设施农业远程智能专家系统

一、项目概要

    我国是一个水资源严重缺乏，水旱灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第6 位，但是按人均水资源量计算，在世界排 110 位，我国农业用水量约占总用水量的80% 左右，由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。

二、方案概述

   500亩农田实现现代农业基地自动化控制的项目，共涉及河水水位液位监测、气象状况监测、植保设备控制系统、农田自动化灌溉系统、上位数据采集系统等。在大数据时代，运应而生的就是物联网模式，模块化的概念，快速的部署，一体化的平台，在每次变化时，我们仅需简单增加、移除、移动、组合我们的设备就可以适应农业规划的修改。

 1.系统组成：本系统设计依据“先进、可靠、实用”的原则，采用“物联网农业思维”的模式，将系统分成现场农业专用数据终端、控制执行器、云平台数据汇聚服务器和客户终端(PC机以及手机、移动终端等)

2.数据的转发与用户权限管理：采用Arm架构智慧农业数据终端（FarmTerminal）将底层子系统（灌溉、大棚温湿度监控、卷帘系统、视频系统）数据采集并汇聚转发至云端数据库，进而将数据集中化管理，并在系统应用中，不同的客户根据自有权限的限制访问相关的数据层展示，其权限根据实际应用不同分为UI权限、DataPoint权限，并根据客户订阅权限的不同，提供针对性的数据报警客户端推送以及短信推送。

   3. 实时查看水渠水位和气象数据：通过云端气象台功能可实时产看到记录灌溉水渠的水位以及气象数据等，在需要的时候可通过远程控制系统对远端设备进行控制。

   4. 土壤成分检测：关于土壤成份分析用的土肥仪，其可以分析出多种土壤养分和肥料养分，是用1台设备在配套试剂的作用下，对取样土壤进行实时分析，以得出土壤成分的结果，并可将数据转存计算机，以供相关人员随时进行查询。

   5. 供电：采用太阳能供电，根据灯的辐射距离，每30～50亩一盏灯，灯间距离150～200米，离地面高度1.5～1.8米，分布在田间，并由专人进行管理，来清理高压电网上的污垢以及虫源。

    6. 控制排泵站：在生态农业基地附近的两灌一排泵站，通过无线设备能够使操作人员在控制室对泵进行启、停控制。该无线设备是采用高性能的工业级32位处理器和工业级射频芯片作为其硬件平台，采用稳定的多任务操作系统作为其软件支撑平台，为用户提供监控、控制、采集和数据传输功能，同时也为与其相连的设备提供丰富的外部接口。

考虑到雷雨天气的影响，本方案设计了防雷系统，并充分的提出了系统接地要求。

依据本方案构建的系统将是一个完整的、标准化的、易于扩充的、技术成熟的系统，既具有先进可靠的硬件和软件系统，又有成熟、高效的高级应用软件，可满足现场监视、实时控制及生产管理的需要。

三、总体架构

系统总体采用我公司一体化云平台数据库为运行范本，并基于此系统上进行二次开发，以符合客户的应用。远端智慧终端利用客户定制的Arm数据汇聚系统，远端智慧终端要求按照我方协议发送数据、报警、配置信息等参数，做到远端配置，一键链接的智慧终端。

四、相关设备

1.气象站

太阳能供电、２２０VＡＣ供电；

  2.4米碳钢支架；支架分两节，可拆装，运输、携带方便

软件功能强大，可以将采集器中的数据导入计算机中，并可以存储为EXCEL  表格文件，以供其它分析软件进一步进行数据处理。

通讯方式灵活多样，标配USB通讯，也可配备485通讯或GPRS远程通讯。

2.频振灯

利用太阳能电池提供电源，无需挖沟布线或架设线杆，有电、无电地区都能利用。

直流输入、输出，不会造成漏电、触电事故发生。

多波段灯在一盏灯上同时出现，具有广谱、高效的诱杀效果。可诱杀10余目、100多科、1300多种害虫。

产品多样化。从0.5米高的蔬菜大棚的灯挂到2米高的粮食作物、棉田灯以及到5米高的　果园灯应有尽有，能满足农、林、果、菜、茶等多方位需要。

3.土肥仪

配套齐全：该仪器集药、器、仪为一体，携带方便，相当于一个小型实验室。适于农业服务部门或农资经销商、肥料厂商测土施肥和鉴别肥料真假。

操作简便、速度快捷，成品药剂开瓶即用，无须配置。

性能可靠：工作稳定性优于国家标准JJG179-90指标的6倍，重复性达到光栅型分光光度计指标水平。

4.系统功能

采用高性能传感器，图像清晰，最大分辨率可达1920x1080；

精密电机驱动，反应灵敏，运转平稳，精度偏差少于0.1度，在任何速度下图像无抖动；

支持标准的API开发接口，支持GB/T28181、SDK、ONVIF、CGI、PSIA和E家协议接入；

支持PAL/NTSC制式切换，具有良好的地区适用性；

支持RS-485控制下对HIKVISION、Pelco-P/D协议的自动识别；

支持三维智能定位功能，配合DVR/客户端软件/IE可实现点击跟踪和放大；

支持多语言菜单及操作提示功能，用户界面友好；

支持系统双备份功能，确保数据断电不丢失；

支持断电状态记忆功能，上电后自动回到断电前的云台和镜头状态；

支持防雷、防浪涌、防突波；

5.摄像机

支持人脸侦测、区域入侵侦测、越界侦测、音频异常侦测、移动侦测、动态分析、视频遮挡侦测等智能分析功能；

支持智能录像功能，支持断网续传功能保证录像不丢失包，配合NVR实现事件录像的二次智能检索、分析和浓缩播放；

采用第二代智能跟踪技术，支持单场景、多场景、全景三种跟踪类型与手动跟踪、智能运动跟踪、区域入侵跟踪、越界跟踪四种跟踪方式；

支持网线断、IP地址冲突、存储器满、存储器错、非法访问等智能报警功能；