IE浏览器即可。同时,利用系统的WAP发布功能,将互联网的丰富信息及先进的业务引入到移动引入到移动电话等无线终端之中。WAP可将目前Internet网上HTML语言的信息转换成用WML(Wireless Makeup Language)描述的信息,显示在移动电话的显示屏上。WAP只要求移动电话和WAP代理服务器的支持,而不要求现有的移动通信网络协议做任何的改动,因而可以与现有GPRS或3G网络无缝衔接。

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