如何打造智慧农业物联网平台呢?

如何打造智慧农业物联网平台呢?,第1张

物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

农业是另一个因供需不一致而陷入混乱的行业。在不确定时期,技术可以为农业问题提供一些有数据支持的实用解决方案。

田间物联网传感器可以通过云平台直接向农民提供有关地形、土壤状况、实时温度等的信息。通过数据分析,农民可以制定应对任何不利天气的计划,甚至可以就下一季需要种植的作物做出决策。总体而言,可以使用物联网优化农业实践以获得最大产出。

物联网在农业中的另一个应用是可以对农业中使用的机械进行预测性维护。由于旧机器直接或间接导致环境问题,因此最好为它们配备支持物联网的传感器和预测性维护技术,以便能够及时发出报警信息,延长农业机械的使用寿命。

EMCP物联网云平台是一个工业级,服务于工业、农业、商业用户的泛在物联网云平台,支持多用户、跨行业、跨设备、无缝接入,企业通过EMCP平台无需编程、无需安装运行软件,无需聘请IT工程师,即可快速便捷的实现产品/系统的物联网升级,打造企业专属的物联网云平台。用户/工程商可通过EMCP平台快速搭架智慧农业物联云平台。

首先用 485 总线先将电力仪表、PLC、传感器等设备和EG20 连接起来,通过电脑给EG20 进行参数配置,登陆 EMCP 物联网云平台添加驱动。驱动添加成功后完成后我们只需打开电脑 Web 网页或手机端查看和控制设备,仅仅三分钟就可以将传感器连接到互联网了,无论身处何地打开手机随时远程管理传感器的运行状况。对于重点传感器我们还可以将现场的摄像头连接到我们的平台,从而实现远程对现场环境进行全方位的了解。

在对智慧农业解决方案和农业物联网解决方案进行区分之前,首先需要对智慧农业和农业物联网的了解。智慧农业是一个非常广的概念,涉及种植业和养殖业等,其中包括对数据的采集、传输和监测,根据数据的监测情况采取相应的措施等等。而农业物联网是比较具体的说法,纯粹的技术概念提法。总而言之,智慧农业离不开物联网技术的应用。
从某种意义上来说,智慧农业解决方案和农业物联网解决方案基本一致,主要包括深圳信立智能大棚环境监控系统、视频监控系统、农业智能控制系统(自动喷洒系统、自动换气系统)和监测预警系统等四大系统解决方案

1智慧农业是农业生产的高级阶段,是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体,依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。
2广义的农业物联网应该还包括基于RFID,二维码等识别技术的农产品跟踪,溯源,存储销售解决方案。
 
智慧农业解决方案主要包括以下部分:
1)环境监测系统:空气;土壤温湿度;光照;CO2空气传感器
2)通信控制系统:无线网关;中继;路由器
3)设备控制系统:浇灌系统;通风,遮阳;加湿;无线智能插座
4)视频监控,手持终端、进程大屏幕:智能终端,平板,电脑
5)应用管理平台:智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家指导
环境监测系统:
1环境监测是农业物联网的核心,包括室内的大棚监测以及室外的农田监测,监测内容要根据农产品的不同而定制。
2如图所述,传感器获得数据后,通过中继器(一般使用ZigBee/SmartRoom传输技术),传送到网关,网关通过WCDMA/GPRS/SMS等运营商管道不平台通信,平台对数据进行分析、报警,确保农产品的正常生长,同时有助于实现精细化农业,提升农产品的品质与产量。
 
丰富多样的传感器:
农业生产使用的传感器种类繁多,根据作物的不同,包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、光照(强度、时间)、风力、二氧化碳浓度(也可测其他气体浓度)、溶解氧含量、叶面水份等200多种传感器,其中温度、湿度、光照、二氧化碳浓度是最主要的几种农业用传感器。
 
智慧农业系统的特点:
1低功耗,节能环保;自组网、自愈合、云端计算等新技术。
2完全无需布线:完全的无线设备,不需要电源线:太阳能不需电池供电不需要数据线:无线进程传输。
3支持多种报警方式:手机短信/网络平台报警
4灵活、可靠、稳定;平台化产品,可扩展性强;自动化


系统简介

水肥一体化智能控制系统通过与灌溉系统相结合,实现智能化控制。系统由物联网监控平台、气象数据采集终端、视屏监控、施肥一体机、过滤系统、阀门控制器、电磁阀、田间水管线等组成。


图为河南益民控股5G+智慧辣椒种植基地水肥一体化系统控制中心

概述

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统(或地形自然落差),将可溶性固体或液体肥料,按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点,配兑成的肥液与灌溉水一起,通过可控管道系统供水、供肥,使水肥相融后,通过管道、喷q或喷头形成喷灌、均匀、定时、定量,喷洒在作物发育生长区域,使主要发育生长区域土壤始终保持疏松和适宜的含水量,同时根据不同的作物的需肥特点,土壤环境和养分含量状况,需肥规律情况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定时定量,按比例直接提供给作物。

系统原理图

水肥一体化系统通常包括水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统和灌水器等四部分,实际生产中由于供水条件和灌溉要求不同,施肥系统可能仅由部分设备组成。

水肥一体机

水肥一体机系统结构包括:控制柜、触摸屏控制系统、混肥硬件设备系统、无线采集控制系统。支持pc端以及微信端实施查看数据以及控制前端设备;水肥一体化智能灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。通过与供水系统有机结合,实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器(土壤水分变送器、流量变送器等)将实时监测的灌溉状况,当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时,电磁阀可以自动开启,当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后,可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作,并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌,充分提高灌溉用水效率,实现节水、节电,减少劳动强度,降低人力投入成本。

施肥系统

水肥一体化施肥系统原理由灌溉系统和肥料溶液混合系统两部分组成。灌溉系统主要由灌溉泵、稳压阀、控制器、过滤器、田间灌溉管网以及灌溉电磁阀构成。肥料溶液混合系统由控制器、肥料灌、施肥器、电磁阀、传感器以及混合罐、混合泵组成。

41:输配水管网系统

由干管、支管、毛管组成。干管一般采用PVC管材,支管一般采用PE管材或PVC管材,管径根据流量分级配置,毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带;首部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀,支管和辅管进水口处设球阀。

输配水管网的作用是将首部处理过的水, 按照要求输送到灌水单元和灌水器,毛管是微灌系统的最末一级管道,在滴灌系统中,即为滴灌管,在微喷系统中,毛管上安装微喷头。


42:环境数据采集器

421气象信息采集

环境数据采集器由低功耗气象传感器、低功耗气象数据采集控制器和计算机气象软件三部分组成。可同时监测大气温度、大气湿度、土壤温度、土壤湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度等诸多气象要素;具有高精度高可靠性的特点,可实现定时气象数据采集、实时时间显示、气象数据定时存储、气象数据定时上报、参数设定等功能。

422土壤墒情采集

土壤检测仪可实现对土壤不同深度的温度、湿度、EC、 PH等数据监控,通过5G信号传输至AI农大数据平台,借助于大数据平台的综合建模分析,从而给出土壤土质的综合评级,并语音播报。


43:无线阀门控制器


阀门控制器是接收由田间工作站传来的指令并实施指令的下端。阀门控制器直接与管网布置的电磁阀相连接,接收到田间工作站的指令后对电磁阀的开闭进行控制,同时也能够采集田间信息,并上传信息至田间工作站,一个阀门控制器可控制多个电磁阀。

电磁阀是控制田间灌溉的阀门,电磁阀由田间节水灌溉设计轮灌组的划分来确定安装位置及个数。

44:灌水器系统

微灌按微灌灌水流量小,一次灌水延续时间较长,灌水周期短,需要的工作压力较低,能够较精确的控制灌水量,能把水和养分直接地输送到作物根部附近的土壤中去。

系统功能

51:用水量控制管理

实现两级用水计量,通过出口流量监测作为本区域内用水总量计量,通过每个支管压力传感采集数据实时计算各支管的轮灌水量,与阀门自动控制功能结合,实现每一个阀门控制单元的用水量统计。同时水泵引入流量控制,当超过用水总量将通过远程控制,限制区域用水。


52:运行状态实时监控

通过水位和视频监控能够实时监测滴灌系统水源状况,及时发布缺水预警;

通过水泵电流和电压监测、出水口压力和流量监测、管网分干管流量和压力监测,能够及时发现滴灌系统爆管、漏水、低压运行等不合理灌溉事件,及时通知系统维护人员,保障滴灌系统高效。

53:阀门自动控制功能

通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物长势信息的实时监测,采用无线或有线技术,实现阀门的遥控启闭和定时轮灌启闭。根据采集到的信息,结合当地作物的需水和灌溉轮灌情况制定自动开启水泵、阀门,实现无人职守自动灌溉,分片控制,预防人为误 *** 作。

54:PC展示平台

通过物联网水肥一体化智能监测平台,能够为用户提供传感器数据、远程、采集、传输、储存、处理及报警信息发送等服务。该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过物联网智能监测平台,用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收报警信息。

55:移动终端

建立手机系统,客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据,手机端具有手动启动、关闭电磁阀,水泵等设备功能。

56:运维管理功能

包括系统维护、状态监测和系统运行的现场管理;实现区域用水量计量管理、旱情和灌溉预报专家决策、信息发布等功能的远程决策管理;以及对用水、耗电、灌水量、维护、材料消耗等进行统计和成本核算,对灌溉设施设备生成定期维护计划,记录维护情况,实现灌溉工程的精细化维护运行管理。

节水灌溉自动化控制系统能够充分发挥现有的节水设备作用,优化调度,提高效益,通过自动控制技术的应用,更加节水节能,降低灌溉成本,提高灌溉质量,将使灌溉更加科学、方便,提高管理水平。

现在的技术完全可以通过网络进行远程查看,重点在于监测设备和系统。
在英唐众创的智慧农业物联网监控系统方案力,可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像、通过模型分析,自动控制温室湿帘风机、喷淋灌溉、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。
同时,系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者发送实时监测信息、报警信息,以实现温室大棚智能化远成管理。

智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用,主要有监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能。
(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息,如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配,如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理,实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。
(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制,通过配备无线传感节点,太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统,每个基点配置无线传感节点,每个无线
传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
(3)实时图像与视频监控功能:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络,通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言,仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了,在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。
因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端,而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用,直观地反映了农作物生产的实时状态,引入视频图像与图像处理,既可直观反映一些作物的生长长势,也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。


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