基于农业物联网的应用平台构建

陆林峰，管孝锋，黄海龙，朱伊平

(浙江省农业农村大数据发展中心，浙江 杭州 310020)

浙江省智慧农业信息服务平台试点建设任务包括农业物联网应用平台建设、现代农业地理信息系统应用拓展和农业应急指挥信息系统建设等3个部分。随着大数据、云计算和物联网技术的日益发展，农业物联网技术也在农业信息化建设中表现出巨大优势[1-3]。本文分别从农业物联网应用平台软件开发、农业物联网应用示范点建设、全国农业科教云平台的推广3个角度，对农业物联网应用平台建设提出构建探讨，以期进一步促进浙江省智慧农业的建设。

1 农业物联网应用平台软件开发

1.1 系统整体架构

系统架构遵循物联网架构原则，分为感知层、传输层、支撑层和展现层(应用层)。感知层由布置在农业生产现场的各种传感器和采集节点组成，传输层由WSN无线传感网络组成，支撑层由自主研发的农业信息化基础支撑平台组成(图1)，应用层由农业物联网应用的数据监测、视频监控、节水灌溉等模块组成，并以多种方式展现出来。

图1 系统的整体架构

1.2 物联网智能云平台系统

物联网智能云平台系统，是整个农业物联网系统的核心与大脑，承担着数据存储、分析、应用等功能，是串联起所有仪器设备的关键节点。云平台系统具有以下功能：

监测数据实时展示及预警。包括植物生长环境信息、作物本体生长信息、病虫害信息等的实时展示预警、前端高清视频的查看与回放。

数据统计分析及辅助决策。系统可根据需要生成实时数据曲线、作物本体生长与环境变化对比曲线、病虫害发生及发展曲线。各类曲线可互相叠加展示，方便各类农业要素间的关联性分析。

远程控制功能。系统可根据设置选择环境阈值制动控制前端设备，例如，可选择当土壤含水量低于某一阈值时自动开启灌溉系统。系统也可通过手机APP或PC端远程手动控制前端设备。

1.3 经济、社会效益

1.3.1 节省人员投入

通过该项目的建设，整个园区基本实现物联网自动化控制，特别是由于智能肥水灌溉、自动温室控制系统的建设，大大减少了农业作业人员投入，降低了农业劳动强度。

1.3.2 节水、节肥

通过大量农业监测仪器的使用，能准确掌握各种作物的生长环境和生长情况，为科学施肥、科学除虫和科学灌水提供了可靠依据。

1.3.3 增加产量、提高品质

通过物联网项目的实施，大大提高了种子的出芽率，缩短了育种和种植收获的周期。同时，实现精准施肥、灌溉、除虫，作物产量和品质大幅提高。

2 农业物联网应用示范点建设

2.1 示范点建设

根据各市农业主导产业特色，选取具有一定代表性的生产基地，覆盖畜禽养殖、水产养殖、果蔬种植、茶叶种植和休闲观光农业等产业。

该平台综合利用新一代物联网、视频监测、地理信息系统等现代信息技术，实现了对园区生产的综合管理和统一服务，提升了园区管理和服务水平，促进了园区现代农业建设。

2.2 物联网技术

2.2.1 视频监控系统

在示范点布置视频采集点，每个视频采集节点分别将实时图像传输到物联网生产管理平台，以便远程实时查看各基地全景和作物生长状态。

2.2.2 示范点传感器系统

畜禽类。设有畜禽养殖常规四参数(温度传感器、湿度传感器、二氧化碳、氨气)6组，设备控制箱1个，高清网络球机4个，视频监控相关设备和系统软件。

种植业类。每个园区配备种植常规五参数传感器(空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照)各6组，共计18组。设备控制箱各1个，共计4个。还有视频监控相关硬件及3套软件系统。

水产养殖类。设有水温、溶解氧、pH酸碱度常规三参数6组，设备控制箱1个，高清网络球机4个，视频监控相关设备和系统软件。

2.2.3 物联网应用解决方案

从农业服务角度出发，将整个物联网的服务监管及生产应用建设集中进行统一展现、统一调度、统一集成，建成了“一中心—基地”模式架构，指挥调度中心统一展示出所有种植、畜禽、水产等基地的信息系统，形成了集中化展现。各种植、畜牧、水产养殖等基地也可自主进行系统管理和操作。中心服务包含以下3个方面：

统一监测展示与信息综合服务平台。为各个应用试点生产现场的生产情况、环境数据提供一个统一的展示平台，可以使管理决策者在指挥中心充分掌握农业生产的即时数据，为农业决策提供辅助。

农业专家系统。农民可以通过现有公开的农业技术并参照各品种数据库自行查看、判断，专家可以通过远程视频监控系统，在异地对基地进行生产和病虫害等相关技术的指导。

手机端系统。手机端APP基于Android系统开发，可实现设备控制。可利用手机对温室环境的智能控制、对灌溉系统控制，也可对相关设备状态进行调整，方便生产管理者实时、准确针对生产实际做出决策，保证生产顺利进行。可实现视频监控。通过手机移动网络，开启手机客户端视频监控，可远程对基地生产的实时情况做完全、动态的了解。

2.3 相关效益

提升了园区现代化管理水平。通过园区生产环境、生产现场远程可视化、智能化管控，提高了园区管理水平。

提升了园区现代化服务水平。通过环境适宜性分析、农事生产管理、专家辅助决策、农事预警等，提升了园区服务水平。

促进了农业标准化生产，促进了农产品质量安全监管。

3 全国农业科教云平台的推广

为加快农业现代化建设，给农技推广插上信息化的翅膀，让农业农村经济搭上信息化的快车，加速农业科技成果转化，提高农业技术推广服务效能和培育新型职业农民效能，农业农村部整合建立了全国农业科教云平台(以下简称“云平台”)，现已投入运行[4]。

3.1 高度重视云平台的实用化

云平台根据大数据、云计算和移动互联互通技术开发建设，由农业农村部指导开发的全国性农业科技教育信息服务平台。云平台搭建专家与农技人员、农技人员与农民、农民与产业间高效便捷的信息化桥梁，服务覆盖全国农业科研院校、农业专家、农技推广机构、农技推广人员、基层农技推广社会化服务示范站、新型经营主体和农民，全面对接供给侧和需求侧。

3.2 积极组织农业科教资源在线化

3.2.1 加大对云平台的宣传力度

深度挖掘云平台用户。组织各级农业科教管理部门、科研机构、农业高校、教育机构等管理人员在线登记；组织农业从业人员下载安装云上智农APP；通过组织在线教育和培训活动推广云平台的使用，在职人员的普及性教育和培训，要以岗位培训和继续教育为重点，对农业从业人员进行不同类型和不同层次的信息技术教育，提高全员信息化技术的操作能力，丰富信息化知识。

3.2.2 上载内容资源建立农业信息数据库

初步建成农业资源大数据管理与服务中心，为进一步开展农业大数据研究与应用提供支撑。以农业业务管理为基础，初步整合包括政策法规、农产品质量安全、农资监管等数据，实现政务内、外网之间，各厅局之间的数据资源安全交换。构建主要农产品生产、加工、经营、流通、分析和监管，以及农业主体、农技专家、种子种苗、农业标准、政策法规和新产品新技术等数据库，建立农业资源大数据管理与服务中心。

农业信息基础数据库主要包括农业资源信息数据库、农业技术信息数据库、农产品市场信息数据库、农业政策法规数据库、农业机构数据库、农业实用技术数据库、畜禽养殖数据库、农作物品种数据库、土壤肥料数据库、农业研究成果数据库、农业商情数据库等(包括市场行情、产品等)。

3.3 加快构建云平台管理和运行机制

3.3.1 组建农业信息化专业管理机制

为了更好地实施农业信息化工作，更好地开展技术研讨与培训工作，应在浙江省农学会下成立农业信息化专业委员会，通过协会来开展技术咨询、调研与人才培训工作。委员会负责云平台顶层设计、平台建设、应用指导、政策对接和监督管理；同时，平行单位应用推广和运维制度，建立强有力的应用推广制度，使信息化成果推广落实到每个应用单位。坚持“建、管、用”并重，在建设、管理、应用推广等方面尽快建立一套健全的制度。

3.3.2 加强信息技术的开发研究

一个优秀的平台需要优质资源内容支撑。云平台需要专业的农业知识支撑，农业信息化以科学技术为依靠。应在当前应用基础上，继续开展现有信息技术的研究，扩大其应用的深度和广度，指导和支持各级农业部门配置和使用云平台，使其发挥更大作用，解决更多的问题，更易被农业工作人员掌握；同时，紧跟信息技术的发展潮流，对新技术在农业上的可行性、适应性进行广泛研究，积极引入适合农业业务需要的信息技术，通过不断采用新技术，提高农业信息化应用水平，使云平台在现代农业建设中发挥更好的作用。