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温室物联网生产环境监控系统

kumb 设施园艺 2021-04-17 16:43:12 184 0

(随州康华农业有限公司)

一、企业基本情况

康华农业有限公司是2012年初经国家工商总局注册的综合型农业企业,注册资本3000万 元,经营范围涉及农业科技开发、大棚蔬菜种植及销售、休闲观光农业、育种育苗中心、大棚农机、生物肥、节水灌溉、物流、示范教育培训、光伏大棚及其综合利用、万亩有机生态蔬菜种植、3.6万亩生态有机香菇种植等。计划总投资6.3亿元,用5到7年时间,打造四大农业高科技产业园区,带动周边7500多农户围绕四个产业走共同致富的道路。

一是总投资2.5亿元的高科技大棚蔬菜种植示范园区,首期流转土地2000亩,已建成的高 标准蔬菜温室大棚200多个、智能育种育苗中心、物流园、大棚卷帘机、保温被厂、生物肥厂、农民示范教育培训中心、观光旅游休闲村等项目均投入运营,生产的反季节蔬菜茄子、黄瓜、西红柿、辣椒等四个品系十多个产品远销河南、安徽、湖南、武汉、襄阳等周边城市并建立了固定的营销网络。产品通过国家绿色食品认证,深受广大客户欢迎,2014产品销售就达13790多万元。

二是计划总投资1.6亿元、装机容量达10兆瓦的智能光伏蔬菜大棚已获国家相关部门立项审批。目前正进入紧锣密鼓的建设阶段,2014年底1兆瓦的多 晶硅智能光伏蔬菜大棚已经建成投入使用,运行效果良好,9兆瓦的薄膜智能光伏蔬菜大棚正在建设中。预计在2016年将年增产值1.5亿元以上,企业效益和社会效益明显。

三是投资0.9亿元建设万亩有机蔬菜种植产业园区,在2014年3月我们就分别与高新区淅 河镇的光化村、挑水村、长岭、幸福村、新店村、永青村6个自然行政村共计20912.61亩土地签订了为期30年的土地流转合同,通过土地整理提档升级,按照各个村自然条件精心进行产业化布局,并请湖北省蔬菜研究所的专家对整个产业园区进行整体规划设计,计划用两年的时间建设完成高标准的现代化有机蔬菜种植产业园区。项目建成后新增产值7千万元以上,1600多农户年人平收入增加2600元以上。

四是总投资1.3亿元建设3.6万亩有机食用菌(香菇)种植基地,充分利用高新区区域内广 阔的天然的生态灌木丘陵地带,开发高端有机香菇种植新领域。项目建成后将年增产值4亿元以上,近5000户农民兄弟将从中受益,年人平均增加收入3000元以上。

几年来,公司先后与华中农业大学、湖北农科院、武汉蔬菜研究所、随州市农业科研部门等 科研院校等建立了广泛紧密的联系,科技搭台,经济唱戏,发展高效生态农业走集约化、产业化、集团化的道路,产品定位高、标准高、质量好,公司现种植生产的4类产品一次性通过国家绿色食品监管检测中心检测并获得国家绿色食品产品认证,“原生态精准农业种植技术”作为公司自主知识产权已经申报国家专利,公司被随州市人民政府授予“农业产业化重点龙头企业”,几年来还 多次被各级人民政府授予“先进单位”等称号。

二、模式应用情况

(一) 基本建设情况

康华农业作为现代化农业的代表,对于信息化在农业生产上节本增效方面有很高的认识, 2014年建设1兆瓦智能光伏蔬菜大棚和3000平米多功能育种育苗中心,2015年建设蔬菜大棚物联网生产管控项目,在现有基础上对以上设备设施及4个大棚进行升级改造,4个大棚面积8亩。智能光伏发电及多功能育种育苗中心内设风机、湿帘、内外遮阳、天窗、辅助加热系统等设施,除育种育苗外还综合利用种植生姜,香菇等。安装设备及技术支持由浙江睿思特智能科技有限公司提供。

(二) 物联网技术及产品使用情况

农业物联网在农事生产上拥有着传统农业无法比拟的优势,具有多项先进的功能:现在在大 棚内可以通过传感器实时在线监测到土壤的温度、湿度、空气温度,湿度以及光照等参数,可以通过pc和移动终端看到数据,当温度过高或湿度过高时自动的开启风机、湿帘、内外遮阳,天窗等设施;同时在大棚里、安装了一个可360度旋转的视屏监控探头,可以实时看到作物的长势,知道植物的生长好坏。所有的这些操作均可在移动终端上操作,既方便园区管理又可以有效节约人工成本。

目前基地蔬菜大棚示范区使用的物联网技术及产品情况介绍如下:

系统名称

产品名称

功能及参数说明

来源

价格

物联网生产管控系统

种植物联网五参数信息采集节点箱

汇总传感器采集的数据并进行无线传输到控制箱。采集数据包括土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照五组数据。

睿思特自主生产

20000

接入节点箱

汇聚信息、无线传输模块,

睿思特自主生产

4000

农业物联网专用设备控制箱

农业物联网专用控制箱对节点箱采集的数据进行处理并对相应设备进行控制,拟采用32路控制箱

睿思特自主生产

30000

视频监控设备

红外智能网络

球机

采用高性能传感器,图像清晰,最大分辨率可达1920x1080, 20倍光学变倍,16倍数字变倍,200万像素,可通过浏览器和

客户端软件观看图像并实现控制

海康威视

6000

网络硬盘录像

支持冗余录像,支持ANR技术,实现网络

海康威视

5000


摄像机断网智能补录功能;支持最大16路1080P同步回放及多路同步倒放;支持8个SATA接口,1个eSATA盘库,可用于录像和备份;




监控电脑

用于分控中心管理和监控,含显示器

DELL

4500

配套


设备安装所需立杆、光纤、管材、线材、设备箱、存储硬盘等辅材



管理软件

种植智能控制软件模块

显示传感器实时数据,收集分析控制睿思特自主

研发

70000

智能种植管控系统(Android手机端)

基于Android系统手机客户端系统,可实现远程对生产实时视频监控、生产实时控制等功能

睿思特自主研发

30000

视频监控软件模块

视频播放、回放等

睿思特自主研发

10000

(三)物联网技术应用解决方案

农业物联网应用平台的整体架构:系统由传感器节点、数据采集节点、控制节点箱、无线传 输网络、系统平台等组成,每个采集节点集数据采集和自组网路由功能于一体,不仅能对本节点下的传感器采集到的数据进行转发和收集,并可对其他节点转发来的数据进行中继传输,与其他节点写作完成一些特定任务。并通过数据采集器,经过网络传输网数据上传至平台(基于系统功能实现)。

1. 系统感知层

系统感知层位于农业物联网的最底层,是农业物联网应用的基础,是数据收集的信息源,由 部署在农业生产现场各种分散的传感器节点组成,并通过数据采集器将各种环境参数数据通过网络上传至系统平台。

2. 网络传输层

根据大量的实际调研和项目实施经验,农业生产现场大多都处在偏远的郊区,无线通信网络 覆盖存在盲区,并且存在多数农场存在电源短缺、传感器部署分散等诸多问题,研究设计有效能量控制的数据收集与路由协议,采用自组网、低功耗的Zigbee无线传感网络,采用菱形网格划分方式,首先把传感器区域分成一个个的菱形网格,然后将每个传感器节点布置在菱形网格的顶点上。保证在传感器区域实现完全无缝覆盖。

3. 支撑层

支撑层主要是基于Trust应用软件平台,一般运行于PC或PDA上,主要负责对汇聚节点传 过来的数据进行处理,包括采集、分析、存入数据库、查询等。网络环境下不受单个节点失效、通信链路失效和节点移动影响的查询处理技术。基于该技术的查询处理算法,可满足实时性要求、

具有动态可扩充能力的新型传感器数据库管理系统。Trust软件系统,融合基于虚拟机中间件、 基于Agent的中间件和采用声明性语言的中间件的思想,Agent逻辑上由两部分代码组成:应用代码和分发代码。

4. 系统应用层

系统应用层实现共性技术的数据处理与存储,用户可以通过Web网页的方式直观的展现给用户,主要负责对采集到的数据进行汇总、存储、展现、分析、查询等,实现对育苗工厂的智能化在线生产管控。

5. 展现层

在展现层中,将设备监控信息、设备采集信息的统计与分析、生产过程的统计分析、设备的 使用状态统计等等管理员需要查看的数据,以及各种管理功能(如智能呼叫、智能广播、视频监控等)统一规划在展示平台上,提高管理效率。

架构图

系统建设将在农业智能化生产、农业生产安全管理、管理信息统一展示、互联网应用、农产 品生产追溯等几个领域进行建设,满足公司的各方面需求。

技术架构:该系统采用J2EE+AJAX+FLEX的分布式软件架构,这套架构技术先进、层次清 晰、搭配合理、标准统一、应用成熟、开发路线明确,并具有较高的扩展性和可伸缩性,其中J2EE是目前最成熟和先进的企业级软件开发技术体系,我们在架构中使用这一技术作为复杂图形、动画和交互操作的实现技术,前台同时采用成熟的ETXJS框架,解决了传统JS不能兼容各大浏览器的问题。后台还采用了 QUTARTZ框架,帮助实现定时控制和智能控制。

(四)实施亮点

1.实时监测功能

在大棚内布有多个传感器和监控摄像头,通过传感设备实时采集大棚内土壤温度湿度、空气 温湿度以及光照、节点箱将数据汇集通过自主网络传输给服务器中心平台,服务器中心平台对数据进行分析处理。对基地采取调控措施提供了及时和有效的数据。

2. 远程控制功能

可通过手机或电脑登录系统,控制大棚里的风机、湿帘、内外遮阳等;也可设定好控制逻辑, 系统会根据设定好的情况自动开启或关闭所有设备。

3. 查询功能

基地人员使用手机或电脑登录系统后,可以实时查询基地的各项环境参数、历史温湿度曲线、 历史机电设备操作记录、历史照片等信息;对生产安全的产品进行数据保障,实现全程可追溯。

4. 数据分析、汇总功能

对传感器自动采集的信息进行存储、统计、管理,以及对生产数据进行存储维护,对生产区 的各种数据进行统计分析,形成报表,供管理人员决策。

5. 警告功能

警告功能需预先设定适合条件的上限值和下限值,设定值可根据作物的生长周期和季节的变 化进行修改。当某个数据超出限值时,系统立即将警告信息发送给基地管理人员,提示基地及时采取措施。预警功能包括环境预警,设备预警。

6. 实时监控

将视频监控系统进行整合,使管理人员可以对生产区域进行生产实时监控、消费者也可以通 过远程访问视频系统,为管理人员和消费者提供查看和监管农场生产环境的平台,可以进行农场基础信息查询、生产区环境视频监控

传统农业,浇水、施肥、打药,全凭经验、靠感觉。如今,信息化进入到基地后,我们看到 的却是另一番景象:秧苗,蔬菜该不该浇水,浇多长时间的水?通过监控摄像头在终端上看到的生长和病害情况,可由专业的技术部的人员远程观测到,对施肥、打药,保持精确的浓度。大棚里温度是否过高?是否要开风机,要开多长时间?通过系统软件上提供数据,工人可以远程控制大棚里的设备,一系列在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关,极大的提高效率,节约了能源,即变相的节约的生产资料成本。

(五)经济效益和社会效益

在康华农业基地物联网生产管控系统中心监控室里,技术员打开电脑,登录平台,查看大棚 里土壤温度,湿度,空气的温度,湿度和光照,通过规范种植流程,及时记录种植过程中的生产数据,有利于监管种植过程,减少农资浪费,通过过程数据积累分析掌握农艺、农资使用与品质和产量的关系,使工艺流程得到不断优化,同时保证采集真实的生产数据,保障溯源信息准确可靠即可,保证农产品的质量和产量,提高了经济效益。根据植物不同的生长阶段控制大棚温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤、光照等数据时实监测,较人工操作更加稳定,极大地提高了植物生长标准化水平、劳动生产力和资源利用率,减少管理用工和降低能耗。从几个实施物联网技术管理的大棚区域看,与以前相比可减少生产人员劳动强度60%以上,种苗合格率提高25%以上,种植物产量提高15%以上,而且各类产品质量也大幅度提高。

通过本项目的带动可以对随州市的农业产业结构起到优化调整的作用,利用农业产业化龙头 企业的影响力和科技园区的直观展现能力,对快速推广随州农业生产智能化起到带头作用,为建设智慧农业发挥巨大的牵引作用,带动随州市农业生产科技水平提升,广大农民群众通过参与项目建设,接受技术培训,可较快地提高自身的科学文化和科技应用水平。

我们致力于为三农(农业、农村、农民)提供专业物联网解决方案,同时也提供应用软件、微信小程序、手机App、企业网站的开发和跨境电商建站、网络营销等服务,站长微信号(mywit_net),添加后备注“黎辉物联网”,如有相关需求也可通过电子邮件(12tc@sina.cn)与我们取得联系

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