佛山市农业物联网的系统创新和解决方案

李湘妮　李强　梁普兴　冯伟明　梁彪　张白鸽

[摘 要] 结合佛山农业生产及发展实际，依托佛山市农业物联网综合应用云平台，在借鉴国内外相关成果的基础上，系统集成 “互联网+”、物联网、农艺信息监控分析等技术，多区域建设种植业物联网应用示范点，精准获知展示环境信息并远程操控相关智能设备，实现安全农产品源朔追踪，丰富良种良法展示手段，共享“智慧农业”发展成果，推进“智慧佛山”工程建设进度。

[关键词] 佛山农业物联网系统创新解决方案

[中图分类号] S126 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2015）11-0101-01

基于佛山市规模化农场相对较多的现状，物联网在佛山农业中的应用优势非常明显，为推进农业生产智能化，环保化，循环化，集约化、低成本化，细化各个农场。经过近3年的实践探索，佛山市农业物联网技术的应用范围越来越广，实践证明，农业物联网能够促进农业生产方式由粗放型向精细型转变，为农产品质量安全奠定信息基础，促进都市农业发展步伐。

1 国内外研究应用现状

综合国内外农业物联网研发推广现状，目前物联网在农业当中的应用主要体现在如下3个方面[1-5]：

1.1 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，并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，并能够进行远程控制，实现自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动施肥、自动喷药等。

1.2 监测功能系统[6]

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，信息采集和信息路由等设备，每个无线传感节点可监测土壤温湿度、空气温湿度、光照强度等参数，并能够把所有基地测试点信息的获取并以直观的图表和曲线等方式显示出来，同时结合参数阈值实现短信报警、声光报警灯。

1.3 实时图像与视频监控功能

从生产实际出发，仅仅数字化的简单相联并不能为作物生长提供最佳的生长条件，而视频与图像监控就能够提供更加直观的表达方式。比如：园区哪个区域缺肥了，在农业物联网单层数据链上往往反应不了。引入视频图像与图像处理，就能够直观的观察作物的生长情况，间接判断出作物生长的整体状态及营养水平，以便为科学的种植决策提供依据。

2 佛山市农业物联网建设思路及解决方案

2.1 总体设计方案

佛山市农业物联网总体设计主要围绕农业安全生产与食品安全这个核心[7]，从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等互联及追朔，自动记录作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等信息，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段进行数据记录，推动实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看各类相关信息，从产前、产中、产后3个环节确保农产品质量。

2.2 主要建设思路

佛山市在建设农业物联网时，坚持“不图快，不贪大，力求效”的方针，坚持总目标，按照区域分阶段分层次建设，主张建设一块、巩固一块、辐射一片、发展一片；坚持立足本地，创新发展，以增强履行农业公共信息服务的能力，建设知识型与技术型有机结合的信息系统；共享农业生产各个环节的公共数据，为政府建设共享型的农业大数据支撑平台作出贡献。

3 佛山市农业物联网系统创新及其优势

农业物联网发展潜力巨大，社会经济效益明显，全方位的高清摄像头和现代互联网技术，实现了图像及操控信息的实时传输，实现了真正意义上的“千里眼”与“顺风耳”，可以随时观察到植物的个体生长发育和环境变化，了解植物的即时状态，共享“智慧农业”。

3.1 智能化温室自动控制系统

3.1.1 环境监测能力

室外气象站信息：室外温湿度、雨量信号、风速、风向等。

温室环境监测：室内温度湿度、室内光照、二氧化碳浓度、土壤水份等。

3.1.2 设备控制功能

天窗（侧窗）、遮阳网、保温膜、风机、水帘、降温加湿系统等。

3.1.3 关联控制功能

主要是按照总体设备布局情况进行关联控制。例如：傍晚水帘降温结束后，风机自动延长工作时间，以便加速水帘水分蒸发，延长使用寿命；喷雾加湿器工作时，风窗能够自动停止运行，如果通过喷雾蒸发降温时，风窗将结合温度情况适度打开，实现智能辅助降温；自动判断风向，并根据风速大小调整通风窗。

3.2 全数字高清视频系统

根据示范园的需求，结合园区各个监控点现场环境和特点，采用数字化监控方式，构建全数字高清视频管理平台。系统既有数字化的监控高清图像效果，又有数字化存储和网络传输信息等功能优点。整个监控系统主要包括前端监控点部分、光纤网络传输部分、监控中心三大部分。系统建设目标在于组建一个图像清晰、能够上传下联、控制灵活、统一调度的网络视频监控系统。

3.2.1 系统构成

系统包括前端设备的管理、视频图像的浏览、录像资料的集中存储检索回放、报警信息的处理、资源共享、网络传输等。

3.2.2 视频监控设计

视频监控设计采用H.264录像，每日24小时录像，保存录像时间为30天。监控室系统设计采用高清液晶显示器作分割画面显示，每个监控点图像都实时显示出来，同时可任意选调各个监控点至大屏幕作为重点监控。

3.3 远程故障诊断

利用手机短信、互联网登陆等形式查看相关信息，并发出远程指令。

3.4 通过接口预留的方式，增强网络的拓展性

在系统设计时预留有潜在功能接口，可以随时增加相关监测监视项目，这样便于系统升级，节约成本。

3.5 智能化数据分析

系统可以自动分析整理各感应探头监测到的实时数据，并通过内置系统进行分析处理，自动以图表曲线形式显示，并协同提示各参数与标准值的差异幅度，直观明了，操作简便。此外，系统还可通过数据挖掘等技术分析更适合农作物生长的环境参数等信息，为生产者提供决策基础。

总之，农业物联网系统建设集合了作物管理知识、作物图库、灾害指标等模块，对作物实时远程监测与诊断，提供智能化、自动化管理决策，协同提高生产效率、管理经营效率、生产资源配置效率。

参考文献

[1]陈艺.农业物联网技术应用探讨[J].现代农业装备，2013（6）：52-54

[2]何龙，闻珍霞，杨海清，等无线传感网络技术在设施农业中的应用[J].农机化研究，2010，12：236-238

[3]潘泉，王增福，梁彦，等.信息融合理论的基本方法与进展（II）[J].控制理论与应用，2012，29（10）：1233-1242

[4]朱会霞，王福林，索瑞霞.物联网在中国现代农业中的应用[J].中国农学通报，2011，27（2）：310-313

[5]闫敏杰，夏宁，万忠，等.物联网在现代农业中的应用[J].中国农学通报，2011，27（8）：464-466

[6]何龙，闻珍霞，杨海清，等.无线传感网络技术在设施农业中的应用[J].农机化研究，2010，12：236-238

[7]张辉.一种基于物联网技术的农牧产品信息统计监测、追溯查询和过程跟踪系统及方法[P]，中国，2012，4

作者简介：李湘妮（1964-），女，高级农艺师。