佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)創(chuàng)新和解決方案

李湘妮　李強(qiáng)　梁普興　馮偉明　梁彪　張白鴿

[摘 要] 結(jié)合佛山農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展實(shí)際，依托佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用云平臺(tái)，在借鑒國內(nèi)外相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)集成 “互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)藝信息監(jiān)控分析等技術(shù)，多區(qū)域建設(shè)種植業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范點(diǎn)，精準(zhǔn)獲知展示環(huán)境信息并遠(yuǎn)程操控相關(guān)智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)安全農(nóng)產(chǎn)品源朔追蹤，豐富良種良法展示手段，共享“智慧農(nóng)業(yè)”發(fā)展成果，推進(jìn)“智慧佛山”工程建設(shè)進(jìn)度。

[關(guān)鍵詞] 佛山農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)新解決方案

[中圖分類號] S126 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）11-0101-01

基于佛山市規(guī)模化農(nóng)場相對較多的現(xiàn)狀，物聯(lián)網(wǎng)在佛山農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化，環(huán)?；?，循環(huán)化，集約化、低成本化，細(xì)化各個(gè)農(nóng)場。經(jīng)過近3年的實(shí)踐探索，佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，實(shí)踐證明，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式由粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全奠定信息基礎(chǔ)，促進(jìn)都市農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐。

1 國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

綜合國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)推廣現(xiàn)狀，目前物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下3個(gè)方面[1-5]：

1.1 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(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理、動(dòng)態(tài)顯示和分析處理，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷模、自動(dòng)施肥、自動(dòng)噴藥等。

1.2 監(jiān)測功能系統(tǒng)[6]

在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息檢測與控制，通過配備無線傳感節(jié)點(diǎn)，信息采集和信息路由等設(shè)備，每個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)，并能夠把所有基地測試點(diǎn)信息的獲取并以直觀的圖表和曲線等方式顯示出來，同時(shí)結(jié)合參數(shù)閾值實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警、聲光報(bào)警燈。

1.3 實(shí)時(shí)圖像與視頻監(jiān)控功能

從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，僅僅數(shù)字化的簡單相聯(lián)并不能為作物生長提供最佳的生長條件，而視頻與圖像監(jiān)控就能夠提供更加直觀的表達(dá)方式。比如：園區(qū)哪個(gè)區(qū)域缺肥了，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)鏈上往往反應(yīng)不了。引入視頻圖像與圖像處理，就能夠直觀的觀察作物的生長情況，間接判斷出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平，以便為科學(xué)的種植決策提供依據(jù)。

2 佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路及解決方案

2.1 總體設(shè)計(jì)方案

佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)總體設(shè)計(jì)主要圍繞農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)與食品安全這個(gè)核心[7]，從種植準(zhǔn)備階段、種植和培育階段、生長階段、收獲階段等互聯(lián)及追朔，自動(dòng)記錄作物生長環(huán)境、噴藥施肥情況、病蟲害狀況等信息，在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、銷售階段采用二維碼或者RFID射頻技術(shù)對各個(gè)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者拿到農(nóng)產(chǎn)品時(shí)通過終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)就能查看各類相關(guān)信息，從產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后3個(gè)環(huán)節(jié)確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 主要建設(shè)思路

佛山市在建設(shè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，堅(jiān)持“不圖快，不貪大，力求效”的方針，堅(jiān)持總目標(biāo)，按照區(qū)域分階段分層次建設(shè)，主張建設(shè)一塊、鞏固一塊、輻射一片、發(fā)展一片；堅(jiān)持立足本地，創(chuàng)新發(fā)展，以增強(qiáng)履行農(nóng)業(yè)公共信息服務(wù)的能力，建設(shè)知識型與技術(shù)型有機(jī)結(jié)合的信息系統(tǒng)；共享農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的公共數(shù)據(jù)，為政府建設(shè)共享型的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)作出貢獻(xiàn)。

3 佛山市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)新及其優(yōu)勢

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，社?huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，全方位的高清攝像頭和現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了圖像及操控信息的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“千里眼”與“順風(fēng)耳”，可以隨時(shí)觀察到植物的個(gè)體生長發(fā)育和環(huán)境變化，了解植物的即時(shí)狀態(tài)，共享“智慧農(nóng)業(yè)”。

3.1 智能化溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.1.1 環(huán)境監(jiān)測能力

室外氣象站信息：室外溫濕度、雨量信號、風(fēng)速、風(fēng)向等。

溫室環(huán)境監(jiān)測：室內(nèi)溫度濕度、室內(nèi)光照、二氧化碳濃度、土壤水份等。

3.1.2 設(shè)備控制功能

天窗（側(cè)窗）、遮陽網(wǎng)、保溫膜、風(fēng)機(jī)、水簾、降溫加濕系統(tǒng)等。

3.1.3 關(guān)聯(lián)控制功能

主要是按照總體設(shè)備布局情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制。例如：傍晚水簾降溫結(jié)束后，風(fēng)機(jī)自動(dòng)延長工作時(shí)間，以便加速水簾水分蒸發(fā)，延長使用壽命；噴霧加濕器工作時(shí)，風(fēng)窗能夠自動(dòng)停止運(yùn)行，如果通過噴霧蒸發(fā)降溫時(shí)，風(fēng)窗將結(jié)合溫度情況適度打開，實(shí)現(xiàn)智能輔助降溫；自動(dòng)判斷風(fēng)向，并根據(jù)風(fēng)速大小調(diào)整通風(fēng)窗。

3.2 全數(shù)字高清視頻系統(tǒng)

根據(jù)示范園的需求，結(jié)合園區(qū)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場環(huán)境和特點(diǎn)，采用數(shù)字化監(jiān)控方式，構(gòu)建全數(shù)字高清視頻管理平臺(tái)。系統(tǒng)既有數(shù)字化的監(jiān)控高清圖像效果，又有數(shù)字化存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸信息等功能優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括前端監(jiān)控點(diǎn)部分、光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸部分、監(jiān)控中心三大部分。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)在于組建一個(gè)圖像清晰、能夠上傳下聯(lián)、控制靈活、統(tǒng)一調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)包括前端設(shè)備的管理、視頻圖像的瀏覽、錄像資料的集中存儲(chǔ)檢索回放、報(bào)警信息的處理、資源共享、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>

3.2.2 視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)采用H.264錄像，每日24小時(shí)錄像，保存錄像時(shí)間為30天。監(jiān)控室系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用高清液晶顯示器作分割畫面顯示，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)圖像都實(shí)時(shí)顯示出來，同時(shí)可任意選調(diào)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)至大屏幕作為重點(diǎn)監(jiān)控。

3.3 遠(yuǎn)程故障診斷

利用手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)登陸等形式查看相關(guān)信息，并發(fā)出遠(yuǎn)程指令。

3.4 通過接口預(yù)留的方式，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的拓展性

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留有潛在功能接口，可以隨時(shí)增加相關(guān)監(jiān)測監(jiān)視項(xiàng)目，這樣便于系統(tǒng)升級，節(jié)約成本。

3.5 智能化數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)可以自動(dòng)分析整理各感應(yīng)探頭監(jiān)測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)置系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，自動(dòng)以圖表曲線形式顯示，并協(xié)同提示各參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值的差異幅度，直觀明了，操作簡便。此外，系統(tǒng)還可通過數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)分析更適合農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)等信息，為生產(chǎn)者提供決策基礎(chǔ)。

總之，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)集合了作物管理知識、作物圖庫、災(zāi)害指標(biāo)等模塊，對作物實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷，提供智能化、自動(dòng)化管理決策，協(xié)同提高生產(chǎn)效率、管理經(jīng)營效率、生產(chǎn)資源配置效率。

參考文獻(xiàn)

[1]陳藝.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2013（6）：52-54

[2]何龍，聞?wù)湎?，楊海清，等無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，12：236-238

[3]潘泉，王增福，梁彥，等.信息融合理論的基本方法與進(jìn)展（II）[J].控制理論與應(yīng)用，2012，29（10）：1233-1242

[4]朱會(huì)霞，王福林，索瑞霞.物聯(lián)網(wǎng)在中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（2）：310-313

[5]閆敏杰，夏寧，萬忠，等.物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（8）：464-466

[6]何龍，聞?wù)湎?，楊海清，?無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，12：236-238

[7]張輝.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)牧產(chǎn)品信息統(tǒng)計(jì)監(jiān)測、追溯查詢和過程跟蹤系統(tǒng)及方法[P]，中國，2012，4

作者簡介：李湘妮（1964-），女，高級農(nóng)藝師。