鹽城市設施果蔬智能監控系統建設實踐

唐義軍++王軍++倉晶晶++施建軍

摘要 系統介紹了設施果蔬智能監控平臺的研發和建設過程。首先，介紹了項目建設總體架構和監控點建設方案。其次，介紹了項目實施成效，重點闡述了智能監控系統研發內容和1個監控指揮中心、4個監控點的建設成果。最后，對項目的實施效益和經驗做法進行了概括。

關鍵詞 農業物聯網；設施果蔬；監控系統；江蘇鹽城

中圖分類號 TP273+.5 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0175-02

Construction Practice of Intelligent Monitoring System for Fruits and Vegetables in Yancheng City

TANG Yi-jun 1 WANG Jun 1 CANG Jing-jing 1 SHI Jian-jun 2

（1 Yancheng Agricultural Information Center in Jiangsu Province，Yancheng Jiangsu 224002； 2 Yancheng Siyuan Network Technology Co.，Ltd.）

Abstract This paper introduced the research and construction of intelligent monitoring platform for fruit and vegetable.First of all，introduced the overall construction of the project construction and monitoring points of the program.Secondly，introduced the project implementation results，focused on the research and development content of the intelligent monitoring system，as well as the construction results of the one monitoring command center and four monitoring points.Finally，the implementation benefits and experiences of the project were summarized.

Key words agricultural internet of things；facility fruit and vegetable；monitoring system；Yancheng Jiangsu

農業信息化不僅是農業現代化的重要內容，而且是實現農業現代化的有效途徑。設施農業是鹽城市的優勢主導產業，是高效農業發展的主攻方向。根據《鹽城市“十三五”現代農業發展規劃》，鹽城市將建設江蘇省最大的高效設施農業基地。研發設施果蔬生產智能監控系統，建成智能監控技術示范點，有利于以點帶面，示范帶動大面積設施農業應用信息化、智能化、精準化的生產管理技術，加快推進鹽城高效設施農業第一市的建設[1]。2015年4月至2016年10月，鹽城市農業信息中心承擔并實施了江蘇省農業“三新”工程項目《設施果蔬智能監控技術集成與示范應用》，研發了設施果蔬智能監控軟件，建成了1個市級監控指揮中心和4個監測點，搭建了鹽城市設施果蔬智能監控平臺，實現了對4個設施農業園區21 hm2棚室果蔬生產管理的實時監測和遠程控制。

1 項目實施方案

1.1 項目總體架構

設施果蔬智能監控系統由1個監控指揮中心和4個監控點組成，二者通過網絡相連。系統監控點內部合理布局無線傳感器網絡節點、控制節點和網關，組成無線傳感器網絡監控系統。同時，部署高清攝像系統進行視頻監控，園區通過B/S模式，通過電腦瀏覽器對監控采集數據進行實時查詢和實時操作控制設備，也可通過手機登錄實時操作[2]。

1.2 監控點建設方案

1.2.1 棚室環境參數監控設備研發與部署。研發基于WIFI網絡的無線傳感器節點，集成棚室環境參數采集器，并在果蔬菜種植棚室內安裝、部署采集器，實時采集棚室內溫度濕度、土壤溫濕度和二氧化碳濃度等環境參數，并通過網關將數據實時傳送到服務器，實現對棚室內環境參數的實時采集與監測。

1.2.2 果蔬作物生長狀況監測設備部署。每個監控點均在果蔬種植棚室內安裝、部署高清攝像頭，攝像頭采集的實時圖像由網關傳送到遠程服務器，對棚室內果蔬作物生長狀況進行實時監測[3]。

1.2.3 預警調控參數研究與設置。根據不同瓜果蔬菜作物品種及不同生育階段，通過專家模型設置環境控制的合理閾值，并將采集器采集的實時數據與之進行對比，依據對比發出預警和設備控制信號。

1.2.4 棚室環境遠程調控研發與部署。研發、設計受網絡控制命令控制和脫離網絡能自控的閉環控制器，通過WIFI網絡，遠程自動控制風機、噴滴灌、濕簾等環境調節設備。

2 項目實施成效

2.1 研發了智能監控系統

2.1.1 系統硬件。設計、研發了數據采集節點和控制節點，節點由微控制器、無線射頻模塊和擴展接口組成，其中環境數據采集節點可外接光照、空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳等各類低功耗高精度傳感器，控制節點通過PLC控制棚室內執行機構開啟與關閉[1-2]。

2.1.2 系統軟件。數據采集節點用單片機自主編程設計，采用操作系統TinyOS，運行自主開發的協議棧，可實現持久穩定的數據采集。網關能管理和協調整個傳感器網絡的數據通信，且能實現采集端與服務器的TCP/IP通信，實現傳感器網絡通過外部網絡與遠程服務器的指令和數據的快速可靠交換[1-2]。

2.1.3 設備控制系統。棚室內設置了電氣控制柜，具有手動與自動切換功能，可滿足多種控制操作要求。服務器接收棚室數據采集節點發回的各種環境參數信息，經專家系統決策并發送控制指令，指令由網關轉發至控制節點，控制節點通過控制風機、噴滴灌、濕簾等設備，實現棚室環境參數的調節[1-2]。

2.1.4 信息管理系統。信息管理系統由數據庫、服務器應用軟件和Web系統三部分構成。數據庫可實現多表聯合查詢和數據邏輯分析，為前臺應用提供數據操作接口，實現設施大棚數據信息的可靠存儲和便捷管理查詢。服務器應用軟件由用戶管理模塊、數據管理模塊、實時信息顯示模塊、報警模塊和控制模塊五大模塊組成。Web系統可實現棚室數據的實時采集和顯示設施果蔬作物生長狀況的實時場景視頻的獲取，且支持Firefox 、IE、Chrome以及主流智能手機平臺的訪問[1-2]。

2.2 建成了4個設施農業遠程視頻監控點

在亭湖區鹽紅羊角椒專業合作社、亭湖區八戒生態果蔬專業合作社、亭湖區南洋鎮洋灣農業園區、鹽都區羅煒果蔬專業合作社等地建成了4個設施果蔬智能監控示范點，4個智能監控示范點都安裝了安裝環境數據采集、視頻圖像采集、環境調節設備控制、數據高清顯示等設備，并鋪設了移動高速光纖線路，可實時收集與存貯作物生長發育的視頻和圖像以及空氣和土壤的溫濕度、光照強度等環境參數；并具有短信預警功能，避免環境參數超過設定閾值；此外，可以實現棚室滴灌、風機等設備的自動控制。

2.3 建成了1個市級監控與指揮中心

地點位于鹽城市農委大樓主機房和視頻會議室，主機房安裝了大容量服務器，視頻會議室安裝2臺60寸創維電視機，用于棚室環境和果蔬視頻圖像等數據的分頻顯示。中心主要功能有3項：一是監測控制功能。遠程監測4個監控點的視頻圖像和棚室環境數據，并實現設備的遠程調節。二是診斷決策功能。果蔬栽培技術專家對各監控點采集、處理的實時圖像和數據，進行會商診斷[1-2]，得出當前基地設施果蔬生產管理意見。三是指揮調度功能。根據專家的決策，農業部門及時發布設施果蔬生產管理意見，引導基地調整生產技術措施。

3 項目建設效益

3.1 經濟效益

由于建成了智能監控管理系統，促進了蔬菜、瓜果作物的智能化、標準化、精準化生產，減少了人工、水肥等投入成本，提升了品質、產量和效益。據4個監控點使用效益調查，一般設施果蔬可增收1.95萬元/hm2以上。

3.2 社會效益

系統建成后，監控與指揮中心服務指導覆蓋4個設施農業園區、21 hm2的果蔬棚室。一方面技術推廣部門可實時監控各園區設施果蔬生產動態，另一方面可在線服務指導基地農戶，提升農戶生產管理水平。同時，輻射帶動4個設施農業園區周邊更多的企業和農戶自覺應用智能化管理系統，實現增收。

3.3 生態效益

通過系統的建設與運營，實現了智能化栽培和精準化管理，有效減少了農藥、化肥和生化制劑的使用量，保護了生態環境，促進了設施果蔬產業的健康、可持續發展。

4 主要經驗做法

4.1 強化組織領導

為確保項目建設工作順利進行，成立了項目工作領導小組和技術攻關小組。采用項目組人員指點實施、掛點調研、蹲點服務的方式，先后組織126人次深入示范基地，通過面對面指導、手把手輔導幫助解決技術難題，推進項目有序實施。

4.2 強化規范運作

項目實施過程中，加強全過程督查控制，嚴防違規違紀現象發生。電腦、服務器、傳感器、高清攝像機等硬件設備購置，全部通過政府采購，確保設備質優價廉。在儀器設備發放上，制作了發放清單，設備接受單位和責任人要簽字蓋章，做到去向明確、手續規范、責任到人。

4.3 強化協作推進

多次召集協作單位召開項目推進會議，按照合同要求，實行掛圖作戰，明確時間節點，明確質量標準，明確職責分工，保證項目建設速度和質量。邀請鹽城市蔬菜所、鹽城農科院蔬菜室等單位的果蔬生產專家深入基地調查研究，建立了設施果蔬監測與控制參數模型，為系統平臺研發打好基礎[4]。

4.4 強化宣傳報道

先后在《鹽阜大眾報》、江蘇農業網、鹽城農網等媒體平臺刊發20多篇文章，宣傳報道了項目示范基地利用農業物聯網技術提升設施果蔬生產的典型事例，營造了良好的輿論氛圍，擴大了項目實施效應。

5 參考文獻

[1] 王軍，唐義軍.鹽城市設施農業生產遠程監控系統建設實踐[J].中國園藝文摘，2014（6）：212-213.

[2] 查學東，李霞.淮安市現代農業遠程視頻監控平臺建設探討[J].農業網絡信息，2014（2）：95-98.

[3] 趙霞，吳建強，杜永林，等.物聯網在現代農業中的應用研究[J].農業網絡信息，2011（6）：5-8.

[4] 查學東，李霞，賈蔚.淮安市農業物聯網智能管理平臺建設探討[J].農業網絡信息，2016（7）：33-35.