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智慧园丁一一基于物联网的设施农业监控与服务

kumb 综合案例 2021-04-27 10:17:51 88 0

系统(富景天策(北京)气象科技有限公司)

一、企业基本情况

企业名称

富景天策(北京)气象科技有限公司

成立时间

2011年8月

企业地址

北京市海淀区中关村南大街17号韦伯时代中心C座913

法人代表

张勇

企业规模

25人

推广基地面积

2000余亩

主要经营种类

农业气象大数据采集和应用开发为主营。智慧园丁一基于物联网设施农业监控和服务系统的推广应用和服务;菜贩子一基于移动互联网的农产品供求信息服务平台的推广应用;物联网架构下的环境信息采集设备研发、设计和生产;农业气象大数据应用产品研发。

信息化投入情况

自公司成立以来,仅在智慧园丁的信息化研发和推广方面陆续投入资金达500万元;人员投入超过50人;应用推广到了国内15个省市自治区和拉丁美洲的厄瓜多尔等地,面积达2000亩。

二、模式应用情况

(―)基本情况

我们采取在设施中部署多要素传感器,采集温度、湿度、光照、二氧化碳、土壤水分、土壤 温度等于作物生长密切相关的环境要素数据,建立完整的农作物适宜生长环境指标体系,通过建立模型,开展针对作物的数据服务、报警提示服务等;除了数据采集和应用分析以外,提供了不同应用场景的数据服务手段,包括基于互联网的PC应用,基于移动互联网的微信应用,基于公共无线数据网络的户外、室内、桌面信息服务应用等多种形式,覆盖了高、中、低端的用户群体和应用场景,具有很强的应用推广价值。目前已经推广到全国大多数省的农业科技园区、试验示范区、农业气象试验站、农民合作社等,得到了用户的普遍好评。


省市

基地

种养类别

特点

概况

产品应用

辽宁省大连市

七顶山街道丽美缘大樱桃生产园区

樱桃

高品经济作物

“金州大樱桃”主产区,种植面积达1.7万亩,占新区大樱桃种植面积的22%。

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

已纳入气象为农服务业务试运行。

辽宁省大连市

华家街道朱家村

蔬菜

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

已纳入气象为农服务业务试运行。

辽宁省

喀左市

辽宁省喀左农

试站

蔬菜

试验

试验示范

试验示范物联网在农业气象服务中的方法和技术

北京市海淀区

北京山水都市林业研究中心

北虫草、花

高品经济作物


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

北京市平谷区

平谷区灵芝种植基地

灵芝

高品经济作物


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

天津市武清区

数源汇通(北京)医药科技有限公司

中药材仓储

仓储应用


依据环境变化管控仓库空气温度和空气湿度

山东省

耶P城市

聊城农业合作

蔬菜

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

正在融入气象局三农气象服务业务试运行。

山西省太原市

太原市清徐晋丰庄园

蔬菜

错季蔬菜


试验示范物联网在农业气象服务中的方法和技术

河南省

南阳市

南阳市宛城区

景园农民合作

蔬菜

错季

蔬菜

占地3170余亩,蔬菜育苗连栋大 棚1500m2,设施基地212亩,露

地蔬菜958亩,高效生态农业示范区种植2000田。

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

河南省南阳市

方城赵河镇河南省农科院农业示范园

蔬菜

试验


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

正在融入气象局三农气象服务业务试运行。

河南省南阳市

方城清河烟草公司种植基地

烟草种植

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据

江苏省

淮安市

淮安皇达花卉

有限公司

花卉

高品

经济

作物

入驻台创园后建成苏北最大的蝴蝶兰生产基地,在智能温室区引

进蝴蝶兰、凤梨、红掌、金钱树等花卉600余万株。

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据

浙江省余姚市

余姚市富金园艺灌溉设备有限公司

灌溉示范

延伸

园艺自动灌溉设备和系统提供商。

利用环境监测数据与自动化灌溉系统进行对接,形成智能化灌溉系统。

福建省长乐县

茂丰农民合作社

蔬菜

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据

福建省

闽侯县

闽侯县农民合

作社

蔬菜

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据

福建省厦门市

庄家堡蔬菜种植基地

蔬菜

错季蔬菜


作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据

四川省双流县

艺隆草莓博览园

草莓

高品经济作物

艺隆草莓博览园位于双流县彭镇,规划占地面积2000亩,其中核心区288亩,拓展区1712亩。现已建成智能温室大棚、现代设施草莓博览区、草莓观光采摘区、草莓露地苗圃,其余为有机草莓种植区,并配套少量蔬菜种植。

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

已纳入气象为农服务业务试运行。

四川省

双流县

欣悦草莓园

草莓

高品经济作物

欣悦草莓园规划面积150亩,先期工程占地100余亩。

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

已纳入气象为农服务业务试运行。

西藏自治区拉萨市

西藏农科院

立体种植

高品经济作物

占地5000平米的智能温室

作为空气和土壤的温湿度控制依据,指导二氧化碳定时定量施肥。防虫防害防病管理依据。

已纳入气象为农服务业务试运行。

陕西省

杨凌现

代农业

示范区

杨凌现代农业

创新园

观光/瓜类

高品

经济

作物

占地788.248亩。

已建成占地3万 m2的智能温室展馆8座,标准日

光温室49座。

作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

陕西省

杨凌现

代农业

示范区

杨凌锦田果蔬

专业合作社

西瓜

高品

经济

作物

占地700余亩,

塑料中棚127座,

主种反季节礼品

西甜瓜等。

作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

宁夏回

族自治

区同心

同心果蔬合作

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

宁夏回

族自治

区隆德

隆德农民合作

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已经融入气象局三农气象

服务业务试运行。

宁夏回

族自治

区沙坡

头区

沙坡头蔬菜基

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

宁夏回

族自治

区永宁

永宁农民合作

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

宁夏回

族自治

区贺兰

贺兰果蔬生产

基地

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

定西市

定西市农科院

农业试验基地

马铃薯

名特

优产


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

定西市

甘肃凯凯农业

科技发展股份

有限公司

马铃薯

名特

优产

于安定区西川,

占地面积5200

多亩。设昕农福

公司、凯凯马铃

薯产业生产力促

进中心和天润园

马铃薯专业合作

社3个子公司。

作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

定西市

香泉马铃薯种

植基地

马铃薯

名特

优产


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

定西市

定西农夫薯园

马铃薯脱毒快

繁有限公司

马铃薯

名特

优产


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

气象科技服务

应用示范

试验

试验示范

试验示范物联网在农业气

兰州市

中心




象服务中的方法和技术

甘肃省

武威市

蔬菜种植基地

蔬菜

错季

蔬菜


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

甘肃省

玉门市

恒旺千亩循环

农业示范园区

蔬菜

错季

蔬菜

建有生猪育肥圈

舍80栋,仔猪繁

育圈舍14栋;高

标准日光温室

100座;钢架拱棚

370 亩。

作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入气象为农服务业务

试运行。

新疆生

产建设

兵团第

六师

新疆农六师共

青团农场

草莓

高品

经济

作物


作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

已纳入为农服务业务试运

行。

厄瓜多

Agroventura

花卉

高品

经济

作物

花卉出口

作为空气和土壤的温湿度

控制依据,指导二氧化碳定

时定量施肥。防虫防害防病

管理依据。

(二)物联网技术及产品使用情况

应用的物联网技术和产品,采用的富景天策(北京)气象科技有限公司自主研发的“智慧园丁

——基于物联网的设施农业监控与服务系统”。该系统包括了信息采集和数据无线传输等硬件设 备、信息服务系统软件、基于互联网和移动互联网的服务信息推送终端等。

截至现在,示范推广到了陕西杨凌、河南宛城、河南方城、北京海淀、北京平谷、天津武清、 四川双流、宁夏同心、隆德、沙坡头、永宁、贺兰等5个市县、辽宁大连、辽宁喀左、甘肃定西、甘肃兰州、甘肃武威、甘肃玉门、江苏淮安、山东聊城、福建长乐、福建闽侯、福建厦门、山西太原、西藏拉萨、新疆六师、浙江余姚、厄瓜多尔等地120个各类型温室,其中大型智能温室20栋,总面积超过2000余亩。种养品类涵盖了高经济价值作物如樱桃、草莓、葡萄、灵芝、蘑菇、木耳、花卉、西瓜、甜瓜等;错季蔬菜瓜果如番茄、黄瓜、小白菜、茄子、豆角等;粮食作

物如马铃薯等;延展应用有中药材仓库、灌溉自动化、水肥一体化等。

2015年,除了继续扩展应用点和应用点的辐射推广应用外,智慧园丁将会在河北、山东、 四川、陕西等地大面积推广应用,预计应用推广40,000个温室大棚,面积约50,000亩。

iot-355.jpg

智慧园丁应用地域分布图

采集的设施内环境信息包括:空气温度、空气湿度、光照强度、室内气压、C〇2浓度、土壤 温度、土壤湿度等。正在陆续增加土壤PH值、土壤EC值、土壤N、P、K含量等。

设施内作物信息包括:作物长势、病、虫、生理等灾情信息、作物生育期等。

信息传输方式:无线传输。

信息存储与处理:采用了云存储和云计算。建有一套智慧园丁数据智能化处理模式,综合了 作物种类、生育期、各生育期内适宜生育环境指标、病虫害发生发展指标、生理病害指标(含室内农业气象灾害指标)、室外气象灾害指标;种植管理措施、预防灾害措施、治害减损措施等。

服务信息推送:采用了基于互联网和移动互联网媒体:互联网PC服务平台、手机微信服务 平台、WeatherPost/WeatherPhone远程/现场综合信息服务平台、现场实时信息LED显示屏等。

服务信息组成:实时监测采集数据(时间分辨率:分、时、日),作业指导信息,不适、致 灾、灾种提示、提醒、报警信息,生育期更新信息,视频监测信息,农技知识,耕作管理措施等。

基于棚内作物、当前生育期的适宜、病害、虫害、气象灾害、农事操作管理、防灾、减灾等 环境指标体系系统推送实用信息服务产品。直接解决用户的数据浏览和信息接收。便捷、实用、高效、绿色的信息服务产品切实满足了用户对信息管理的需求。用户参考服务信息进行作业管控,达到了提高产品品质、增加产品产量和市场竞争力的效果。

产品名称

产品型号

主要功能

来源

单价

优点

四要素传感器

SSR-ZGB-003

米集空气温度、空气湿度、光照强度、室内气压

富景天策

1,200元/台

高集成、低能耗、无线传输

C〇2浓度传感器

SSR-ZGB-004

米集C〇2浓度

富景天策

1,600元/台

低能耗、无线传输

土壤温湿度传感器

SSR-ZGB-003

米集土壤温度和土壤湿度

富景天策

2,200元/台

低能耗、无线传输

节点控制器

SSR-ZGB-001

数据无线传输节点

富景天策

2,500元/台

无线传输、数据暂存、实时补传数据

智慧园丁互联网服务系统


服务信息推送平台

富景天策


智慧园丁各类信息服务产品

智慧园丁微信公众服务系统


服务信息推送

富景天策


智慧园丁各类信息服务产品及农用天气预报信息、用户自作信息服务产品

远程/现场综合信

息显示系统

WeatherPost

WeatherPost+

服务信息推送终端

富景天策

105,000 元/套

农业和气象综合信息推送、智慧园丁服务信息、液晶、触摸

现场数据显示系统LED显示屏

WeatherPost-

数据信息推送终端

富景天策

1,300元/台

可应用在室内外农业和气象综合信息推送、灾害预警、智慧园丁服务信息、液晶、触摸

办公室信息显示终端WeatherPhone

WeatherPhone

服务信息推送终端

富景天策

2,800元/台


信息服务

信息服务

实时数据、历史数据、农事指导、不适、超限、致灾的提示和报警、农技知识、作物种类和生育期更新信息等

富景天策

600元/套/年


与作物、作物生育期同步进行指标匹配。形成提示、报警、指导、农技知识等组成的信息服务广品。

(三)物联网技术应用解决方案

1. 实施期限:2013年9月各地陆续开展应用

2. 信息技术产品应用

硬件部分:(1)传感器(感知);(2)节点控制器(传输);(3)摄像头(视频);(4)显示 屏(呈现)。

数据传输方式:传感器感知数据通过zigbee无线传输方式传给节点控制器,节点控制器通 过GPRS无线传输方式将数据传输到数据库中。视频信息通过3G无线传输方式将信息传输到数据库中。

软件部分:智慧园丁互联网数据服务平台、手机微信端用户服务系统、手机短信服务系统、 WeatherPost综合信息采集和显示系统、WeatherPhone信息接收显示系统、LED数据收发平台软件等。

以上系统软件为Windows版或手机微信版。

信息服务终端PC机、普通手机(短信)、智能手机(微信)、WeatherPost (液晶触摸屏)、 现场LED显示屏、智能电话(Weatherphone)等。

信息服务内容:

(1) 手机服务:常规监测信息、突变报警、超时报警、超限报警和监测信息请求与回复;

另有当地24小时逐时农用天气信息和15天逐日农用天气信息,农用天气信息包括:天气现象、 最低气温、最高气温、风速、降水等;种植管理提示服务。

(2) 互联网服务:实时(分、时、日)数据查询、历史(时、日)数据查询、历史数据导出、监测网络运行状态、报警服务等。

(3) WeatherPost信息服务:设施外气象实况信息、设施内环境实况信息、农业信息服务事业单位发布信息(气象部门、农业部门等)、园区形象信息等。

(4) WeatherPhone信息服务:设施外气象实况、设施内环境实况、天气预报、气象预警及气象、农业等事业单位发布信息、园区形象信息等。

(5) LED实况信息服务:实时显示设施内监测数据。

3. 功能特点

(1) 接地气的贴心服务:从种(播种、移栽)前整地到收获销售,以实时数据的对接与处理,为用户提供涉及到园艺、栽培、植保、气象、小气候、农业气象、土肥、管理、市场营销等学科综合的种、管、控、防、治、收和销的全方位现代农业信息化管理的信息服务产品。

(2) 利用碎片化时间快速接收服务信息:提供了适合在有互联网通讯条件的互联网信息服务终端;适合在有移动互联网通讯条件的手机微信信息服务终端;适合在棚室附近抬头可见LED显示屏信息服务终端;适合在值班室快速查看的智能电话液晶触摸屏信息显示终端;适合在规模化种植办公区外或大厅内总览信息服务产品的触摸式液晶大屏信息显示终端。

(3) 低能耗、高集成、简单高效:仅用2节普通5号电池为传感器供电1年以上;四个要 素集成为一个传感器产品;部署不需布线,挂到棚内所需位置即可;信息服务产品直观,数据浏览便捷,服务信息简单易懂。

(四) 经济效益

1. 根据权威部门长期的数据分析,使用设施内监测控制服务系统,可使设施的产值提高10%-25%。按照设施种植平均亩产5万元计,每亩可增加收入0.5-2.5万元。例如:以一示范区保障性常年基本菜地36万亩为例,蔬菜复种面积稳定在245万亩计,可增加产值122.5-612.5亿元。花卉苗木40万亩种植面积,可增加20-100亿元的产值。

2. 智慧园丁的实施,有效降低农户在设施管控的人力方面开支。以原来平均每5亩地需要一个信息员,每个信息员每月支付1000元劳务费,通过设备数据采集替代人工后,信息员数量至少可以减半。以1000亩设施种植大棚计,月减少人力开支10万元左右,每年可节约120万元。

3. 通过该项目实施,在加强设施内作业的科学管理的基础上,能有效提高各种经济作物的品质,以品质贡献率计,也对当地农民合作社和农户增加可观的收入。

4. 播种和移栽苗的成活率除了与种子本身抗性有关外,对于环境要求,直接影响的是空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度。智慧园丁设有各作物的生育期气象病(生理病害)指标,按照报警和提示信息做相应的防御,可以有效避免弱苗、死苗和病苗的出现。

5. 坚持以数据为依据,立足以防为主、以治为辅的原则,目的就是保证产品质量、提升产品价值、提高生产率、减少投入。

(五) 实施亮点

1. 社会效益

(1) 通过贴身服务、接地气指导,发挥互联网、移动互联网、物联网优势,培育形成具有区域特色和明显市场前景的设施蔬果、设施畜牧业、特色设施瓜果等设施农业主导产业,壮大区域特色产业发展,奠定产业效益提升基础。

(2) 每年培训设施农业作业者及相关农技人员。使有文化、懂技术、善经营、会管理的新型专业农民占比提升,大幅度提高农民整体素质,为设施农业现代化奠定了坚实的人才基础。

(3) 瞄准未来农业生产将向无公害化、绿色化、有机化方向发展的趋势,大力推进以环境控制来防止病虫害和气象灾害的发生,进而避免农药和其它化学药剂的施用,保障农产品的质量安全。

(4) 以分钟和小时计的数十类数据采集入库,加上作物相关信息、病虫害、室内气象灾害等,还有市场信息,农用天气预报信息等。海量数据的积累为即时服务、二次开发、设施农业技术和信息化的研发、自动化管控等奠定重要的数据基础。

(5) 通过新服务、新技术、新模式、新机制的推广应用,为区域现代设施农业发展探索了新方向,提供了一个好的发展样板。

(6) 创新设施农业管理模式,逐步实现设施农业宏观管理向基于数据的微观管理过度,使政府能够对设施农业的调查、统计、分析、指导等具有相对精准的数据支撑。

2. 科技效益

(1) 调动农户应用高新技术产品的积极性,让当地农户确实感受到高新技术产品能够带来的实实在在的益处,不断提高农业生产科技成果应用的深度和广度。

(2) 通过采集大数据,为涉农科研院所、高校等开展新品种、新材料、新技术在当地的应

用提供准确的数据依据。

(3) 在土地流转带来的集团化作业的大背景下,推动农业信息化技术在大型农场、农业工厂、养殖基地等的广泛落地应用,提高科学种植养殖的能力和水平。

(4) 引导种植户利用科学数据加强设施田间管理,有效预防病虫害为农民增产增收,提高作物品质

3.生态效益

(1) 在避免环境污染方面贡献突出,保障了作业者的健康和水质、土壤、农产品等方面的清洁。同时达到了资源合理利用,减少浪费,以及降低能耗的目的。

(2) 保障了科学种养,健康作业。通过环境调控,避免病虫害的发生,以防为主,以治为辅,大大降低农药施用次数和用药量。避免农药残留,降低土壤重金属含量,保障作业者的健康。

(3) 大数据的二次开发,有助于清洁环境、食品安全。进而保障农产品种前到收获溯源链条的清洁和清新,为安全农产品溯源提供数据依据。

(4) 提高资源利用率,降低能源消耗。以客观数据为依据,以适宜阈值为标准,以优质高产为目标,指导作业者合理用水、合理用药、合理补光、合理保持适宜环境。传感设备采用低功耗的供电模式,零布线的安装模式,节能降耗生态效益非常明显。

附:技术路线图

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