感知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管控追溯項(xiàng)目介紹

中國(guó)聯(lián)通江蘇省分公司 董明

感知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管控追溯項(xiàng)目介紹

中國(guó)聯(lián)通江蘇省分公司 董明

近年來，我國(guó)進(jìn)入食品安全事件頻發(fā)期,“問題食品”之多，涉及范圍之廣，造成惡果之重，已到了令人談“食”色變的地步。如何找到有效的跟蹤、管理、追溯與評(píng)估方法保證安全，是中國(guó)目前在食品安全問題上急待解決的重要課題。鑒于此，江蘇聯(lián)通聯(lián)合無錫大來互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)有限公司，與無錫市某生態(tài)農(nóng)莊發(fā)展有限公司三方聯(lián)手打造針對(duì)有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品（蔬菜）的智能信息化項(xiàng)目。

物聯(lián)網(wǎng)；食品追溯；農(nóng)業(yè)

項(xiàng)目背景

近年來，我國(guó)進(jìn)入食品安全事件頻發(fā)期。食品安全問題被列為中國(guó)商業(yè)十大熱點(diǎn)問題之一?！皢栴}食品”之多，涉及范圍之廣，造成惡果之重，已到了令人談“食”色變的地步。明天我們還能吃什么？如何找到有效的跟蹤、管理、追溯與評(píng)估方法保證安全，是中國(guó)目前在食品安全問題上急待解決的重要課題。

鑒于此，在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)發(fā)展的大環(huán)境下，江蘇聯(lián)通聯(lián)合無錫大來互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)有限公司，與無錫市某生態(tài)農(nóng)莊發(fā)展有限公司簽訂了投資額超千萬元的項(xiàng)目協(xié)議，三方聯(lián)手打造我省首個(gè)針對(duì)有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品（蔬菜）的智能信息化項(xiàng)目。

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方案

1、項(xiàng)目介紹

感知農(nóng)業(yè)——物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管控系統(tǒng)通過現(xiàn)代傳感技術(shù)及通信技術(shù)對(duì)有機(jī)蔬菜從來源、生產(chǎn)、檢測(cè)體系及現(xiàn)代物流等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程可視數(shù)字化管理，并為消費(fèi)者提供全過程可視追溯查詢平臺(tái)，通過對(duì)種植不同品種農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)設(shè)施大棚部署基于無線智能傳感網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)終端，系統(tǒng)可全面自動(dòng)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，透過傳感器網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接到通訊模塊，并通過聯(lián)通公司2G/3G無線傳輸發(fā)送至智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)平臺(tái)；從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施大棚通風(fēng)系統(tǒng)、內(nèi)外遮陽系統(tǒng)、濕簾水泵、滴灌噴淋等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；也可以通過智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)平臺(tái)將監(jiān)測(cè)結(jié)果和控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，用戶只需要輸入相關(guān)農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施大棚農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的全自動(dòng)控制，為設(shè)施大棚內(nèi)所種植的農(nóng)作物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效；智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)界面提示、聲音告警和短信聯(lián)動(dòng)報(bào)警等多方面提醒方式，確保工作人員在第一時(shí)間收到相關(guān)告警信息，使之響應(yīng)速度達(dá)到最高。相關(guān)農(nóng)業(yè)科技人員及涉農(nóng)科研院所根據(jù)各自職責(zé)分工，將被授予不同的管理和查看權(quán)限，根據(jù)各自系統(tǒng)登錄賬號(hào)，可以隨時(shí)隨地通過互聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)通智能終端方式登錄系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)設(shè)施大棚內(nèi)相關(guān)傳感器動(dòng)態(tài)信息、監(jiān)控視頻信息、進(jìn)行遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)、農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)數(shù)據(jù)模型庫建立、農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)數(shù)據(jù)調(diào)用查詢、農(nóng)產(chǎn)品食品安全級(jí)生產(chǎn)過程全程溯源等功能。對(duì)江蘇省內(nèi)或者其他地區(qū)相關(guān)物流企業(yè)或個(gè)人開通網(wǎng)上信息發(fā)布平臺(tái)和有授權(quán)的查詢功能，使其可以快速便捷的在物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管控系統(tǒng)查找第三方物流信息，使其能保證將農(nóng)作物24小時(shí)內(nèi)送至貨主手中。

2、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3、系統(tǒng)功能：

（1）、RFID電子標(biāo)簽

在蔬菜身上安裝電子標(biāo)簽，并代表該蔬菜的ID代碼。當(dāng)蔬菜進(jìn)入RFID固定式閱讀器的識(shí)別范圍，或者工作人員拿著手持式閱讀器靠近蔬菜時(shí)，閱讀器就會(huì)自動(dòng)將蔬菜的數(shù)據(jù)信息識(shí)別出來。如果將閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范應(yīng)用平臺(tái)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜的跟蹤。通過使用RFID等無線技術(shù)的管理監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)記錄影像與土壤酸堿度、溫濕度、日照量乃至風(fēng)速、雨量等微氣象，詳細(xì)記錄農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成長(zhǎng)記錄。采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息并發(fā)送給觀察者。

（3）、智能溫室控制

智能溫室控制主要是根據(jù)外界環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳含量、光照以及風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等氣候因素，來控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)、光照，創(chuàng)造出適合作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境，同時(shí)還需對(duì)影響作物生長(zhǎng)的各種營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行動(dòng)態(tài)的配方管理。在這種控制中，溫度、濕度、二氧化碳含量、光照等被控量之間存在著強(qiáng)烈的相互關(guān)系，某個(gè)被控量的改變，會(huì)影響到其他被控量的變化。

（2）、無線傳感器節(jié)點(diǎn)（WSN）

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中。人們獲取農(nóng)田信息的方式都很有限，主要是通過人工測(cè)量，獲取過程需要消耗大量的人力，而通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效降低人力消耗和對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種無中心節(jié)點(diǎn)的全分布系統(tǒng)。通過隨機(jī)投放的方式，眾多傳感器節(jié)點(diǎn)被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點(diǎn)集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信模塊和能源單元，它們通過無線信道相連，自組織地構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、

針對(duì)智能溫室的特點(diǎn)，智能溫室控制系統(tǒng)應(yīng)是一種具有良好控制精度、較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和良好穩(wěn)定性的系統(tǒng)。對(duì)植物生長(zhǎng)不同階段的需求制定出監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)，將測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行比較后進(jìn)行調(diào)整。

溫室生態(tài)環(huán)境控制系統(tǒng)的由三個(gè)部分組成：信息采集信號(hào)輸入部分，它包括室內(nèi)、室外溫度、濕度、二氧化碳濃度及光照信息采集等；信息轉(zhuǎn)換與處理部分，主要功能是將采集的信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)量信息進(jìn)行處理，輸出決策的指令；輸出及控制部分，控制風(fēng)機(jī)、噴霧系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)及窗的開關(guān)等系統(tǒng)，使植物的生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)工廠化的生產(chǎn)控制過程。

可控制的設(shè)備：根據(jù)采集到的各種信息與溫室內(nèi)栽培作物的專家系統(tǒng)知識(shí)，對(duì)排風(fēng)扇、濕簾降溫系統(tǒng)、噴滴滲等灌溉系統(tǒng)、內(nèi)外遮陽網(wǎng)系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)及補(bǔ)光系統(tǒng)等各種設(shè)備進(jìn)行控制，以創(chuàng)造適合植物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜條件。

本系統(tǒng)由聯(lián)通WCDMA-3G實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)溫室監(jiān)控系統(tǒng)中添加手機(jī)短信發(fā)送功能，可以在監(jiān)控軟件中設(shè)定緊急狀況的短信通知功能，實(shí)現(xiàn)大棚管理的數(shù)字化、智能化。

（4）、現(xiàn)場(chǎng)圖像傳送

為了便于過程追溯，本項(xiàng)目建立農(nóng)莊蔬菜大棚圖像傳輸系統(tǒng)，根據(jù)需要，每小時(shí)對(duì)監(jiān)控的大棚菜地進(jìn)行拍照存檔，并通過聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像實(shí)時(shí)傳送。下圖為實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面。

案例意義

1、經(jīng)濟(jì)效益：

經(jīng)濟(jì)效益可觀，每畝地成本8000元，收益：蔬菜成活率提供40%-60%，每畝有機(jī)肥使用量下降30%，人力成本下降50%，系統(tǒng)投產(chǎn)一年后可以收回成本?？梢詮V泛采集植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)特征庫，實(shí)現(xiàn)大部分品種的跨地域種植。

建立準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)體系，并進(jìn)行試驗(yàn)，形成“科研機(jī)構(gòu)+公司+農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社+農(nóng)戶”的低成本、傻瓜化綠色農(nóng)業(yè)信息服務(wù)新模式。形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模后，工程有望成功復(fù)制到全國(guó)。從中可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過應(yīng)用示范，廣大農(nóng)戶將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，從信息服務(wù)中嘗到了甜頭,可采取收取少量服務(wù)費(fèi)的方式維持項(xiàng)目的持續(xù)運(yùn)行。信息的使用，必將會(huì)引進(jìn)通信服務(wù)集成商的興趣，通信中會(huì)給服務(wù)集成商帶來一定的市場(chǎng)空間，無論是設(shè)備、信息流量、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)都會(huì)出現(xiàn)一些新的利潤(rùn)增長(zhǎng)。通過農(nóng)業(yè)信息通信服務(wù)的形式，以及建立網(wǎng)上銷售平臺(tái)等業(yè)務(wù)，從而獲取一些基本費(fèi)用。最終發(fā)展為依靠信息增值服務(wù)自行解決運(yùn)行費(fèi)用問題，形成可以良性的綠色農(nóng)業(yè)信息服務(wù)的長(zhǎng)期運(yùn)行模式。

該物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)示范區(qū)項(xiàng)目完成后，經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在通過技術(shù)轉(zhuǎn)化與擴(kuò)散為企業(yè)帶來的效益。近期（3年內(nèi)）通過技術(shù)擴(kuò)散，預(yù)計(jì)能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)增加產(chǎn)值約5000萬元，中期（4—6年）增加產(chǎn)值達(dá)2億元。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)能力不斷增強(qiáng)，保持良好持續(xù)的發(fā)展能力，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于良性循環(huán)狀態(tài)。

2、社會(huì)效益：

項(xiàng)目將通過農(nóng)村信息化技術(shù)的突破，將從根本上改變農(nóng)業(yè)管理與發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的綠色化改造，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，提高農(nóng)業(yè)的整體管理水平，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，通過示范區(qū)應(yīng)用，輻射與帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)村跨越發(fā)展模式探索。

項(xiàng)目將有利于提升農(nóng)民的信息能力，提高農(nóng)民科技文化素質(zhì)，改變農(nóng)民的傳統(tǒng)生產(chǎn)觀念、生產(chǎn)方式、有利于農(nóng)民做出生產(chǎn)決策，并且激發(fā)農(nóng)民學(xué)習(xí)科技技術(shù)知識(shí)的積極性、培養(yǎng)造就懂科學(xué)、會(huì)管理、善經(jīng)營(yíng)的新型農(nóng)民，充分體現(xiàn)科技進(jìn)步對(duì)農(nóng)村社會(huì)發(fā)展的作用。

3、聯(lián)通項(xiàng)目中的收益

聯(lián)通積極參與物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用項(xiàng)目，除基本的數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量費(fèi)用外，通過項(xiàng)目實(shí)施，讓更多的人了解聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)，使用聯(lián)通3G手機(jī)。按生態(tài)農(nóng)莊試驗(yàn)田1000畝計(jì)，平均1畝設(shè)置一個(gè)傳輸點(diǎn)，需要3G無線模塊1000臺(tái)套，按50元計(jì)算，可獲通信收入5萬。