智慧农业 - 温室大棚搭上物联网，农业迈向节省心、高效的快车道

农业，一直被认为是一个辛苦的行业，面朝黄土背朝天，主要依靠体力劳动，效率低下还非常劳累，而随着整个 社会 经济和科学技术的发展，以及我国乡村振兴战略的提出和实施，越来越多的资源投入到农业领域，我国农业也逐渐向高效、便捷、现代化发展。

现代农业的迅速发展， 温室大棚 为农作物创造了良好的生长环境。大棚栽培虽然在一定程度上减少了外界气象条件的制约，但是仍无法完全避免天气的影响。低温冻害、阴雨寡照、大风、高温高湿等天气均在不同程度上影响作物的生长发育、产量高低、品质优劣，面临:

现代化工业物联网传感器的发展，使农业技术推广势在必行。 高 科技 现代化的智慧农业势必 崛起！

借助物联网，智慧农业构建了集环境监控、精准调节于一体的农业生产系统，对不同的农业生产环境及对象进行 监测监管 ，通过传感设备检测环境的物理参数，对 土壤、虫情、气象 等生产环境状况进行实时 动态监控 ，使之符合农业生产标准，这些新技术的应用将大大改善农产品品质，使其符合市场需求，可以实现 供给与需求的有效对接 ，促进农业生产 精细化、高效化、现代化 发展。

九纯健为您提供 智慧农业大棚一体化 项目，设计内容包括温室大棚环境综合参数监测：温湿度、光照、二氧化碳、氧气浓度、土壤PH值，温度湿度水肥一体化控制管理系统、通风、关窗迭制、智能化温室大棚物联网基本监测管理。

温室大棚基本组成

监控系统由智能温室云监控平台、气象站、网络模块、灌溉控制箱、空气温湿度传感器、土壤传感器、CO2传感器、光照传感器、施肥机、变频灌溉机、风机控制、卷帘机控制等部分组成。

云平台收集信息自动控制

通过检测温室内温度、湿度光照度等环境系数，上传至 云平台 ，并根据用户设定的温度、湿度等传感器上下限 自动或手动控制 大棚的卷帘、外遮阳、补水、通风设备，实现大棚的温度、湿度、光强度等环境参数的自动控制，大大提高了温室控制精度。同时，云平台收集的数据可以为 农产品溯源 提供有力依据。

室外气象同步检测

与室外气象站连接可实现对 室外气象 参数的检测，并根据控制要求控制各种执行结构，保持棚内各项指标的稳定，保证农作物的良好生长环境。特别适合我国 经济、高效型 温室控制要求。

功能效果

农场只需要一部手机，就可以实时监测和控制整个大棚的情况，使用九纯健智能化大棚解决方案，可以做到节约资源、减少能耗、减少劳动力、高产高效，真正让农场主 省心、省时、省力、省钱

应用场景

九纯健 科技

致力于智慧农业

整体解决方案的开发与应用

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当前，智慧农业、农业物联网和智能大棚控制系统被不断的提起和广泛热议。那么，这三者如何区别？这里我们重点探讨一下。
一、智慧农业
1、定义
智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。
2、应用领域
农业生产环境监控：通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点，实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。农业生产人员可通过监测数据对环境进行分析，从而有针对性地投放农业生产资料，并根据需要调动各种执行设备，进行调温、调光、换气等动作，实现对农业生长环境的智能控制。
食品安全：利用技术，建设农产品溯源系统，通过对农产品的高效可靠识别和对生产、加工环境的监测，实现农产品追踪、清查功能，进行有效的全程质量监控，确保农产品安全。物联网技术贯穿生产、加工、流通、消费各环节，实现全过程严格控制，使用户可以迅速了解食品的生产环境和过程，从而为食品供应链提供完全透明的展现，保证向社会提供优质的放心食品，增强用户对食品安全程度的信心，并且保障合法经营者的利益，提升可溯源农产品的品牌效应。

二、农业物联网
1、定义

农业物联网，即在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

2、应用功能

a实时监测功能

通过传感设备实时采集温室（大棚）内的空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤温度、棚外温度与风速等数据；将数据通过移动通讯网络传输给服务管理平台，服务服管理平台对数据进行分析处理。

b远程控制功能

针对条件较好的大棚，安装有电动卷帘，排风机，电动灌溉系统等机电设备，可实现远程控制功能。农户可通过手机或电脑登录系统，控制温室内的水阀、排风机、卷帘机的开关；也可设定好控制逻辑，系统会根据内外情况自动开启或关闭卷帘机、水阀、风机等大棚机电设备。

c查询功能

农户使用手机或电脑登录系统后，可以实时查询温室（大棚）内的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备 *** 作记录、历史照片等信息； 登录系统后，还可以查询当地的农业政策、市场行情、供求信息、专家通告等，实现有针对性的综合信息服务。

d警告功能

警告功能需预先设定适合条件的上限值和下限值，设定值可根据农作物种类、生长周期和季节的变化进行修改。 当某个数据超出限值时，系统立即将警告信息发送给相应的农户，提示农户及时采取措施。
三、智能大棚监控系统

1、定义

深圳信立科技有限公司智能大棚监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体，通过用户自定仪作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬件平台，实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。

智能大棚监控系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、CO2浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（喷灌、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。 该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。
2、系统组成

整个系统主要三大部分组成：数据采集部分、数据传输部分、数据管理中心部分。

A、数据管理层（监控中心）：硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式）； 软件主要包括： *** 作系统软件、数据中心软件、数据库软件、温室大棚智能监控系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、 防火墙软件；

B、数据传输层（数据通信网络）：采用移动公司的GPRS网络传输数据，系统无需布线构建简单、快捷、稳定；移动GPRS无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点；

C、数据采集层（温室硬件设备）：远程监控设备：远程监控终端；传感器和控制设备：温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、喷灌电磁阀、风机、遮阳幕等；

智能温室大棚控制系统
随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，全国各地根据需要普遍建设了日光温室、塑料大棚等为农作物创造出良好的生长环境。温室工程成为高效农业的重要组成部分。
温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度、湿度等对生物生长的限制。能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。
石家庄圣启科技有限公司自主研发的SQ-WS智能温室大棚控制系统是针对温室大棚正常有效运转的控制要求配置的远程监控与管理系统。采用传感器技术、依托传统温室大棚生产工艺、设计的具有高可靠性、安全性、可扩展性的软硬件系统。
充分利用物联网技术和组态软件实时远程获取温室大棚内部的空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，保证温室大棚内的环境最适宜作物生长；同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等，实现温室大棚集约化、网络化远程管理。
第二部分：系统结构及控制模式
（1）系统两大组成部分
SQ-WS系统主要包括：上位机中心服务器控制平台和下位机现场控制节点：
◇中心服务器控制平台可选用物联网感知应用平台或者是为客户专门定制的 *** 作监测平台。能够实现监测、查询、运算、建模、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能。
◇现场控制节点由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，与中心服务器控制平台可通过有线、无线、3G/2G方式连接到一起。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数，对环境调节设备进行控制，包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。
（2）选择合适的控制方式
◇有线监控-----通过现场布线方式进行数据传输。
◇无线Zigbee监控-----利用Zigbee模块，对0-20KM范围为的数据监测传输。
◇3G/2G网络监控-----利用通信网络形式，可监测传输距离无限远。
◇有线和无线结合------根据实际现场环境，灵活结合。
第三部分：现场数据采集与控制功能
智能温室大棚内的各参数传感器，对温室环境进行多点实时动态采集，经过A/D转换送入单片机处理，驱动执行装置从而实现温室环境的自动智能调节。显示装置实时显示温室内的温湿度、光照度等数值，能够更加一目了然地展示温室大棚数据全貌。
（1）温湿度监测
通过温湿度传感器监测大棚室外空气环境温湿度、室内空气环境温湿度、地表温湿度、土壤温湿度等，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。
（2）光照度监测
通过光感和光敏传感器监测记录温室大棚内光线的强度，可以直接与相关的补光系统、遮阳系统等设备相连，必要时自动打开相关设备。通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端。
（3）CO2、O2浓度监测
在温室大棚内部署二氧化碳浓度传感器，实时监测温室中二氧化碳的含量，当浓度超过系统设定阙值范围时，通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。
（4）分区域检测
同一个棚内划区域控制管理，可实现每个种植区不同温湿度、不同气体配置等环境技术指标。用户可以通过上位机来监测、查询各区域的数据。也可以对个分块进行单独控制和整体协调控制。
（5）灌溉及喷药施肥控制
水灌溉与农药喷洒采用一套管线系统，根据植物生长模式，可通过自动、手动方式进行 *** 作。
（6）报警控制
用户可设定某些参数指标的上限和下限。比如大棚温度应在30-15摄氏度之间，高于或低于这个温度范围都会产生报警信息，并在上位机中控平台和现场控制节点显示出来。
（7）节点故障通知
现场控制节点出现故障时可及时以中心服务器平台、手机短信、报警信息等方式通知管理者。
（8）备用冗余功能
为了避免设备故障及异常带来不便，影响作物的生长。设备可进行扩展冗余，当设备出现故障时，辅助设备进行0切换。从而实现连续无故障运行，增加系统稳定性和可靠性。
（9）自定义控制模式
可以根据温室大棚具体控制和监测需要，定制一些相应的监测项目及控制内容，该项目可以使模拟信号、数字信号、开关信号、频率信号等监测和控制。
第四部分：监测软件数据平台
我公司自主研发的生态农业智能温室大棚自动监控软件，采集温室大棚内现场数据，经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上，然后通过有线、无线、3G/2G网络传输到数据平台，按照相关设定进行分析展示并进一步完成相应控制。
（1）友好的用户登陆管理界面
规定用户使用权限，不同用户提供不同的 *** 作权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全， *** 作简单而富有人性化。
（2）实时\历史、曲线\报表数据分析
系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对温室大棚运转情况进行分析做出改进，提高温室大棚的生产效率。
（3）多种形式的报警功能，适合不同场合需要
工作人员根据温室大棚内的具体情况设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、E-MAIL报警等。
（4）远程控制
现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、3G/2G无线网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看温室大棚现场的实时数据，并使用远程控制功能通过继电器控制设备或模拟输出模块对温室大棚自动化设备进行控制 *** 作，如自动喷洒系统、自动换气系统、自动浇灌系统。
（5）监控终端
监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：①温室大棚内植物生长环境状况全面显示、查询，包括各种参数、光照强度以及历史数据等；②向温室大棚内监控系统发调度命令、调整设备运转状况，确保温室内为植物生长最适宜环境。

物联网在农业领域的应用如下：

目前物联网在农业领域有很多应用，以物联网和现代信息化技术为纽带，通过“建立体系、平台管理”的思路，将农业园区进行统一规划，建立了视频监测系统、物联网监测与控制系统、水肥一体化智能灌溉系统、智慧农业展示系统，分步建设现代化服务体系，打造智慧型现代农业产业链的生态圈。

视频监测系统主要用于大棚内部安防检测，观察作物的生长态势。系统由前端摄像机采集数字图像信号，通过传输系统将信号传输至本地监控中心系统，由该系统进行控制、切换、显示、录像、回放等 *** 作，实现系统的各项功能，同时通过本地广域网线路，中心监测系统可使用电脑或手机进行远程显示、录像和控制远程视频。

物联网监测与控制系统

系统是以物联网为基础，应用农业物联网传感器作为支撑，在农业生产管理过程中，可以进行实时的环境参数采集，将光照、空气温湿度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等采集到数据库，并通过网络将其传输到控制平台。

系统可以根据数据进行智能判断，远程控制温室大棚设备（包括风机、湿帘、滴灌设备等），进而进行环境调控，以“对症下药”的方式，满足温室大棚作物的生长要求，智能温室大棚控制系统在农业生产种植中的应用，正真实现了种植自动化、管理智能化、 *** 作简单化，不仅提升了温室大棚种植技术水平，而且降低了农业生产的成本费用。

一、智能农业大棚物联网解决方案体系简介

温室大棚在不适宜植物成长的时节，能提供生育期和添加产值，多用于低温时节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因而对栽培作物成长环境的要求要准确的多。

大多数农户加温、洒水、通风等，全凭感觉。人感觉冷了就加温，感觉干了就洒水，感觉闷了就通风，没有科学依据。农业进入信息化年代后，对温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度及光照等农业环境信息的收集也越来越注重。因而，将物联网技能引进温室大棚中来，完成温室栽培的高效和精准化办理。

在温室环境里，单栋温室可利用物联网技能，选用不同的传感器节点和具有简略执行机构的节点（风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构） 构成无线网络来丈量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来取得作物成长的最佳条件， 经过模型剖析、自动调控温室环境、 *** 控灌溉和上肥作业，然后取得植物成长的最佳条件。

关于温室成片的农业园区，经过接纳无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显现和数据办理，可完成所有基地测试点信息的获取、办理和剖析处理，并以直观的图表和曲线方法显现给各个温室的用户，同时依据栽培植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，完成温室集约化、网络化远程办理。

此外，物联网技能可应用到温室生产的不同阶段，把不同阶段植物的体现和环境因子进行剖析，反应到下一轮的生产中，然后完成更精准的办理，取得更优质的产品。
二、智能农业大棚物联网解决方案的重要组成部分

1、数据收集

经过物联网体系可衔接传感器收集土壤温度、湿度、营养含量（N、P、K）、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度等来取得作物成长的最佳条件，并依据参数变化实时调控或自动 *** 控温控体系、灌溉体系等；

2、智能 *** 控

经过无线传输，衔接 *** 控室与 *** 控柜， *** 作 *** 控室内中控台，即可一键式 *** 控温室大棚内的风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、湿帘或大田内的水肥喷灌等，完成远程化办理。

3、软件平台

农业物联网软件平台并不只是一个 *** 作平台，而是一个庞大的办理体系，是用户在完成农业运营中运用的有形和无形相结合的 *** 控体系。在这个平台上，用户可以充分发挥自己的办理思维、办理理念、办理方法，完成信息智能化监测和自动化 *** 作，有效整合内外部资源，提高利用效率。

温室大棚自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息，利用RS485总线将传感器信息送给485转232的转换器，接到上位计算机上进行显示，报警，查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其与设定的报警值相比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。与此同时，监控中心可向现场控制器发出控制指令，监测仪根据指令控制风机、水泵等设备进行降温除湿等 *** 作，以保证温室内作物的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置，通知温室管理人员采取相应措施来确保温室内的环境正常。
物联网技术在智能温室中的应用
实际上，物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。
在温室环境里，单栋温室可利用物联网技术，成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点，如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构，构成无线网络，来测量基质湿度、成分、pH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等，再通过模型分析，自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业，从而获得植物生长的最佳条件。
对于温室成片的农业园区，物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点，每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显示和数据管理，可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理，并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户，同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，实现温室集约化、网络化远程管理。
此外，物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段，通过在温室里布置各类传感器，可以实时分析温室内部环境信息，从而更好地选择适宜种植的品种；在生产阶段，从业人员可以用物联网技术手段采集温室内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可以根据温室内温度、光照等信息来传感控制，加温系统启动时间，可根据采集的温度信息来调控等；在产品收获后，还可以利用物联网采集的信息，把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析，反馈到下一轮的生产中，从而实现更精准的管理，获得更优质的产品。
物联网智能温室技术的发展与优势
据悉，物联网温室项目建设内容来源于北京市农业机械研究所和北京京鹏环球科技股份有限公司承担的国家科技部863项目《植物工厂化生产低碳设施与装备的研究》，以及市科委“十二五”重点课题《盆花生产关键技术和装备的研发示范》，重点进行低碳物联网温室的建筑结构、配套系统、新能源与工厂化装备高度技术集成与创新，在示范温室中进行果菜、花卉、草莓和种苗的试验、展示与生产。京鹏科技公司已经在通州京鹏现代农业科技成果展示园成功完成物联网温室项目。
温室应用物联网技术，可达到改善产品品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，尤其是可实现温室管理的高效和精准。对于规模化的温室设施而言，如果借助人工来调控温室内的环境条件，需要大量人手和时间，而且存在难以避免的人工误差。如果应用物联网技术，就只需点击鼠标，在最短的时间里完成人工 *** 作，而且非常严谨，这也是业内看好物联网在现代农业中应用的重要原因。
随着物联网技术普及应用，普通用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据，还可以通过遥控温室内的视频传感器，观察温室的全面情况。产品出圃后，可以由对应的条形码，随时检索到其流通过程。业界普遍认为，物联网农业智能监控系统将在设施农业中得到更广泛应用。

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