项目背景
物联网技术在农业生产的应用，将先进的传感技术、网络传输技术、云计算与大数据技术等，引入传统农业生产管理，充分利用信息化技术，解决农业生产中精播、精施、精准 控制，以及全程溯源等瓶颈问题。对农业生产进行全程监控和数据化管理，实现了农业生产 的标准化、网络化、数字化。
物联网技术依托各种传感节点和通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。实现了智能 通风、智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制方式，有利于降低农业生产成本、提高效 率，保护生态环境。
宁海县绿色城堡蔬菜种植专业合作社于 2006 年 4 月成立,注册资金 3000 万元，属于宁波市政府农业现代化建设重点扶持项目，集畜牧养殖与加工、绿色果蔬与经济作物种植、科 研、生产、加工、销售。
项目方案
微能物联智慧农业物联网智能管控系统，是一种基于 MQTT-SN/ZigBee 无线传感器网络， 通过多种传感器节点采集棚内/养殖场/水产基地的环境温湿度、土壤温湿度、光照、二氧化碳浓度、氨气浓度、硫化氢浓度、溶解氧、浊度、水位、PH 值和电导电率等环境指标数据及视频图像，实现了对农业生产环境的智能感知、智能预警；同时结合手机 App 实现了大棚内设备的远程可视化管理。试验证明，该智能农业温室大棚监管系统可实时感知大棚环境信息，可实现农业设备的有效控制，为植物生长提供了良好的环境、降低了人力成本，具有很好的实用价值。
系统由数据采集模块、设备控制模块、数据采集控制网关、视频监控模块、云平台服务 器软件、手机 APP 软件等模块组成。
智慧农业物联网智能管控系统组成图
微能物联智慧农业（水稻育秧）物联网智能管控系统效果图
数据采集模块
数据采集模块由各种传感器、数据采集节点组成，完成传感器数据的实时采集，并通过 无线网络将数据传送至数据采集控制网关。
本方案所采用的数据采集节点为微能物联自主研发的物联网数据采集节点，可连接各种接口传感器（RS485、IIC、4-20mA、0-5V 等常用传感器接口）。所采用的传感器包括与果蔬生长密切相关的环境温湿度，土壤水分（温度），二氧化碳浓度，光照强度等传感器。土壤pH 值测试仪无法长期在土壤中可靠工作，可选配离线设备定期对土壤进行 pH 值监测，并手动输入系统软件。
本方案设计每个数据采集节点可以连接 1 个 RS485 和 1 个 IIC 接口的传感器。因大棚面积较大，每个大棚设置 4 个数据监测点，由 8 个数据采集节点和 4 套共 16 个传感器组成。单个大棚的数据采集模块结构如下图所示：
设备控制模块
设备控制模块由设备控制节点、现场控制柜及设备控制电路、现场设备组成，完成从数 据采集控制网关接收设备控制指令，执行控制指令，并通过 RS485 总线将主要设备状态反馈至数据采集控制网关。
设备控制包括手动、自动控制，其中手动控制包括本地和远程控制，自动控制包括本地 控制和远程控制，本地控制为操作人员在设备现场通过控制箱上的开关进行控制，远程手动
控制为操作人员通过浏览器或手机 APP 点击界面按钮进行控制，远程自动控制为系统软件根据监测参数及预先设置好的启停条件，自动进行控制。
本方案所采用的数据采集节点为微能物联自主研发的物联网设备控制节点系列产品，配 合控制柜中的设备控制电路控制现场设备。所采用的控制柜为微能物联专为智慧农业应用开 发的现场控制柜，设备控制电路采用国内一线品牌的元件进行设计。现场设备包括电动卷膜 器、水泵、电磁阀等设备，也可扩充补光灯、二氧化碳发生器等实现更全面的控制环境。其 中电动卷膜器、水泵为现场已经布置好的设备，电磁阀选用国内一线品牌的产品。设备控制 模块结构如下图所示：
数据采集控制网关模块
数据采集控制网关模块由数据采集控制网关、现场控制柜及现场显示屏组成。实现数据 采集模块和设备控制模块与云平台服务器的连接，通过 RS485 总线汇总数据采集模块的数据并通过以太网上传至云平台服务器，通过以太网接收云平台服务器指令并通过 RS485 总线传至各设备控制模块，通过现场显示屏进行采集数据和设备状态的本地显示。
本方案所采用数据采集控制网关选用微能物联基于ARM Cortex-A8 处理器及Linux 操作系统的控制器。集成数据采集、存储和处理模块，网络通信模块，设备控制模块等。硬件上 电源和接口均采用光藕或者磁藕等隔离技术及 ESD 防护技术；软件上采用多种滤波算法和数据校正算法，有效消除或抑制干扰，保证采集数据、网络通信稳定可靠。数据采集控制网关模块结构如下图所示：
视频监控模块
视频监控模块由视频服务器（网络硬盘录像机）、枪形网络摄像机、花生壳域名解析系 统组成。实现棚内作物生长远程视频监控，棚外卷膜位置和道路远程视频监控，视频画面可 叠加传感器参数。
根据现场考察结果，现场网络硬盘录像机的型号为 DS-8832N-K8，支持 32 路视频摄像机接入，硬盘容量 18.5T，现场摄像机的型号为 DS-2CD3210D-13，配备 12VDC 安防专用电源。
云平台服务器软件
云平台服务器软件设计考虑多用户、远程在线监测等应用特点，采用面向对象的设计和 浏览器/服务器的架构，具有良好的可移植性、安全与再用价值。
服务器软件可以通过数据采集控制网关和数据采集节点采集葡萄大棚里的各种环境参 数（参数超标及时发出报警），进行数据存储、分析，以实时数据、波形数据、历史数据等 形式展示给用户，提供数据横向比较功能，支持Excel格式的数据导出。
服务器软件可以通过数据采集控制网关和设备控制节点控制电动卷膜器、水泵、电池阀 等现场设备，设备控制方式有自动控制和远程控制方式，硬件支持手动控制方式。
服务器软件通过网络硬盘录像机和网络视频摄像机可实现棚内和棚外的视频监控，可叠 加时间、环境参数、设备状态等至视频。
服务器软件可扩展农事管理模块，实现作物整个生长周期的农事记录和追溯；可扩展绿 色追溯模块，实现葡萄生长环境的过程追溯。服务器软件实现了多用户权限管理，可为不同的用户分配不同的权限。
系统软件界面
手机APP软件
浙公网安备33021202002561号