傳統農業大棚均採用傳統的溫溼度顯示錶，人工開關水閥等傳統的耕作方式，該生產流程在小範圍農作物種植情況下能夠滿足需求，隨著大農業的生產變革、感測技術和自動化技術的發展，集中化、規模化已是農業逐漸發展的趨勢。農業大棚智慧監控系統透過資訊化無線傳輸網路把資料傳輸到系統進行智慧化分析，確保農作物能夠在最佳的狀態下進行生長。

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建立無線網路監測平臺，能對農產品的生長過程進行全面監管和精準調控。

植物只有在一定的環境範圍內才能夠生長。環境對生長的影響是綜合的，它既可以透過影響光合、呼吸、蒸騰等代謝過程，也可以透過影響有機物的合成和運輸等代謝過程來影響植物的生長，還可以直接影響土溫、氣溫，透過影響水肥的吸收和輸導來影響植物的生長。

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開發基於物聯網感應的農業灌溉控制系統，達到節水、節能、高效的目的。

利用感測器感應土壤的水分並控制灌溉系統以實現自動節水節能，可以構建高效、低能耗、低投入、多功能的農業節水灌溉平臺。

農業灌溉是中國的用水大戶，其用水量約佔總用水量的70％。長期以來，由於技術、管理水平落後，導致灌溉用水浪費十分嚴重，農業灌溉用水的利用率僅40％。農業大棚智慧監控系統實現土壤墒情的連續線上監測，農田節水灌溉的自動化控制，既提高灌溉用水利用率，緩解中國水資源日趨緊張的矛盾，也為作物生長提供良好的生長環境。

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構建智慧農業資訊系統，實現農業從生產到質檢和運輸的標準化和網路化管理。

農業大棚智慧監控系統主要研究溫度、化學等多種感測器對農產品的生長過程全程監控和資料化管理；結合RFID電子標籤在培育、生產、質檢、運輸等過程中，進行可識別的實時資料儲存和管理。本系統致力於構建基於物聯網的專用農業評估資訊系統以實現資料的儲存和管理，實現農業生產的標準化、網路化、數字化。

“科技是第一生產力”這句話用在現代農業中很是恰當。最近幾年，物聯網技術在農業行業領域的應用並不少見，就拿農業物聯網監控系統來說，透過物聯網系統連線各種感測器，二十四小時自動採集溫室大棚內當前環境資訊，以此來獲得作物生長的最佳條件，並根據引數變化實時調控或自動控制溫控系統、灌溉系統等，整個過程無需人員干涉，不僅改變了傳統的農業種植模式，還實現了精細化的管理，為作物的高產、高效、優質等創造了有利的條件。

農業物聯網監控系統應用方案

一、物聯網監控系統解決方案

物聯網應用是將採集資料經行分析後進行的全自動監控灌溉、施肥、噴藥、降溫和補光等一系列操作，它由中央控制櫃與多節點資料採集器構成兩級分散式計算機控制網路,具有分散採集，集中操作管理的特點，系統配置可以根據要求靈活增加或減少。透過感測器實時採集溫度、溼度、光照等環境引數，並傳到各個節點，數各個節點實現和上位機的通訊，在計算機軟體介面上可顯示所採集到環境引數的值，可進行資料設定、存貯、報警。我們從農產品生產不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收穫階段，都可以用物聯網的技術來提高它工作的效率和精細管理。

（1）在種植準備的階段，我們可以透過在溫室裡佈置很多的感測器，實時採集當前狀態下土壤資訊，來選擇合適的農作物並提供科學的種植資訊及其資料經驗。

（2）在種植和培育階段，可以用物聯網的技術手段進行實時的溫度、溼度、CO2等的資訊採集，且可以根據資訊採集情況進行自動的現場控制，以達到高效的管理和實時監控的目標，從而應對環境的變化，保證植物育苗在最佳環境中生長。例如：透過遠端溫度採集，可瞭解實時溫度情況然後手動或自動的在辦公室對其進行溫度調整，而不需要人工去實施現場操作，從而節省了大量的人力。

（3）在農作物生長階段，可以利用物聯網實時監測作物生長的環境資訊、養分資訊和作物病蟲害情況。利用相關感測器準確、實時地獲取土壤水分、環境溫溼度、光照等情況，透過實時的資料監測和物定作物的專家經驗相結合，配合控制系統調理作物生長環境，改善作物營養狀態，及時發現作物的病蟲害爆發時期，維持作物最佳生長條件，對作物的生長管理及其為農業提供科學的資料資訊等方面有著非常重要的作用。

（4）在農產品的收穫階段，我們也同樣可以利用物聯網的資訊，把它傳輸階段、使用階段的各種效能進行採集，反饋到前端，從而在種植收穫階段進行更精準的測算。

總而言之，物聯網農業智慧測控系統能大大的提高生產管理效率，節省人工（例如：對於大型農場來說，幾千畝的土地如果用人力來進行澆水施肥，手工加溫，手工捲簾等工作，其工作量相當龐大且難以管理，如果應用了物聯網技術，手動控制也只需點選滑鼠的微小的動作，前後不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣；），而且能非常便捷的為農業各個領域研究等方面提供強大的科學資料理論支援，其作用在當今的高度自動化、智慧化的社會中是不言而諭的。

二、物聯網農業智慧測控系統技術特點：

（1）監控功能系統：根據無線網路獲取的植物實時的生長環境資訊，如透過各個型別的感測器可監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣溼度、光照強度、植物養分含量等引數。其它引數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。資訊收集、負責接收無線感測匯聚節點發來的資料、儲存、顯示和資料管理，實現所有基地測試點資訊的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給使用者，並根據以上各類資訊的反饋對農業園區進行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。

（2）監測功能系統：在農業園區內實現自動資訊檢測與控制，透過配備無線感測節點，太陽能供電系統、資訊採集和資訊路由裝置、配備無線感測傳輸具系統，每個基點配置無線感測節點，每個無線感測節點可監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣溼度、光照強度、植物養分含量等引數。其它引數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。資訊收集、負責接收無線感測匯聚節點發來的資料、儲存、顯示和資料管理，實現所有基地測試點資訊的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給使用者，並根據種植作物的需求提供各種聲光報警資訊和簡訊報警資訊。

（3）實時影象與影片監控功能：農業物聯網的基本概念是實現農業上作物與環境、土壤及肥力間的物物相聯的關係網路，透過多維資訊與多層次處理實現農作物的最佳生長環境調理及施肥管理。但是作為管理農業生產的人員而言，僅僅數值化的物物相聯並不能完全營造作物最佳生長條件。影片與影象監控為物與物之間的關聯提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯網單層資料上看僅僅能看到水分資料偏低。應該灌溉到什麼程度也不能死搬硬套地僅僅根據這一個資料來作決策。因為農業生產環境的不均勻性決定了農業資訊獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術手段上進行突破。影片監控的引用，直觀地反映了農作物生產的實時狀態，引入影片影象與影象處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側面反映出作物生長的整體狀態及營養水平。可以從整體上給農戶提供更加科學的種植決策理論依據。

三、主要監測引數（可按自身的要求任意選擇）：

測定指標：溫度；溼度；光照強度；光合有效輻射；CO2；土壤溫度；土壤水分；土壤PH值；電導（鹽份）；氣壓；風向；風速；雨量等等。

四、專案的需求分析：

（一）、資訊採集子系統

1. 資料採集點 無線發射模組、太陽能電池板、支架、蓄電池

2. 資料採集感測器 溫度感測器、溼度感測器、光照強度感測器、光合有效輻射感測器、CO2感測器 、土壤溫溼度感測器、風向、速、雨量感測器等

3. 資料分析及顯示部分 電腦、軟體、無線接收模組、報警系統

備註：資料採集節點數可根據客戶需求或實際分析確定資料採集節點數（建議以大棚或每塊田地為單位根據實際大小確定每個大棚或田地的節點數量），其中每個節點附帶一個該型別的資料採集感測器，如有感測器及其電腦主機、顯示器的尺寸、特殊精度、數量和品牌等要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按系統的實際情況及其使用者要求作出最佳配置選擇。

（二）、無線控制部分

備註：其中控制櫃具體數量根據控制點的數量而定；變頻器可一拖三（即一個變頻器可公用與三個水泵等裝置），如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按系統的實際情況及其使用者要求作出最佳配置選擇。

（三）、實時影象與監控部分

備註：如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按系統的實際情況及其使用者要求作出最佳配置選擇。

（四）、系統整體功能部分

1、氣象站及聯動棚內各項資料能統計分析，並實時在控制室電腦顯示、分析；

2、監控影象、資料分析等影象同時在多臺液晶屏上顯示；

3、資料及監控影象透過GPRS傳到網路，使用者可在任何有網路的地方檢視，並可根據其使用者許可權進行相應的操作；

4、可遠端控制田間電磁閥，並設定不同的灌溉施肥方案；遠端控制監控攝像頭。以上遠端控制及訪問需要設定不同的許可權，遠端訪問都需要有記錄儲存；

5、收集的資料能設定警戒值，如果超出警戒值可傳送警報到控制室或者手機上，以免發生意外情況；

6、根據使用者需求，若需要和原有的電磁閥、施肥機等裝置進行銜接，在使用者提供原有裝置介面和通訊協議的情況下可進行有效銜接，但是建議儘量不適用原有裝置，以免對以後系統的實施、維護和升級等過程造成困難；

7、能提供充足的升級空間，可滿足後續創新園建設中的監控、資料收集、田間灌溉的提升需求並預留介面，可對現有系統進行大規模的升級；

8、大棚可完成自動灌溉、自動噴藥、自動施肥（液態肥）等功能，且不需人工干預，只需在辦公室進行滑鼠操作便可輕鬆完成上述複雜動作，而且系統可設定自動模式，例如：根據當前自動採集的水分來判定是否需要灌溉等動作，實現系統的自動化；

五、系統設計方案：

A、在辦公室及鋼構房控制室內各安裝一臺液晶顯示器，實時顯示收集的資料及監控畫面，且兩臺顯示器需同步顯示。

B、供電方式：採用兩種供電模式，即市電與太陽能雙電源供電系統，保證裝置在任何氣候環境下都能持續工作。

C、傳輸方式：模式1 無線感測器網路（WSN）

模式2 全球移動通訊系統（GSM）

模式3 無線感測器網路+全球移動通訊系統+網際網路（WSN+GSM+Internet）

模式4 無線感測器網路+噴滴灌或只能作業等控制終端（WSN+作業終端）

模式5 無線感測器網路+WebGIS（WSN+WebGIS）

D、通訊介面：無線自組織網路傳輸協議，串列埠通訊介面等；

E、資料採集傳輸部分軟體的功能：可線上實時連續的採集和記錄監測點位的各項引數情況，可成表格顯示，曲線顯示，柱狀圖顯示，有報警功能，資料可隨時調出檢視。可擴充多達65536個點。可設定各監測點位的報警限值，當出現被監測點位資料異常時可自動發出聲光報警訊號，併發送警報到控制室或者手機上。

六、系統控制部分實施方案：

在控制工程方面，專案採用工業控制技術，嚴格遵循工業控制標準。採用現在已穩定應用於工業控制系統的PLC作為控制核心，採用變頻水泵及其電磁閥等控制對灌溉、施肥實施恆壓、節能、長時間無人值守的自動控制。控制櫃與控制室之間透過無線連線。控制室與控制櫃之間的最大距離在5KM。建議控制櫃安放與室內，最好一起放在控制室內，以便直接根據當前資料進行系統控制。

（1）系統設計：

A 、PLC主控制部分：

B、供水，供肥，噴藥系統：採用國際上先進的變頻控制系統（變頻的優點：自動恆壓輸出，能對電機的過載、發熱、爆管等情況進行自動控制，安全可靠並可延長整個系統的使用壽命），根據現有場地或客戶要求定做。

C、連線系統：需無線大功率遠端通訊系統，中間繼電系統數臺，高壓、防雷系統、過流、過熱、超壓、欠壓保護保護系統，供水，供肥，噴藥系統。

D、其他：在主管道上安裝反饋壓力變送器，以達到及時自動控制管道內水壓。

（2）可達到的功能：

透過採集資訊部分發來的指令可完成自動灌溉、自動施肥、自動噴藥、能遠端控制田間電磁閥，並根據設定不同的灌溉施肥方案進行灌溉施肥（透過電腦手動開啟或關閉閥門的開關來實現，因為本系統沒有不同作物的施肥專家庫）。遠端控制監控攝像頭，可透過GPRS遠端檢視當地情況，但其流暢程度據當地網速情況而定。以上遠端控制及訪問需要設定不同的許可權並要透過輸入密碼來實現，所有的遠端訪問都有記錄儲存。

七、系統總示意圖：

八、其部分專案過程如圖所示：

物聯網在農業中的應用，細化各個農場，可靠性更高，適應性更高，不僅提高了智慧化的應用，又能節能環保，可迴圈使用，進而降低成本、提高效能。可以整合一下幾個方面：

1、 農業資源 土地資源、水資源及生產資料更能被有效的高能排程，達到節能、高效的目的。

2、 農業生態環境 使得生態鏈更豐富，土壤、大氣、水質、氣象更適合人們生產生活。

3、 農業生產過程 更能精耕細作，使用智慧化裝置，實現綠色健康養殖。

4、 農產品和食品安全 可以實現產地環境、產後儲藏加工、物流運輸，整個供應鏈實時查詢。

5、 弄裝備和設施 可實現資訊共享，遠端診斷，服務排程。

前言：對於農業物聯網監控系統來講，我是有過相應的工程經歷的。在之前的工作單位從頭到尾的進行了整個農業園區的物聯網的監控實施，主要一個4000平面的連棟溫室、24個日光溫室的物聯網監控系統，主要包含影片監控、溫度、溼度、光照強調、二氧化碳、氨氣等溫室種植引數。

農業物聯網感測器

物聯網監控系統的核心就是這些感測器了，溫室內的環境因素都是由這些感測器來提供的，包含溫室內空氣的溫度和溼度、土壤的溫度和溼度、溫室內的光照強度、二氧化碳含量、氮氣含量等，這些資料想從大螢幕中看到，都這些不起眼的感測器來完成的。

農業物聯網控制介面

這套農業物聯網系統主要的目的可以檢測到每個溫室內的溫度、溼度、光照情況，還可以透過溫室內的影片監控檢視作物的生長情況和裝置的運作情況。整個溫室內的卷被機、開窗都可以自動的控制，一般還是採用手動控制的，自動控制也是可以的。應為溫室大棚種植環境的控制溫度，大部分還是憑藉經驗，溫度感應器有時候也會出現問題，會造成不必要的麻煩。在電腦端手動的控制也是非常方便的，可以看到裝置的執行情況，有問題及時發現。

智慧溫室的資料終端

上圖為日光溫室內的資料終端，這個終端本身是屬於獨立的，但同時也是受總機的控制。同時包含單獨日光溫室內的灌溉控制、卷被機控制、卷膜器、照明、補光燈等一些的電器裝置都可以單獨的從這個控制櫃（資料終端）來進行控制的。只有棚內的影片監控的控制不能在這裡控制，需要從物聯網控制中心控制，可以控制影片監控的方向。

溫室環境因素顯示效果

現在很多溫室內部都會安裝一個顯示器，主要的用途就是現實溫室內的環境資料。從圖片上可以看出對於溫室內的溫度資料、溼度資料、光照資料、二氧化碳資料顯示，對於溫室的工作人員來講可以隨時檢視。這些資料也可以起到一個參考作用，方便溫室的工作人員對於溫室日常管理。這些資料也可以從資料處理中心檢視到，儲存起來以後可以進行資料的對比。

總結：農業物聯網監控系統在實際的應用中主要以資料的檢測為主，可以用於自動控制。但農業種植模式本身的問題，這些資料在這裡屬於起到參考作用，在實際種植的過程中還是以外認為的操作為主。整個種植行業中雖然很多工是交給機械，但整體的把控成都還是以人為因素為核心的。

下圖：某農業示範園區

後期：現在大部分的農業物聯網系統都是在示範階段，主要在一些農業示範園區中應用。在實際的蔬菜大棚生產溫室中還是非常不容易見到的。在現實中也是這樣存在的，實際應用中並不像宣傳中的那麼神奇。