智慧農業物聯網管理系統

范開勇 陳偉 谷國棟

摘 要：傳統的農業生產經營方式已經不能適應進一步發展的需要，農業的信息化發展需要依賴新的技術應用和服務模式。物聯網、云計算等技術在農業的廣泛應用，不但可以提升農業的經營管理能力，還可以提升政府監管服務效率，有助于打造現代農業新的核心競爭能力。

關鍵詞：農業生產；信息化；服務模式；物聯網技術

一、智慧農業介紹

（一）概念

智慧農業是農業發展的高級階段，是集物聯網、移動互聯網、云計算等現代信息技術與一體，依托部署在生產現場的各種節點傳感器，實現農業生產環境的智能感知、預警、分析和診斷，為農業生產提供精細化培養、可視化管理以及智慧化決策服務。

（二）優勢

傳統農業采用人工管理，缺乏有效的技術手段采集農作物生產環境參數，在耗費人力與時間的同時，出錯率還比較高。現代農業傳感數據獲取比較單一，需要手動統計分析采集到的數據，缺乏智能化的數據管理和分析平臺，不能做到災害預警和緊急聯動功能。

而智慧農業集傳感、存儲、分析、聯動等功能，不僅可以獲取多種傳感器數據，而且可實現遠程控制與監測。在面臨農業勞動力日益短缺的同時，實現農業生產的高度規模化、集約化、工廠化；在提高農業生產經營效率的同時，加強了農業生產環境對自然風險的應對能力。

二、建設目標與內容

（一）建設目標

智慧農業管理系統以物聯網技術為導向，在終端覆蓋范圍內實現環境數據與服務平臺的交互，為農業生產者、農資提供商、農業協會組織、政府等提供專業的農業數據信息服務。我國的農業前進道路在物聯網技術的發展基礎上逐漸走上了信息化的生產之路，在向農業產業化、智能化、精細化發展的同時，也引領著農業服務向標準化對接。

（二）建設內容

溫室大棚自動控制系統通過建立在大棚內外的小型氣象站、各種傳感器和基礎設施，實時監測環境數據變化，并通過遠程遙控等措施自動調節控制，使農作物在最佳的環境下生長。

遠程自動灌溉系統根據地區的地貌環境及農作物的類型不同，實現分區種植、遠程控制、自動灌溉等高效管理方法。在避免人為因素誤差的同時，能夠執行嚴格的灌溉制度，是精準農業的重要技術保障。

遠程視頻監控系統通過安裝在種植現場的高清攝像裝置，實現生產管理的遠程監控，確保生產種植的標準化、精準化。

農產品質量溯源系統在解決農產品、畜禽產品、水產品的種植、養殖、銷售環節發揮重大作用，為農業執法的實時監管提供質量管控。

三、子系統功能介紹

（一）溫室大棚自動控制系統

系統整體設備采用無線網絡傳輸，通過傳感設備采集溫室內各種環境數據，并將數據傳輸到大棚內唯一的數據控制箱。控制箱將綜合的環境數據與設備狀態數據通過網絡上傳至服務控制平臺的數據庫，通過該平臺可以觀測到每個大棚的環境數據，并選擇相應的設備控制模式執行對應的環境調節功能。

在溫室大棚的首尾和中間位置分別安裝空氣溫濕度傳感器，并在種植區域安裝特定功能的傳感器，實時采集溫室的空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、風速、二氧化碳濃度等數據。服務控制平臺結合農作物生產周期和溫室內實時空氣溫濕度數據，向控制箱發送信號實現對保溫棉簾的自動卷放、通風口的自動開關、光照燈的啟停等控制，使作物始終處于系統設定的最優溫濕度環境，從而節約人力、提升管理、提升農產品品質。

（二）遠程自動灌溉系統

系統融合最新的物聯網和云計算技術，包括云數據中心、現場無線網絡及灌溉設備、監控中心與移動管理三部分。

云數據中心作為自動化灌溉系統的核心，輔助接收與發送各個監測點控制箱的數據采集、命令傳達。并可通過灌溉管理軟件，實施灌溉計劃、預警、遠程自動化控制管理等功能。現場無線網絡及灌溉設備由無線采集節點、無線閥控節點及機井智能控制站組成，機井智能控制站既是一臺遠程智能控制器，也是無線網關節點。采集節點負責采集各種環境數據，閥控節點實現閥控和狀態監測等功能，同時利用自身的短距離通訊模塊實現與機井智能控制站的通訊。監控中心和移動管理可通過互聯網遠程通訊控制，實現灌溉管理系統機井和閥門的啟閉。

（三）視頻監控系統

監控系統通過有線與無線網絡相結合的方式，在關鍵區域和位置安置高清紅外攝像頭和球形攝像機。視頻監控信號統一傳輸到數據控制中心，并經過視頻服務器處理平臺進行管理。經過授權的用戶可通過互聯網終端設備進行遠程訪問，控制攝像機、查看監控影像。

攝像機可實現高清夜視，球形攝像機可水平360度旋轉及焦距調整，實現遠近景查看農作物生產情況。監控系統可遠程設置錄像規則，實現手動、計劃、告警觸發、移動監測等多種錄像模式。系統采用分布式存儲管理模式，對主控制中心、分控制點、前端采集設備等監控視頻分別進行存儲，并對監控點實現報警前后的錄像存儲等。

（四）農產品質量安全溯源系統

安全溯源系統基于統一數據接口標準，采用云計算、信息處理、物聯網等技術，構建以農產品質量追溯平臺為核心的集群化云數據中心。

追溯系統針對規模化蔬菜生產基、水產養殖、家禽養殖，通過登記品種、地塊數據等實現基本信息的維護與管理；通過溫室大棚用藥、除蟲、飼料投放等日常管理實現農資數據管理與維護；通過農藥檢測管理實現采摘包裝過程中，農作物農藥殘留檢測結果的數據上報與維護管理；通過溯源碼生產與打印管理實現農產品包裝后流向信息的查詢與管理。消費者可通過溯源碼在公眾信息查詢系統進行農產品溯源查詢與原產地甄別。

四、結語：

農業物聯網是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的具體應用。面向種植、水產、家禽養殖業對物聯網技術的需求，研發多功能融合的新型集成化感知層產品。通過智能化操作終端實現農業生產過程的全程監控、科學管理、即時服務，進而實現集約、高產、高效、優質、安全和可追溯的產品，促進現代農業向智能化的發展。

參考文獻：

[1]彭秀萍.物聯網在農業中的應用研究[J].信息與電腦（理論版），2018（17）：155-157.

[2]陳南南.基于物聯網的智能農業控制系統的設計[J].電腦與信息技術，2018，26（04）：85-88.

[3]陳思，丁瀟，陳思衡.物聯網在智慧農業中的應用研究[J].南方農機，2018，49（14）：120.