中農富興｜如何通過物聯網方案打造智慧農業

長期以來，中國農業生產都無法真正擺脫靠天吃飯的命運，農業生產多數依靠人的感性的經驗判斷，這就好比生病了看醫生，醫生不瞭解每個病人個體差異，只能憑藉經驗，給出一個模糊的診斷。只有詳細的瞭解病人的身體狀況、生活習慣等信息，才能做出更準確的判斷。隨著物聯網技術的迅猛發展，農業物聯網帶來的效益日漸明顯，人們學會了通過全面感知現場的有效數據並傳輸到雲端，利用雲端軟件將數據進行整合、運算，分析來為決策人員的決策提供數據支撐，"智慧農業”風愈加猛烈。

風愈勁

傳統農業中，農業人員僅憑有限農業知識對植物、土壤以及農業環境進行主觀判斷，何時澆水、施肥、打藥，怎樣保持精確的液度、溫度、溼度、光照、三二氧化碳液度如何實行按需供給都被模糊處理。如此，不僅極易造成誤判，還很有可能錯過作物最佳的生長階段，進而影響產量與品質。

在智慧農業中將農業專家智能系統、農業生產物聯控制系統和有機農產品安全溯源系統三大系統利用網絡平臺技術、運用雲計算方法，實現農業信息數字化、農業生產自動化、農業管理智能化，構建低碳節能、高效高產、綠色生態的現代農業體系。

通過農業的智能化，農業人員可通過物聯網技術及設備全面瞭解農作物的生長數據，這不僅包括外在環境信息，如溫度、溼度、光照強度、土壤墒情等，相當於讓農作物自己開口說話，瞭解農作物具體的長勢，最後，並通過電腦分析給出最合理的生產建議。實現對農作物的生產一加工一運輸一銷售等環節進行全過程的監控和追蹤，有效克服農作物在生長過程中由於氣候複雜多變、地理環境限制、自然災害頻發以及病蟲害等的影響，成功提高農作物的產量管理作物的生長過程與生產品質，成就產量及品質的雙豐收。

浪亦湧

國內的智慧農業起步比較晚，成套的系統主要從以色列引進，價格昂貴。國內目前沒有可以提供成套系統且有實力的知名品牌企業。而工業上的技術同農業的技術還是有很大的差異，智慧農業還有許多問題亟待解決。

第一就是成本問題，如何提供更經濟實用的產品給農戶。

第二就是產品是否簡單好用。農戶只是使用者，如果操作系統太複雜，將不利於推廣和堅持使用，就如同手機的APP，這些控制界面需要多方面的農業專家來配合共同研究。

第三就是如何實現智慧農業的真正落地，深入到農戶的使用中。

第四就是農戶最關注的問題——產量。使用改造後的智慧農業系統是否真的提高了產量，需要時間來驗證。

一體化物聯網方案打造智慧農業

在中農富興的智慧農業方案中，中農富興依託中農富通集團在農業領域的深厚累積，並融入自身產品、品牌、服務、雲端平臺和豐富的物聯網領域經驗把智慧農業的高度提高到搭建一個智慧農業雲平臺供農戶與專家溝通交流。

以某國家農業科技園區的溫室大棚環控方案為例。

該國家科技園區2012年被國家農業部認定為國家現代農業示範區。園區規劃面積56萬畝，總體佈局為"一核兩區五帶十大基地”。“一核即核心區，規劃面積1萬畝，由現代農業科技園循環農業示範園、高原特色農畜產品加工園、農畜產品物流園、菜籃子生產示範園組成。其中，科技園規劃面積2800畝，主要功能是科研創新重點進行高原雜交油菜、馬鈴薯繁種及組培研究、高原現代農業科技研發、新品種新技術試驗示範推廣、設施農業科技示範以及高原特色農耕文化展示，重點建設內容為高原高科技研發基地、新農村發展研究院暨互助科研創新基地、現代農業新品種新技術試驗示範展示區等。

系統需求

光纖網絡架構

在園區採取管道鋪設3路主幹光纜，35路支線光纜。分別連接辦公樓、1-8號溫室大棚、15~26號溫室大棚、園區監控6點，1~3號連棟溫室、4號~5號連棟溫室各5個點。園區基地單拉4個點。

設施環境綜合調控系統

本次項目在現代農業科技園核心區及下屬10個基地實施，科技園安裝24套溫室設施環境綜合調控系統，基地安裝3套溫室設施環境綜合調控系統，合計27套利用物聯網技術，可實時遠程獲取溫室內部的環境及土壤墒情信息，通過光纖信號將溫室的所有信息傳送到中央控制室，控制室系統軟件通過分析判斷，來遠程自動調控溫室硬件設備，從而保證溫室內環境最適宜作物生長，為作物高產、優質、高效、生態、安全創造條件。

室外氣象站監控系統

主要採集園區所處環境的空氣溫度、空氣溼度、光照強度土壤溼度、風向、風速、降雨量等氣象信息，通過相關分析，可對農作物長勢、墒情、苗情、蟲情等進行可視化遠程自動監測，為科學指導農業生產提供及時準確的依據。

無線植物生理生態

無線植物生理生態系統用來實時監測作物生長信息，可分析作物的長期生理特性以及幹早、高溫等脅迫狀況，指導人員進行科學管理。

視頻語音對講系統

視頻語音對講系統的應用有助於管理人員及時跟蹤作物的生長情況，對作物生長的關鍵環節進行追蹤，及時發現並記錄作物的各種不良反應，為環境信息採集控制系統提供有效的數據補充。同時對園區、溫室起到防盜作用。

方案架構

農業物聯網大棚監控系統體現了物聯網的體系架構，建設採用分層次架構，充分體現模塊化平臺化，網絡化特徵，即保證了農業大棚監控系統各項功能，也充分考慮了將來園區完整的智能農業信息系統的要求。

現場採集層

智慧農業的發展，第一步即全面瞭解農作物的生長數據，這不僅包括外在環境信息，還需瞭解農作物具體的長勢，最後，給出最合理的生產建議。通過中農富興數據變送模塊可將傳感器採集到溫室內環境、士壤墒情信息、溫室外的氣象信息等數據變成模擬量數據，進而得知農作物的生長數據。

可靠傳輸層

網絡傳輸層採用主流通訊協議的通訊技術，將採集到的傳感器數據可靠實時傳輸到現場端。同時，在中控室內操作指令快速可靠下達到大棚的控制屏內，從而對設備操作，實現了遠程本地多種控制方式，和遠距離可靠通訊。

現場控制層

中農富興物聯網產品可方便的鏈接現場模塊和遠程傳輸設備，當所有的數據傳輸到中控系統後，可通過中農富通物聯網農業應用軟件——WEB端現代農業管理雲平臺進行系統分析。由於該軟件中集成了邏輯控制模塊，當溫室的環境不能滿足農作物生長需要的時候，控制系統會自動下達相應的指令，並通過中農富興溫室智能控制器控制溫室現場的風機、捲簾、水閥等設備，實現智能化控制。雲端管理層管理層包括園區中控室監控層和公有云端各個園區的監控層，全部採用網絡組態軟件實現人機畫面展示、操作、Web發佈，同時實現園區大棚人機界面的網絡遠程訪問和設備的監控、遠程瀏覽。而中農富通物聯網農業應用軟件——WEB端現代農業管理雲平臺採用的是BS架構，即可以通過網頁進行查看，這意味著，只要有網絡，就可以隨時隨地通過任何網絡設備獲悉現場的所有設備狀態。為了監控效果的更加直觀，現場的監控視頻也可以集成到組態軟件中，還可以利用3D模型模擬溫室裡的效果，讓監控效果更加直觀。

系統特點

中農富興提供溫室環境監控整體解決方案幫助系統集成商解決在項目實施過程中的通訊問題。中農富興擁有農業信息化專業研發流程，便於客戶後期的開發應用。系統通過網絡把園區溫室的數據傳輸至液晶大屏幕信息顯示部分，可展示現有國家科技園區最新科技成果、展示各基層農業基地、旅遊園區的實時監控；對安裝好物聯網設備的基地進行遠程控制、進行互通互聯，實現新科技農業物聯網功能。

實時監控

中控室現代農業管理雲平臺 與溫室現場控制器實現了數據的完整性和操作的可靠性，當園區內不網絡中斷，用戶可通過 控制器來完成設備控制， 控制器為本地控制，中控室現代農業管理雲平臺為遠程控制，本地控制的優先級高於遠程控制的優先級，只有擁有一定權限的用戶才能修改本地/遠程的控制方式。在半自動和全自動的策略設置部分在中控室現代農業管理雲平臺內完成，並下發到各個溫室的控制器內。

多樣式的報警信息

中控室內的工作人可通過PC得到報警信息，通過報警頁面瞭解具體報警信息，並可直接調轉至產生報警的大棚。若該溫室裝有攝像頭，也可同時瞭解現場情況。此外，亦可自定義報警聲音，事先錄製特定的報露信息，直接通過語音瞭解報落具體內容、位置等信息。還可通過短信模塊給部門領導發送短信，或通過郵箱給相關人員發送郵件。使不同的崗位的工作人員及時瞭解第一手信息。

中農富興現代農業管理雲平臺提供實時曲線、歷史曲線對數據進行顯示記錄以方便用戶根據曲線走勢進行系統分析，還提供報表查詢、打印功能，有值班報、日報、月報，同時也可以根據需要，輸入起始時間、終止時間和採集頻率的不同而來查詢相應時間段的數據報表。還可以通過高級選項設定查詢數據的顯示類型，如最大值、最小值、平均值等。用戶可以直接將報表輸出打印或發送E-MAL到指定郵箱。發送報表格式為HTML格式，可以輕鬆將報表導出到EXCEL等工具軟件進行處理加工。數據服務器既可以是 雲平臺自帶的 環境數據數據庫，也 可以採用 SOLSERVRE、 ORACLE等關係型數據庫，雲平臺可以通過數據流的指向來完成數據庫的設定，在數據的採集整理過程中寫入指定的數據庫中，方便用戶在需要時調取數據，進行分析處理。

Internet訪問功能

中農富興現代農業管理雲平臺軟件基於internet來實現信息交互與共享，實現統一的人機界面和跨平臺的數據庫訪問，真正做到局域和遠程信息的實時監控，數據資源的綜合共享，以及全局事件快速的處理和體化的科學管理。 現代農業管理雲平臺支持3A訪問Anywhere\\Anytime\\Anyplace，（任何地點，任何時間，任何位置)，也就是說園區溫室情況的管理不一定在中控室進行，可在任何授權人員方便的地方進行。而且中農富興現代農業管理雲平臺打破了傳統的價格觀念，開放了管理層的網絡擴展。讓管理層不需要支付額外的費用，便可隨意增加系統中遠程訪問監控數量，為未來管理層網絡擴展提供了廣闊的免費空間。一旦將傳統的監控系統延伸到因特網上，寶費的數據資源就可以得到更充分的利用，農業國區、農業企業、研究機構、專業大戶有著不同的職責特點，他們對溫室數據研究的例重面不盡相同，把各園區溫室數據集中整合到因特網上，就是更充分的做到信息共享，信息利用，不僅可以完成監控智能，還可以進行不同策略的設置的數據比較，從而研究出對於不同地域不同產品最優化的數據參數，這也是物聯網真正的目的所在。

支持智能終端

中農富興現代農業管理雲平臺系統的另一特點是支持 智能手機等智能終端，通過研發手機APP軟件接入 中農富興現代農業管理雲平臺系統，瀏覽系統結構，瞭解系統工作狀況，顯示被控設備狀態參數，並且可以在授權的情況下對運行參數做調整。這大大方便了出差在外的管理人員隨時隨地掌握現場信息。

事件記錄

中農富興現代農業管理雲平臺對系統運行中的操作、數據變化、報警等提供分類的信息查詢功能

運行記錄

系統運行中的多種操作如水泵的開關、用戶的登陸退出、打開關閉監控畫面等都可記錄在“運行記錄”中。操作員也可以通過控制器記錄查詢運行記錄。

報警記錄

系統運行過程中產生的報警信息都會被記錄，記錄內容包括。報警點、產生時間、報警值、報警類型、報警限定等，用戶可以在線打印報警記錄信息，為用戶分析報警產生原因，查找事故來源提供有利依據。同樣，操作員也可以通過平臺記錄查詢報警記錄。

權限設定

由於生產監控系統上升到nternet互聯網，系統安全性的問題也是不容忽視的。 中農富興現代農業管理雲平臺的多疊式網絡安全架構起到了關鍵的安全屏障功能，整個系統中任何監控中心或現場站的操作人員，在進入現場與遠程監控界面時，都需要各自不同的用戶名、密碼，而其使用的用戶名、密碼就直接決定了操作人員能夠監控界面的內容及是否擁有監控和控制的權力。而全部用戶名、密碼的分配以及權限劃分工作都由監控中心的 現代農業管理雲平臺工程節點負責配置。中農富興現代農業管理雲平臺提供五個用戶權限等級。每個用戶權限等級又分37個區域，每個區域有128個等級，通過交叉組合，可以指定哪些入員只可以查看某幾幅畫面，以保護系統數據不受隨意修改。

中農富興農業物聯網相關產品

中農富興依託豐厚智慧農業提供硬件、軟件技術與產品，精心搭建了農業雲平臺，即所有的農業生產的數據都可以接入到雲平合上，然後從數據中挖掘出價值，反饋給農戶。比如，通過對一定地區的監控，可以提前預警一些可能的病蟲害災情，並提前通過手機短信的方式推送給周邊的農戶，或者定期推送一些生嚴指導見，助周邊的農戶也能享受智慧農業帶來的成果。無論是物聯網概念的持續發酵，還是互聯網+理念的貫徹，都表明隨著物聯網技術的深入，數據不斷信息化，並通過雲端管理將數據價值最大化，將會帶來更加顯著的效益。