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农业物联网综合云服务系统

kumb 综合案例 2021-04-28 15:13:18 163 0 农业物联网

(鄂州市平安农机专业合作社)

一、合作社基本情况

本社于2007年3月份创办,2009年5月份按照农民专业合作社法的要求在工商部门正式登 记注册。法人代表蔡良凯、男、25岁、中共党员、毕业于湖北省农学院。在他的带领下现已发展为机耕、机插、机防、机收、机运、机电排灌、农田水利建设、农资配送、农产品回收、工厂化育(苗)秧于一体的农民专业合作社。2013年底至2014年5月自筹资金135万元新建办公楼、科技培训楼、党团员活动室、农民书屋、农展中心、粧稼医院、农资农机超市、机库棚、维修车间、驾驶员训练场、互联网(物联网)为一体的标准化基地。占地面积3200多个平方,其中建筑面积2570多个平方。基地座落在百里长港岸边,距武黄高速公路500米,紧邻蒲团乡四个农村社区。方圆11.2万亩基本农田和耕地,常年种植粮、棉、油、瓜果蔬菜。素称长港两岸“鱼米之乡、水产之乡、瓜果之乡、蔬菜之乡”。

2013年底,合作社已有社员567人(手机用户1150户,2014年与中国联通鄂州分公司共 同创建信息化平台),技术管理人员27人,专业性生产人员65人,农业机械没备185台套,总动力1220瓧。其中大型拖拉机5台,收割机3台,插秧机76台,大中型植保机械62台,其它农机具42台套。维修设备12台套。中、晚稻集中育秧点22处(每处3 —20亩)。已形成企业(蒲团供销合作社)十合作社十农户版块经营。在农机化发展上实现了三种合作模式:

一是土地流转型:即不改变农民土地承包权,农民的土地合作社与农户签定5—15年承包合 同,面积2700亩。每年季节性流转面积3750亩(面积有早稻、晚稻、中稻、冬闲田)。水面1570亩,其中:精养水面850亩。

二是生产合作型:即合作社为本社社员提供农机生产、农资供应、农产品统购统销、土地整 治、农田水利建设等机械化服务。(合作社对本社社员农机生产费少收10%、生产资料降3 — 5%,农产品销售提高2—3%)。

三是劳务合作型:即合作社为周边农户提供一条龙农机社会化服务。

服务区域:华容区蒲团乡、临江乡、华容镇、段店镇、庙岭镇;葛店开发区葛店镇;鄂城区 杜山镇、泽林镇、长港镇;梁子湖区太和镇、东沟镇;农委下大湖农场和路口原种场。

服务面积:年服务面积23500多亩。其中机耕8500多亩,机插面积7000多亩,机防面积 3000多亩,机收面积6000多亩。

服务方式:产、供、销一条龙服务。以粧稼医院为阵地实现了产前:组织培训,以高效、无 公害綠色农产品为主,做到人无我有,人有我特,人特我优。产中:严格按照种植业、养殖业、设施农业技术操作,科学掌握农机与农艺结合。产后:组织营销队伍跑市场、找销路。农超对接。

服务效益:社会效益,节本、节工、节水、节肥。枪收枪播,降低劳动强度,农业增产增收。 经济效益,年经营收入2170多万元,合作社纯收入18万多元,入社社员平均纯收入3.2万多元。带动农户1100多户。

服务产业:1机耕、机插、机收服务队;2农作物统防统治服务队;3机育秧专业服务队;4 农业技术推广服务队;5生产资料供应服务队;6农产品销售服务队;7种植养殖专业服务队;8农村用电服务队;9农田基本建设工程服务队;10机(电)械设备维修保养服务队。

服务成果:农业机械化生产已经形成规模。即水稻生产全程机械化,油菜生产全程机械化。 连续三年实施全市早稻工厂化集中机育插秧任务(2012年、2013年、2014年)。得到了部、省农业部门的好评。农业部颁发:全国农作物病虫害统防统治示范社、湖北省模范农机专业合作社、全省二十强农机专业合作社、全市十强农民专业合作社、区先进农民专业合作社、市区部门先进农机专业合作社、市级龙头企业专业合作社。2014年9月评为国家示范社。

物联网建设初具规模,分两块建设:(非生产基地和生产基地)

1. 办公、培训、教学、机库棚、农资农机超市、机房(互联网)等非生产基地配套设施设备建设规模10.7亩。2014年7月与中国联通鄂州分公司共建信息化平台。主要功能有:适时监控、轨迹回放、车辆定位、自动化教学、太阳能用电、自动化办公、农机通信息化平台、手机用户(农户)1127户。

2. 生产基地(种植基地和养殖基地):流转种植面积5700亩,养殖面积1570亩。年服务面积33500亩。工厂化育秧(苗)占地面积13亩,配套设施设备可监控温度、湿度、喷灌设施设备、病虫防治、自动化浸种、催芽、播种、施肥。养殖基地可监控词料投喂、水质、水温、天气变化。

总之,在各级政府和部门的帮助下,我社已基本形成农业生产机械化,生产调度统一化,财 务管理电算化,社务管理网络化,生产经营信息化。2013年我社在探索农机生产模式,转变农机生产方式上有了较好的发展,经营情况明显好于往年。但是也面临着实际的问题。生产方式上要再转变,经营模式和农机装备要优化,基础设施设备建设要完善,复合型和实用型技术人才要引进,加快互联网建设。尽管面临一些困难,我们一如既往地坚持发展现代农机,建设和谐农村。

二、模式应用情况

2014年鄂州市平安农机专业合作社与中国联通鄂州分公司联合实施农业物联网项目

(一)建设方案

一智能节点感知信息并自行组网传递到上层网关接入点,由网关将收集到的感应数据通过网 络层提交到园区物联网数据中心进行处理。感知层主要通过部署在地表的温湿度传感器、空气温湿度传感器、光线强度传感器等传感器,对农业设施中的地表温湿度、空气温湿度、光线强度和土壤有效成分进行生长环境的实时监测。

通过在设施农业中运用物联网技术,可以实时定量监控农作物在不同生长周期所需要的温 度、湿度、光照、二氧化碳浓度等,调节水肥药的投入效率,降低人力消耗和对农田环境的影响,帮助农民实现更高层次的精耕细作,以及远程专家指导作业。使农业逐渐地由以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式,向以信息和软件为中心的生产模式转变。

本方案主要是通过综合运用传感技术、近场通信技术(RF射频)以及无线远程通信技术 (GPRS技术通讯技术)、互联网技术、云计算技术、农机农艺等技术,建成市级的基于WEB的农业物联网综合服务平台,包括一个为整个提供服务的中心级农业物联网监控预警系统,支持手机、微机、平板等多种服务于普通农户、合作社大棚管理员、企业生产经营者的三种智能终端软件,以及一套可选择组合的环境监测设备和控制设备,以打造区域化多层级管理的设施生产模式,实现以物联网技术为核心的集展示、监测、预警、控制、管理多功能一体化综合服务平台。

(二)建设目标

通过运用农业物联网技术、传感技术、网络技术、4S技术以及2G/3G通讯技术、云计算技 术等现代信息技术和农业技术,建成基于云计算的可持续运行的农业物联网综合云服务平台,满足整个各级农业生产经营组织(包括合作社、企业、科技园区、种养大户等)物联网终端建设服务支撑与统一监控管理的精细作业管理,增加农业的农产品产量、改善质量、降低成本、提高经济效益及社会效益。

1. 支持多种应用服务模式

远程服务模式:平台管理员可通过权限分配远程开通帐号,各级权限用户即可享有本组织的物 联网监控预警服务;

现场服务模式:企业、合作社大棚管理员可通过智能终端在基地现场亦可进行环境监测、设备 控制等;

平台管理服务模式:系统平台要部署在市农业信息中心(所指定机房),为整个农业生产提供 物联网监测、控制、预警、宏观决策和专家咨询的支撑服务,实现感知设备分布部署,数据集中统一管理;

2. 支持多种客户类型

组织化大客户,包括农业园区、专业合作社、家庭农场、农业生产龙头企业等有适度生产和 建设规模的客户;村街基地型集体客户,农户以农民专业合作社或村街为单位形成生产基地,同时进行农业生产经营的信息化,形成一定的生产和建设规模。单一农户,独立、分散的普通农户,需要政府进行组织和支持。

3. 平台支持农业生产经营组织管理,允许市级管理统一分配、统一管理。

4. 完成一个农业企业约30个日光温室,一个合作社近100个日光温室物联网的应用示范。其中农业企业示范要实现标准化环境监测、控制和预警;合作社示范要实现环境监测与预警。

5. 平台级农技服务。要支持农技专家建立后台和完善更新生产知识库,通过网络即时了解区域内各个示范点的物联网数据和区域的其他综合信息,可视化地评估生产实况信息、获得云计算的辅助分析决策知识,接受示范点农户的咨询、提供生产决策的建议,对于需要预警的情况可通过多种渠道及时向各个示范点发布预警等生产指导信息。

6. 平台级综合生产分析和管理:要支持辖区内的各个物联网示范点进行带来分布分析、设施情况分析、生产情况分析、市场信息分析,辅助实现宏观管理。

7. 平台要具有可伸缩性、可扩展性。

(三) 建设内容

整个建设内容包括:

1. —个基于WEB的农业物联网监控预警云服务系统,在农业物联网应用上实现五监四控四预警,即,五测:温室空气温度、空气相对湿度、光照、空气二氧化碳浓度、土壤水分监测;四控:卷帘、棚膜风口开合、二氧化碳罐式施肥、灌水开关;四预警:高温实时预警、低温实时预警、病害发生条件预警、光合条件预警、大气环境灾害天气预警;在业务管理上实现权限统一管理、统一分配。

2. 三种面向农户(温室生产人员)或租户(园区生产管理人员)等终端用户的农业物联网智能监控终端:包括普通手机(短信)、联网PC (或笔记本)、安卓智能手机、安卓PAD平板(MID),使工作人员可随时随地获取本辖范围内日光温室、冷棚环境监测信息,并能随时随地的控制日光温室的有关机械设备。

3. N套集环境感知、汇集与传输的物联网终端设备,全套包括空气温度、湿度、光照、C〇2传感器、土壤水分、控制器、田间远距离1000米无线收发器一套群棚共享的GPRS物联网网关。其中光照、C〇2传感器、土壤水分传感器、控制器可选,从形成不同的监测或控制方案。

4. 建设市级农业物联网数据中心,实现对整个物联网环境监测数据、各类大棚数据、生产过程种植数据等统一管理,即:设备分散部署、数据集中管理。

(四) 系统特点

1. 独特的智能化服务能力,变报警为预警。

变报警为预警,包括高温预警、低温预警、光合条件预警、病害预警、大气灾害预警。本物 联网产品能根据实时监测的数据,及时、准确地预报温室的环境变化,向农户发布预警信息,例如定时预报高温、低温,为采取防灾措施羸得了宝贵的时间。

2. 稳定可靠的现场无线网络

温室在野外,温室群距离有远近,无线网络很重要。本系统开发了高稳定性、高连通性的无 线网络,强度大、信号好,运行稳定,在1000米以内的温室均可稳定联网运行。

3. 基于云计算和人工智能的大规模智能化物联网,系统可靠、可扩展性强。

云计算是物联网建设发展的重要技术支撑。本系统拥有一个基于云计算的互联网后台管理软 件系统,因此可以安全可靠地存储大规模数据、高性能地分析处理物联网数据,不但能通过数据挖掘、专家系统等人工智能产生独特的智能化物联网服务,还具有平滑的可扩展性。当物联网在全市铺开、节点逐步增加时,只要简单地逐步增加PC设备即可。

4. 低成本的建设和运营方案。

系统支持以普通PC建设云计算集群网络设备,性能高而成本低。系统32-64个温室共享1 个付费的电信通道,长期运行成本低。

(五) 总体架构

1.应用架构

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整个服务平台主要是利用物联网技术、通信技术和传感技术,将日光温室和冷棚种植过程中 关键的要素:空气的温度、湿度及土壤的温度、湿度等数据通过各种传感器的采集,并利用网络通信技术如GPRS、3G等,将市级数据及时传送到本地的设施农业物联网控制室以及远端的设施农业物联网数据中心,使设施农业管理人员、普通农户通过电脑、手机或手持终端就可以掌握农作的生长环境,及时采取控制措施,预防病虫害,提高生产质量,增加劳动效率,同时在环境参数超标的情况下,系统可以远程对卷帘、开膜、二氧化碳装置等进行控制,实现农业生产的智能化管理、精准管理,能有效促进农业发展。

2.技术架构

在技术架构上采用四层架构:感知层、网络层、支撑层和应用层,如图下图所示:

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(1) 感知层。主要用来获取各种传感数据,感知层的各个节点为智能传感节点,农业物联网运营云数据中心,它支撑园区物联网大量数据的存储、分析与挖掘。(视情况是否建立云基础平台)

(2) 应用层。是设施农业在线监测监控系统的上层系统,主要实现传感器数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据的应用和决策系统。

3.使用情况 (1)统一的监控平台

平台方案同时提供了编解码设备、报警设备、网络存储设备、管理平台等基础组件。通过良 好的设计,优化了系统架构,提高了系统的整体效能,具备良好的性价比.

开放的体系架构管理平台的设计基于SOA架构,通过Web Service提供基础服务,方便与 第三方业务系统相互集成;采用了基于J2EE的企业业务中间件技术,方便第三方开发商做增值业务开发。

(2) 全面支持高清视频监控

系统全方位支持高清图像的前端采集、编码传输、录像存储,解码回放,在各个环节都体现 了高清处理,实现了真正的高清监控。

(3) 融合智能分析应用

系统集成了海康威视自主知识产权的智能技术,融入到全线产品和业务流程中,提供实时分 析、事后智能检索等功能,极大的提高了人员的工作效率。

(4) 异构硬件与门禁报警系统集成

系统支持管理海康威视全系列、GE、AXIS等国内外主流品牌数字图像设备;支持管理报警、 门禁等设备接入与集成。

(5) 高可靠、高性能

系统支持集群技术,满足大规模、大并发量的监控应用。关键核心模块支持双机热备,错误 自动发现及恢复技术,提供不间断的服务。

(6) 全面的安全性

系统提供统一的认证、授权管理机制,支持AAA、PKI/PMI的集成;信令协议支持SSL加 密传输,音视频流传输支持AES加密,全方位保护信息安全;视频流内嵌水印支持,防止数据篡改。

(7) 部署方便灵活

平台采用了 J2EE作为核心平台,服务器可根据需要灵活的部署在UNIX/LINUX平台或 Windows平台;先进的Web应用框架设计,使得桌面部署方便、简单。

鄂州市平安农机专业合作社田间气象观测站

(―)系统简介

田间作物无线自动观测站,又称“大田物侯观测站”,是集图像采集技术、移动通讯技术、互 联网技术以及计算机技术为一体智能化监测设备。该设备可利用3G、GPRS网络,可定时采集作物生长图片,进行田间物侯观测,并将采集的图片自动上传到远程物联网监控服务平台,实现植保监测人员的远程物候观测。

建立小型气象观测站,并与大田病虫害物联网监测预警系统连接,通过GPRS网络可自动上 传监测数据,实现温外包括大气温度、大气湿度、光照、风速、风向、土壤温度、土壤湿度等7项环境指标监测。系统通过综合分析室外气象环境监测数据与室内环境监测数据

(二) 系统简介

病虫害的发生,常对农、林、牧业等造成不良影响。预防病虫害的方法多种多样,但常常因 其不科学性和不系统性而收效甚微。虫情监控系统集诱虫杀虫、图像自动采集与上传、分类,以及虫情采集信息填报与处理等功能为一体。

系统通过在监测区搭建田间虫害无线监测站,利用GPRS/2G/3G移动无线网路,定时采集 杀虫现场图像,自动上传到远端的物联网监控服务平台,远程工作人员或管理人员可随时了解田间虫情情况与变化。

该终端监测设备集诱虫器、杀虫器、接虫板,以及全自动图像监测设备等为一体,利用 GPRS/2G移动网络自动上传数据到物联网监控服务平台,以全面监测环境与病虫害之间的关系,为虫情监测提供远程可视化在线手段。

(三) 系统主要功能

基于云计算的农业病虫害物联网监测预警系统,是综合运用物联网技术、互联网技术、图像 采集与分类技术、数据挖掘、专家系统技术和云计算技术,实现对设施农业病虫害的实时监控和有效控制。

该系统集成了智能化病虫害算法,并通过建立病虫害预警模型库、作物生长模型库、告警信 息指导模型库等信息库,实现对病虫害信息的监测、预警,并通过与实际操作相结合的告警信息让农户采取最佳的农事操作,实现对病虫害的有效控制。

通过该信息管理平台可全面视察职能辖区内的病虫害发生状况,辅助管理人员决策,做好灾 前预防、灾中控制、灾后治理等工作。

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鄂州市平安农机专业合作社使用物联网的经济效益

水肥一体化为作物提供了稳定的最佳的生长环境,根据作物的营养需求,适时稳定地供应营 养,使作物生长期任何时间都可以进行灌溉施肥,保证了水肥均匀、准确的施用到作物根区,同时还避免过量施肥和肥料淋失造成的水体污染。

通过综合运用传感技术、灌溉技术、自动化技术,实现可控的适时适量的“精细灌溉施肥”服 务系统,可有效节约肥料成本和人工管理成本,并增加农作物的产量。系统包括环境监测、灌溉统计、施肥统计、灌溉控制、施肥控制、设备管理、系统管理、用户管理、灌溉报警等功能。

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(四)系统特点

1. 水肥均衡

传统的浇水和追肥方式,作物饿几天再撑几天,不能均匀地“吃喝”。而采用滴灌,可以根据 作物需水需肥规律随时供给,保证作物“吃得舒服,喝得痛快”!

2. 省工省时

传统的沟灌、施肥费工费时,非常麻烦。而使用滴灌,只需打开阀门,合上电闸,几乎不用工。

3. 节水省肥

滴灌水肥一体化,直接把作物所需要的肥料随水均匀的输送到植株的根部,作物“细酌慢饮”, 大幅度地提高了肥料的利用率,可减少50%的肥料用量,水量也只有沟灌的30%-40%。

4. 减轻病害

大棚内作物很多病害是土传病害,随流水传播。如辣椒疫病、番茄枯萎病等,采用滴灌可以 直接有效的控制土传病害的发生。滴灌能降低棚内的湿度,减轻病害的发生。

5. 控温调湿

冬季使用滴灌能控制浇水量,降低湿度,提高地温。传统沟灌会造成土壤板结、通透性差, 作物根系处于缺氧状态,造成沤根现象,而使用滴灌则避免了因浇水过大而引起的作物沤根、黄叶等问题。

6. 增加产量,改善品质,提高经济效益

滴灌的工程投资(包括管路、施肥池、动力设备等)约为1000元/亩,可以使用5年左右, 每年节省的肥料和农药至少为700元,增产幅度可达30%以上。

这项技术的优点是灌溉施肥的肥效快,养分利用率提高。可以避免肥料施在较干的表土层易 引起的挥发损失、溶解慢,最终肥效发挥慢的问题;尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题,既节约氮肥又有利于环境保护。所以水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高。灌溉施肥体系比常规施肥节省肥料50%~70%;同时,大大降低了设施蔬菜和果园中因过量施肥而造成的水体污染问题。由于水肥一体化技术通过人为定量调控,满足作物在关健生育期“吃饱喝足”的需要,杜绝了任何缺素症状,因而在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标。

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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