智慧农业物联网—解决方案

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一、方案背景

随着国家层面对土地集约化经营程度的不断加深，物联网概念在农业生产管理环节内的不断深入，规模化、科学化、数据化的种植方式已经愈发成为行业趋势。对于传统大规模种植而言，大量人力投入、工作效率低下、过多的资源浪费以及不可避免的人为误差与安全隐患已经成为传统种植模式的显著弊端，已经成为农业发展进程中的绊脚石。

为了实现能耗的降低，科学的种植，系统化、规模化的精细化管理，建立一个生产与管理的快速信息通道，建立统一化的综合管控平台尤为关键。通过实时掌握植物的生长环境信息，建立种植过程中的大数据库。通过实时采集农业生产过程中的温度、湿度、土壤水分、土壤温度、土壤肥力等基础数据，从而根据不同农作物、不同生长周期内所需各种良好条件制定出科学有效的措施。从而保证在最小资源使用的情况下，对作物所需水分、肥量进行科学的自动化反馈。从而最大限度内提高作物产量，改善农产品的品质，节约不必要的人力，杜绝安全隐患。

利用科学的方法，精确的数据基础进行精细化管理，不仅为政府监管部门提供可靠准确的数据，方便制定应急措施与方案，同时也可以切实的为农民提供科学、合理的种植办法，增加最终受益。

二、方案目标

针对农业生产各个环节广泛式分布、需求测点众多、布线复杂、供电困难的特性，制定相应解决方案，从最根本中找到问题结症，从结症中找寻解决办法。将物联网数据采集技术、无线通讯技术、大数据管理与分析与农业生活生产相结合，解决农业生产环节分布广，地域分散，测点众多问题。

通过感知层的多种传感器将农业生产环节中的环境温湿度，土壤温度、土壤水分、土壤肥力等数据以多种组网方式上传至云端服务器，并通过预制方案，将数据进行整合、分析、处理，并将最优解决办法反馈至控制机构，并进行喷灌、滴灌、补光、加温、换气、遮阳、补充CO2等具体操作。用最科学的数据去执行最优的决绝办法。从而做到更方便、更智能、更高效、更节能。用数据说话，达到科学、安全、高效、优产的最终目标。

三、系统架构

1.设备层

系统设备层主要分为数据收集设备与逻辑控制设备，数据收集设备负责将农业生产过程中的重要数据进行系统化集中。包括农作物生长环境数据、农作物自身数据、生产管理人员数据等。设备主要分为六大类：

（1）无线数据传感器，主要包括收集空气温湿度、光照度、CO2浓度，水体数据，土壤温度、土壤水分、土壤PH值，土壤肥力等信息采集传感器。

（2）有线扩展模块，主要包括在广泛分布的农业生产过程中相对集中的密集型数据采集环境，通过有线数据采集扩展模块，实现多种方式的数据传感器的组网，用尽量低的成本采集到足够多的样本数据。

（3）无线逻辑控制器，实现对农业生产过程中的可控电气设备进行逻辑控制，如卷帘机、卷膜机、方风机、喷淋、滴灌、补光、补CO2、施肥机等。

（4）物联网摄像头，用于农业生产环节中实时视频监控，与安全防盗监控，便于管理人员在第一时间了解生产环节中的实时情况。

（5）智能网关，支持NB-Iot、GPRS、3G/4G、wifi、lora、蓝牙、433MHz、RS485等无线与有线连接方式，内部集成多种预设逻辑模式，便于现场组网与数据汇总上传。

（6）小型智能气象设备，可以高效收集一定范围内的气象数据，为系统运行提供准确的环境数据支撑。

2.网络层

设备与网关之间、网关与物联网平台之间的数据交换行程网络传输层。包括传感器有线组网、短距离无线组网、物联网专网与公共网络。平台通过预设配置将多重网络以固有规则进行统一规划、集中管控，实现多重网络下的分散与统一。

3.平台层

平台采用B/S经典架构，同时配合专用App，实现跨平台、跨地域的统一管理。底层设备通过TCP/IP、UDP、HTTP等协议接入管理平台，与平台建立加密通讯连接。第三方平台通过API接口实现多平台数据互通。

数据分析：平台提供大数据存储与分析基础架构，为农业生产环节提供简单高效的基础分析能力。

设备管理：通过平台设备管理对生产过程中涉及到的硬件设备进行实施管理。

数据监测：使用B/S结构的软件界面、APP应用等，具有权限的用户，能够通过上网的设备随时随地的了解现场情况。

远程控制：用户可远程操控现场设备，还可通过采集的现场数据，根据配置条件、逻辑关系实现设备间的自动控制，最终形成一个大型自控集合系统。