佛山市農業物聯網的系統創新和解決方案

李湘妮　李強　梁普興　馮偉明　梁彪　張白鴿

[摘 要] 結合佛山農業生產及發展實際，依托佛山市農業物聯網綜合應用云平臺，在借鑒國內外相關成果的基礎上，系統集成 “互聯網+”、物聯網、農藝信息監控分析等技術，多區域建設種植業物聯網應用示范點，精準獲知展示環境信息并遠程操控相關智能設備，實現安全農產品源朔追蹤，豐富良種良法展示手段，共享“智慧農業”發展成果，推進“智慧佛山”工程建設進度。

[關鍵詞] 佛山農業物聯網系統創新解決方案

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

基于佛山市規模化農場相對較多的現狀，物聯網在佛山農業中的應用優勢非常明顯，為推進農業生產智能化，環保化，循環化，集約化、低成本化，細化各個農場。經過近3年的實踐探索，佛山市農業物聯網技術的應用范圍越來越廣，實踐證明，農業物聯網能夠促進農業生產方式由粗放型向精細型轉變，為農產品質量安全奠定信息基礎，促進都市農業發展步伐。

1 國內外研究應用現狀

綜合國內外農業物聯網研發推廣現狀，目前物聯網在農業當中的應用主要體現在如下3個方面[1-5]：

1.1 監控功能系統

根據無線網絡獲取的植物生長環境信息，如監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養分含量等參數，并實現所有基地測試點信息的獲取、管理、動態顯示和分析處理，并能夠進行遠程控制，實現自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動施肥、自動噴藥等。

1.2 監測功能系統[6]

在農業園區內實現自動信息檢測與控制，通過配備無線傳感節點，信息采集和信息路由等設備，每個無線傳感節點可監測土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強度等參數，并能夠把所有基地測試點信息的獲取并以直觀的圖表和曲線等方式顯示出來，同時結合參數閾值實現短信報警、聲光報警燈。

1.3 實時圖像與視頻監控功能

從生產實際出發，僅僅數字化的簡單相聯并不能為作物生長提供最佳的生長條件，而視頻與圖像監控就能夠提供更加直觀的表達方式。比如：園區哪個區域缺肥了，在農業物聯網單層數據鏈上往往反應不了。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及營養水平，以便為科學的種植決策提供依據。

2 佛山市農業物聯網建設思路及解決方案

2.1 總體設計方案

佛山市農業物聯網總體設計主要圍繞農業安全生產與食品安全這個核心[7]，從種植準備階段、種植和培育階段、生長階段、收獲階段等互聯及追朔，自動記錄作物生長環境、噴藥施肥情況、病蟲害狀況等信息，在儲藏、運輸、銷售階段采用二維碼或者RFID射頻技術對各個階段進行數據記錄，推動實現消費者拿到農產品時通過終端設備或網絡就能查看各類相關信息，從產前、產中、產后3個環節確保農產品質量。

2.2 主要建設思路

佛山市在建設農業物聯網時，堅持“不圖快，不貪大，力求效”的方針，堅持總目標，按照區域分階段分層次建設，主張建設一塊、鞏固一塊、輻射一片、發展一片；堅持立足本地，創新發展，以增強履行農業公共信息服務的能力，建設知識型與技術型有機結合的信息系統；共享農業生產各個環節的公共數據，為政府建設共享型的農業大數據支撐平臺作出貢獻。

3 佛山市農業物聯網系統創新及其優勢

農業物聯網發展潛力巨大，社會經濟效益明顯，全方位的高清攝像頭和現代互聯網技術，實現了圖像及操控信息的實時傳輸，實現了真正意義上的“千里眼”與“順風耳”，可以隨時觀察到植物的個體生長發育和環境變化，了解植物的即時狀態，共享“智慧農業”。

3.1 智能化溫室自動控制系統

3.1.1 環境監測能力

室外氣象站信息：室外溫濕度、雨量信號、風速、風向等。

溫室環境監測：室內溫度濕度、室內光照、二氧化碳濃度、土壤水份等。

3.1.2 設備控制功能

天窗（側窗）、遮陽網、保溫膜、風機、水簾、降溫加濕系統等。

3.1.3 關聯控制功能

主要是按照總體設備布局情況進行關聯控制。例如：傍晚水簾降溫結束后，風機自動延長工作時間，以便加速水簾水分蒸發，延長使用壽命；噴霧加濕器工作時，風窗能夠自動停止運行，如果通過噴霧蒸發降溫時，風窗將結合溫度情況適度打開，實現智能輔助降溫；自動判斷風向，并根據風速大小調整通風窗。

3.2 全數字高清視頻系統

根據示范園的需求，結合園區各個監控點現場環境和特點，采用數字化監控方式，構建全數字高清視頻管理平臺。系統既有數字化的監控高清圖像效果，又有數字化存儲和網絡傳輸信息等功能優點。整個監控系統主要包括前端監控點部分、光纖網絡傳輸部分、監控中心三大部分。系統建設目標在于組建一個圖像清晰、能夠上傳下聯、控制靈活、統一調度的網絡視頻監控系統。

3.2.1 系統構成

系統包括前端設備的管理、視頻圖像的瀏覽、錄像資料的集中存儲檢索回放、報警信息的處理、資源共享、網絡傳輸等。

3.2.2 視頻監控設計

視頻監控設計采用H.264錄像，每日24小時錄像，保存錄像時間為30天。監控室系統設計采用高清液晶顯示器作分割畫面顯示，每個監控點圖像都實時顯示出來，同時可任意選調各個監控點至大屏幕作為重點監控。

3.3 遠程故障診斷

利用手機短信、互聯網登陸等形式查看相關信息，并發出遠程指令。

3.4 通過接口預留的方式，增強網絡的拓展性

在系統設計時預留有潛在功能接口，可以隨時增加相關監測監視項目，這樣便于系統升級，節約成本。

3.5 智能化數據分析

系統可以自動分析整理各感應探頭監測到的實時數據，并通過內置系統進行分析處理，自動以圖表曲線形式顯示，并協同提示各參數與標準值的差異幅度，直觀明了，操作簡便。此外，系統還可通過數據挖掘等技術分析更適合農作物生長的環境參數等信息，為生產者提供決策基礎。

總之，農業物聯網系統建設集合了作物管理知識、作物圖庫、災害指標等模塊，對作物實時遠程監測與診斷，提供智能化、自動化管理決策，協同提高生產效率、管理經營效率、生產資源配置效率。

參考文獻

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[2]何龍，聞珍霞，楊海清，等無線傳感網絡技術在設施農業中的應用[J].農機化研究，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展（II）[J].控制理論與應用，2012，29（10）：1233-1242

[4]朱會霞，王福林，索瑞霞.物聯網在中國現代農業中的應用[J].中國農學通報，2011，27（2）：310-313

[5]閆敏杰，夏寧，萬忠，等.物聯網在現代農業中的應用[J].中國農學通報，2011，27（8）：464-466

[6]何龍，聞珍霞，楊海清，等.無線傳感網絡技術在設施農業中的應用[J].農機化研究，2010，12：236-238

[7]張輝.一種基于物聯網技術的農牧產品信息統計監測、追溯查詢和過程跟蹤系統及方法[P]，中國，2012，4

作者簡介：李湘妮（1964-），女，高級農藝師。