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    解決方案

    種植業智能解決方案

    2019-02-20 admin

    1.1智慧農業與農業信息化

           隨著信息技術的高速發展和廣泛應用,信息產業在國民經濟中已獨立成為一個重要產業,社會經濟逐步成為信息經濟,人類進入信息社會。在從工業經濟到信息經濟,從工業社會到信息社會這個動態演進過程中,信息化逐步上升為推動世晃經濟和社會全面發展的關鍵因素,成為人類進步的新標志。我國是一個發展中國家,面對全球信息化浪潮,已經作出了積極響應,提出了國民經濟信息化戰略,作為其中一個部分的農業信息化也受到了高度的重視。

          農業是人類社會生存和發展的前提,也是其他產業發展的基礎。隨著信息社會的到來,現代信息技術正向農業滲透,在對傳統農業進行改造的同時,也將從根本上提高農業生產技術水平和科學管理水平,最終增加農產品的科技含量,提高農業的整體效益。農業信息化就是要將信息技術應用、貫穿于農業發展的各個方面和整個過程。如今,我國農業信息化的發展已經取得了一些可喜的成就,但與發達國家相比,信息化程度依然比較低;與我國的企業信息化、政府信息化、教育信息化相比,也存在一定的差距。我國是個農業大國,農村人口有9億多,占全國總人口的70%左右,而我國農業生產總值只占國民生產總值的20%。我國農業信息化水平的高低,直接關系著國家信息化的整體水平,也關系著我國農業生產和發展的水平。

           農業信息化是指通過先進的農業信息技術在農村社會、經濟和農業生產各個領域的全面推廣應用,加速改造傳統農業,大幅度提高農業生產效率和生產力水平,全面促進農業可持續發展,大力推進農業現代化進程的發展過程。農業信息化預示著農業現代化發展到一個新階段,它有利于實現農業信息傳輸手段的現代化,為農業和農業企業的管理提供大量完整的、準確的、及時的信息,從而提高農業信息資源的利用率,加快傳統農業的改造步伐,加速農業現代化的進程,為實現農業現代化提供基礎性的措施。



    1.2農業信息化的基本內容

           農業信息化是一個龐大的系統工程,農業信息化這一概念的內涵至少應該包括以下幾個要素:
    1. 農業資源與環境信息化
           農業信息,土地、氣候、水、生物等都是農業的資源與環境,農業信息更是農業信息化的核心和關鍵。建立農業資源、環境信息網絡和各種各樣的動態的農業信息資源庫,可以正確、及時地了解農業資源和環境變化。
    1. 農業生產和管理信息化
           農業生產管理主要包括農作物的種植生產,家禽的養殖,灌溉管理,農業環境檢測等活動。這一方面有助于提高農業生產水平,增強農業生產者抵御自然風險的能力;另一方面有助于提高農業行政管理、農業生產管理、農業科技管理和農業企業管理水平,從而使農業在人1:3和資源的雙重制約下走可持續發展道路。
    1. 農業科技教育信息化
           科學技術是第一生產力。加快農業科技信息化,建立全國性的農業科技信息網絡,可以加強農業科研和生產活動的信息溝通,加快農業新技術成果的交流和擴散,加速農民提高科技和文化水平的進程。
    1. 農業生產資源市場和農產品市場信息化
           農業市場信息網絡的建設,將有助于緩解市場上種子、化肥、農藥、農業機械、農用薄膜等各種生產資料的供需矛盾,促進農產品市場的發育,提高農產品在國內外的市場份額。
    1. 農村社會經濟信息化
           就是要求全國農村部門的信息工作都能實現計算機聯網,同時使用先進的信息處理與傳輸技術,方便中央和各級決策機構更快更準確地掌握農村的經濟、科技和社會的變化,把農業人口變化,農民收入水平,科技教育普及程度,鄉村道路建設,能源,通訊,醫療保健,社會保險狀況等等信息及時公布于眾,最終有助于政府制定和調整農村政策。
    智慧農業解決方案

    1.3方案綜述

           結合我國農業信息化現狀,深入了解當前用戶需求,充分發揮向榮科技的技術優勢,我公司推出了向榮科技智慧農業解決方案,具體見下:
           智慧農業云平臺解決方案,主要由智能環境監控系統、水肥一體化、農事管理系統、農產品質量安全追溯系統組成。系統充分應用現代信息技術,集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及專家智慧與知識,實現農業產業鏈各關鍵環節的信息化、標準化,是云計算、物聯網、3S等多種信息技術在農業中綜合、全面的應用,實現更完備的信息化基礎支撐、更透徹的農業信息感知、更集中的數據資源、更廣泛的互聯互通、更深入的智能控制、更貼心的公眾服務。具體內容見下圖:

    1.4智能環境監控系統

           遠程實時提取溫室與作物生長有關的生長環境數據,如空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度等。結合數據智能分析,呈現溫室各個環境因素走勢,并能夠實時識別環境異常并進行告警;同時,依托于智能規則引擎,與溫室配套的控制設備互連,實現對溫室環境的實時智能調控。


    1.4.1 系統應用范圍

    1.4.1.1 溫室環境智能監控

    遠程實時提取溫室與作物生長有關的生長環境數據,如空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度等。結合數據智能分析,呈現溫室各個環境因素走勢,并能夠實時識別環境異常并進行告警;
    同時,依托于智能規則引擎,與溫室配套的控制設備互連,實現對溫室環境的實時智能調控。


    1.4.1.2 室外環境氣象監控

    室外環境氣象監控建立專業農業環境及氣象監測站,實時采集室外的實際環境信息和氣象信息,為農業種植和生產積累必要的環境氣象數據,分析環境和氣象因素對室外種植和生產的影響。
    同時,及時識別環境和氣象異常,為用戶提供必要的病蟲害預警和特殊天氣預警。


    1.4.1.3 生產加工環境監控

    在生產加工環境增加傳感器、攝像頭。實現加工環境的透明化、信息化。

    1.4.1.3冷庫倉庫環境監控

    讓用戶直觀看到每個冷庫的環境信息,包括空氣溫度、空氣濕度等環境參數值,并可以直接遠程控制;

    1.4.2系統架構圖





    1.4.3 系統功能描述

    1.4.3.1 環境實時監控

    1. 通過電腦或者手機遠程查看監控點的實時環境數據,包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照度、二氧化碳濃度、氧氣濃度等。遠程實時查看溫室視頻監控視頻,防止農作物被盜等狀況出現。
    2. 環境報警記錄及時提醒,用戶可直接處理報警,系統記錄處理信息,可以遠程控制溫室設備。
    3. 用戶可以直觀查看環境數據的實時曲線圖,及時掌握農作物生長環境。
    4. 可以集成溫室內的視頻監控,在系統實時瀏覽前端攝像頭采集到的視頻影像。

    1.4.3.1  智能報警系統

    * 系統可以靈活的設置各個監控點不同環境參數的上下閥值。一旦超出閥值,系統可以根據配置,通過手機短信、系統消息等方式提醒相應管理者。
    * 可以根據報警記錄查看關聯的設備,更加及時、快速遠程控制溫室設備,高效處理環境問題??杉皶r發現不正常狀態設備,通過短信或系統消息及時提醒管理者,保證系統穩定運行。



    1.4.3.3 智能控制系統

    本系統提供多種自動、手動智能控制手段以滿足用戶的各種實際業務需求,主要包括:
    • 多因子智能環境調控:結合規則引擎,實現環境的智能調控;
    • 定時任務:設置周期性工作任務;
    • 遠程批量控制:臨時手動批量控制;

    1.4.3.4 歷史數據分析

            * 系統可以通過不同條件組合查詢和對比歷史環境數據。
            * 支持列表和圖表兩種不同方式查看,用戶可以更直觀看到歷史數據曲線。




    1.4.3.5手機客戶端

    1. 用戶可以通過農業智能環境遠程監控系統手機客戶端,隨時隨地查看自己負責監控點的環境參數。
    2. 通過手機端,用戶可以遠程自動控制現場環境設備。
    3. 用戶可以使用手機端及時接收、查看現場環境報警信息。

    1.4.4配套硬件設備

    1.4.4.1空氣溫濕度傳感器

    基本參數:電源輸入:DC12V;通信接口:RS485;通信協議:MODBUS-RTU;溫度范圍:-40℃~80℃;溫度測量精度:±0.5度;濕度范圍:0~100RH% 濕度測量精度:±3RH%;響應時間:<0.5秒。



    1.4.4.2 土壤溫濕度傳感器

    基本參數:電源輸入:DC12V 通信接口:RS485 通信協議:MODBUS-RTU;溫度范圍:-55℃~125℃ 溫度測量精度:±0.5度;濕度范圍:0~100RH% 濕度測量精度:±3RH% 響應時間:<1秒



    1.4.4.3 光照傳感器

    基本參數:電源輸入:DC12V 通信接口:RS485 通信協議:MODBUS-RTU;測量范圍:0~70KLUX 測量精度:±7% 響應時間:<0.5秒;

    1.4.4.4 二氧化碳濃度傳感器

    基本參數:電源輸入:DC12V 通信接口:RS485 通信協議:MODBUS-RTU;測量范圍:0-5000ppm 測量精度:±3% 響應時間:<1秒



    1.4.5.1傳感器護罩

    基本參數:輕型百葉箱防輻射防雨罩 適用于空氣溫室傳感器、二氧化碳傳感器;



    1.4.4.6 一體化智能監控終端

    本智能終端負責與云平臺建立通信鏈路,能夠接收云平臺指令采集各種信息數據發送至云平臺;同時根據需要提供多路控制器輸出,接收云平臺指令來智能控制和管理灌溉設備、遮陽設備等溫室大棚控制設備。配套設備還包括全天候防水設備箱、防雷模塊、電源適配器、繼電器、智能控制器、電源指示燈等。
    該智能終端可以根據需要提供手工控制按鈕,實現控制設備開啟關閉的人工干預,確??刂圃O備的使用安全。



    1.4.4.7智能化控制箱

    本智能化控制箱同為自主研制,通過集成一體化智能監控終端,并結合實際項目中各種控制設備的實際需要進行定制生產出來的。它與各種控制設備直接互連,依托于一體化智能監控終端接收到的各種指令,自動控制各種設備的開啟和關閉。



    同時,該控制箱可根據需要安裝觸摸液晶屏,即可以實時顯示各種環境因子的數據,也可以手工開啟和關閉各個溫室控制設備。



    1.5 水肥一體化

    1.5.1施肥機功能簡介

         物聯網灌溉施肥機是專門為配合溫室物聯網智能終端的推廣使用研發的。該物聯網灌溉施肥機與溫室物聯網智能終端有很好的兼容性,能夠完全接受溫室物聯網智能終端發來的操作指令,單獨或同時進行灌溉,左罐灌溉施肥或右罐灌溉施肥。物聯網灌溉施肥機本身配備操作箱,也可在其上人工進行灌溉,左罐灌溉施肥或右罐灌溉施肥的操作。進行左罐灌溉施肥或右罐灌溉施肥時,能夠任意設置從灌溉到自動開始施肥的時間,保證不同面積的溫室都可以在管道全部出水且土壤充分濕潤的條件下再開始施肥。如果是采用落差供水,本機在停電的情況下也能夠進行灌溉。
    本機適用于滴灌,噴灌,微噴灌等所有灌溉方式,可以根據用戶的需要進行定制生產,有不同的材質檔次供用戶選擇。



    1.5.2 施肥機展示




    1.6 視頻監控

    1.6.1視頻版智能環境監控系統

    本系統可以兼容市面上絕大多數標準的網絡攝像頭,實現溫室內視頻影像的實時瀏覽。

    1.6.2 與視頻監控(安防)系統的集成

    除系統本身可以集成視頻監控外,還可以與安防系統進行集成,既可以通過專業報警攝像頭捕捉運動行為進行報警,也可以連接諸如光柵報警器等邊界報警設備,保證監控點內的財產安全。
    下圖為監控終端及監控室的一些場景圖,供參考


    1.7 農事管理系統

    本平臺主要的目的是實現農業生產和管理信息化,記錄農事種植及生產過程。功能框圖如下:

    1.7 農事管理系統

    本平臺主要的目的是實現農業生產和管理信息化,記錄農事種植及生產過程。

    功能框圖如下:

    詳細功能描述如下:

    1.7.1  基礎資源管理

    主要包括場區資源管理、地塊信息管理等。

    1.7.1.1   基地信息管理

     

    根據實際情況(種植作物、地理位置等),將種植用地進行劃分和標記(地理標記)。

    如果是種植,則以為基本單位;需根據實地的具體情況自行定義。以下所有管理均會落地到本模塊劃分好的各個地塊()上,以此形成完整的追溯鏈。

    該地塊的設置將與環境智能監控系統中的監控點設置進行關聯同步,并以此關聯來獲取該地塊的環境數據。

    同時,根據送檢結果,記錄土地的監測結果及相關監測報告
    1.7.1.3            水源管理

    記錄灌溉用水的水源情況以及水質監測報告。

    1.7.2  采購管理

    本模塊主要包括:供應商管理和采購管理兩個子功能:

    1.7.2.1      供應商管理

    負責記錄農業種植及生產所需要的種子、肥料、包裝等供應商的信息,便于采購、管理和追溯;

    記錄的供應商信息主要包括:供應商名稱、供應商類型、供應商電話、詳細地址、相關資質信息(含掃描件),相關負責人聯系方式等。

    參考頁面:

     

    1.7.2.2       采購管理
     

    負責記錄每次采購的詳細信息,種子采購入庫時需要記錄其供應商信息、種子、等級等信息,同時粘貼可追溯的批次條碼標簽,藥品實行批次管理,入庫粘貼批次條碼標簽。
      

    1.7.3  農產品檔案管理

    主要包含:農產品生長周期檔案管理、農產品生長環境檔案管理、病蟲害預警檔案管理等。

    1.7.3.1      農產品信息管理

    定義農作物生長周期和適宜生長環境。

    1.7.3.2      生長周期檔案管理


    1.7.3.3     生長環境檔案管理


    1.7.3.4    病蟲害預警檔案管理


    1.7.4  種植管理

    本功能模塊可以根據用戶需要靈活定義功能點和每個功能點所記錄的信息內容,確保滿足用戶實際管理需要,以下功能供參考,可以根據實際管理需要靈活添加和修改。

    主要包括以下子功能:

    1.7.4.1     播種管理

    記錄每次播種的種子來源、播種日期、種植地塊()、種子用量、操作人員等播種信息;

    1.7.4.2   田間作業管理

    施肥管理:記錄每次所施肥料的必要信息,如:時間、肥料批次、施肥量、施肥范圍、操作人員等;

    1.7.4.3   采摘管理

    記錄采收日期、以及每個地塊()的產出量。

    1.7.4.4    產品檢測管理

    對采收的農產品以及加工包裝好的成品的質量進行檢測,記錄每次檢測時間、送檢對象、監測機構、檢測內容、檢測結果(含檢測報告)以及操作人員等;

    1.7.4.5    加工場所管理

    實時記錄各個加工場所的環境:溫濕度、空氣質量(粉塵含量)、加工所用機械、以及加工所需添加劑等信息。

    1.7.4.6   加工管理

    記錄加工日期、加工場所、加工對象(對應地塊)、加工類型(初加工、精加工)、加工工藝、加工數量、操作人員等信息。

    1.7.4.7    批次管理

    對需要銷售的農產品,根據產品種類、采收時間、加工時間等信息,制定相關的批次信息并進行登記;該信息是以后產品追溯內容的一個重要組成部分。

    1.7.4.8            包裝管理

    記錄每次包裝的包裝日期、包裝對象、包裝材質、包裝規格、對應批次等信息進行記錄。并按最小銷售單位進行可追溯條碼、二維碼賦碼,以供其他環節管理人員、消費者和監管部門進行產品登記和查詢。

    1.7.5  農事硬件設備

    1.7.5.1  數據采集終端

    集成數據傳輸模塊、觸摸屏(操作及設置)、FRID讀卡器、掃描槍等;主要用種植管理數據的實時錄入;

     

    1.7.5.2    FRID標簽

    電子標簽,可以修改內容;人員信息、時間、地理信息、種植內容:(如定制、移栽、田間作業等)。

    1.7.5.3         觸摸屏刷卡頁面

    設置人員FRID信息,記錄每次操作人員的身份信息,以實現安全生產管控;讓農事作業人員方便快捷的記錄其所完成的農事活動。 

    1.8 農產品質量安全追溯系統

    1.8.1  追溯信息管理

    本系統用于定義各批次農產品的追溯深度與追溯廣度:

    追溯廣度:定義追溯信息是否包含諸如選種、生產等階段,可以根據實際情況定義哪些階段可追溯,哪些階段進行屏蔽處理。

    追溯深度:是指每個階段內部可追溯信息的詳細程度。

    1.8.2  追溯信息查詢

    根據不同品種、不同作物查詢追溯信息。也可以根據追溯的需要設置顯示與不顯示的內容。

    1.8.3  手機端產品溯源查詢

    掃描產品標簽上的二維碼,或者直接在網站輸入產品代碼,即可進行該產品的溯源查詢。

    如下圖示參考:  

    1.8.4  留言管理

    瀏覽用戶在進行追溯后提出的各種建議和咨詢信息并進行反饋,以此提升用戶體驗。

    1.8.5  統計管理

    ?      采購統計

    ?      田間作業統計

     

    ?      生長周期統計

    ?      產量統計

                       

    ?      溯源效果統計

    ?      瀏覽次數、留言次數等

     

    1.9 知識庫管理

    專家或農民可以通過上傳將種植經驗、病蟲害防治等知識共享到網絡,系統的所有用戶可以瀏覽、評價共享的知識,并且可以通過系統聯系知識的上傳者。

    1.9.1  庫管理

    1.9.2  知識發布

     

    1.9.3  知識評價


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