年4月19日農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)智能監(jiān)控管理系統(tǒng)新文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)智能監(jiān)控管理平臺概述1.1平臺建設(shè)背景隨著信息技術(shù)與傳感器技術(shù)的發(fā)展，示范園區(qū)信息化建設(shè)日益受到人們的重視。科技示范園信息化系統(tǒng)的建設(shè)不但能夠使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)生根本改變，還在很大程度上提高了園區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平，同時也加速了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展的步伐，可有效地推進(jìn)了農(nóng)業(yè)集約經(jīng)營、品牌建設(shè)與科技創(chuàng)新。為了更大程度的發(fā)揮高科技示范園區(qū)的帶頭作用，科技示范園區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)勢在必行。當(dāng)前，日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家已率先利用現(xiàn)代化的信息通訊手段，實(shí)施現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，建立了完善的農(nóng)業(yè)信息體系，為其各自國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。中國現(xiàn)代化園區(qū)建設(shè)尚處于起步階段，建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)還不成熟，科技示范園區(qū)的建設(shè)主要存在以下問題：（1）科技園區(qū)基礎(chǔ)信息不能及時獲取，管理手段具有滯后性的特點(diǎn)；（2）科技示范園形成信息孤島，給信息的共享帶來很大難度；（3）沒有整體的信息化管理平臺，浪費(fèi)人力、財力；（4）不能有效的達(dá)到科技示范、推廣的作用；針對農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)信息化的發(fā)展瓶頸，沈陽巍圖科技結(jié)合多年從事農(nóng)業(yè)信息化研究的經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)際出發(fā)研發(fā)了“農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)全面信息智能監(jiān)控管理平臺”，該平臺以布設(shè)在田間的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，結(jié)合農(nóng)業(yè)專家知識庫系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)環(huán)境信息、土壤信息、作物長勢等信息的實(shí)時監(jiān)測，同時可根據(jù)預(yù)定條件，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)整體信息的調(diào)控。1.2平臺建設(shè)意義該平臺的建設(shè)可為農(nóng)業(yè)科研、開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化提供前沿陣地和示范樣板，向全省乃至全國集中展示優(yōu)良品種、高效種植、工廠化生產(chǎn)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，加快農(nóng)村產(chǎn)業(yè)調(diào)整，形成具有地方特色的設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、外向型農(nóng)業(yè)，創(chuàng)出自己的品牌，拿出“拳頭”產(chǎn)品，進(jìn)而大幅度提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。平臺建設(shè)的意義在于：（1）經(jīng)過系統(tǒng)的建設(shè)，研究與示范持續(xù)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的科學(xué)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力；（2）經(jīng)過系統(tǒng)的建設(shè)，研究示范農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化增值，推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)高效；（3）經(jīng)過系統(tǒng)的建設(shè)，更好地實(shí)現(xiàn)立體農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)等高科技農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)科技含量；（4）經(jīng)過系統(tǒng)的建設(shè)，使效益農(nóng)業(yè)與觀光農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)效益與園區(qū)文明建設(shè)的“雙贏”。平臺建設(shè)為了充分發(fā)揮科技示范園區(qū)的功能特性，更好的推動當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)，XX農(nóng)科院決定建立一套農(nóng)業(yè)高科技園區(qū)智能監(jiān)控平臺。2.1平臺建設(shè)要求為了達(dá)到科研、示范、推廣的目的，該平臺的建設(shè)應(yīng)該滿足以下要求：1、氣象信息監(jiān)測：該平臺應(yīng)實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)氣象環(huán)境信息的監(jiān)測，監(jiān)測的信息包括空氣濕度、空氣溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、蒸發(fā)、土壤溫度、土壤濕度、光照等九個要素。2、作物長勢監(jiān)測：可實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)作物長勢的實(shí)時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、遠(yuǎn)程上傳等，可對作物的發(fā)病情況進(jìn)行實(shí)時記錄。3、果樹單株精準(zhǔn)灌溉：可實(shí)現(xiàn)4棵果樹的單株精準(zhǔn)灌溉控制，需實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及本地控制兩種方式，可實(shí)時監(jiān)測果樹生長的土壤環(huán)境。4、水產(chǎn)養(yǎng)殖信息監(jiān)測：可實(shí)現(xiàn)魚塘內(nèi)魚類生長各個因子的監(jiān)測，包括：水位、水溫、生化需氧量（COD）、化學(xué)需氧量（BOD）、溶解氧含量、水質(zhì)PH、含鹽量；5、畜牧養(yǎng)殖信息監(jiān)測：可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖設(shè)施內(nèi)動物生長各因子的監(jiān)測，包括：空氣溫度、空氣濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)等；6、展示平臺建設(shè)：為了更好的實(shí)現(xiàn)園區(qū)管理，為方案決策的制定提供便利，平臺建設(shè)應(yīng)包括3X4M電視墻，用于信息的實(shí)時展示、預(yù)警發(fā)布、會議商討等；2.2平臺整體建構(gòu)為達(dá)到平臺建設(shè)的要求，巍圖科技從園區(qū)實(shí)際情況出發(fā)、結(jié)合多年從事設(shè)施農(nóng)業(yè)研究的經(jīng)驗(yàn)，建立了”高科技園區(qū)智能監(jiān)控管理平臺”，該平臺主要包括氣象信息監(jiān)測模塊、作物長勢監(jiān)測模塊、果樹單株精準(zhǔn)灌溉模塊、水產(chǎn)養(yǎng)殖信息監(jiān)測模塊、畜牧養(yǎng)殖信息監(jiān)測模塊。平臺建設(shè)的整體框架圖如下：高科技園區(qū)智能監(jiān)控平臺高科技園區(qū)智能監(jiān)控平臺水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測模塊作物長勢監(jiān)測模塊畜牧養(yǎng)殖監(jiān)測模塊展示平臺建設(shè)果樹精準(zhǔn)灌溉模塊氣象信息監(jiān)測模塊水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測模塊作物長勢監(jiān)測模塊畜牧養(yǎng)殖監(jiān)測模塊展示平臺建設(shè)果樹精準(zhǔn)灌溉模塊氣象信息監(jiān)測模塊2.3平臺建設(shè)各功能模塊具體功能及建設(shè)如下：2.3.1氣象信息監(jiān)測模塊用于實(shí)現(xiàn)該風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、雨量、太陽輻射、蒸發(fā)等常規(guī)氣象要素。為了實(shí)現(xiàn)該功能，平臺建設(shè)需建立智能氣象站一臺，該氣象站的應(yīng)具備以下特點(diǎn)如下：1.測量精度高，無須人工參與；2.數(shù)據(jù)采集密度可設(shè)置，從1秒~365天可隨意設(shè)置；3.通訊方式靈活，用微機(jī)下載監(jiān)測數(shù)據(jù)；4.節(jié)能設(shè)計，支持太陽能板供電，適于野外作業(yè)；5.可擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能，配無線通訊器經(jīng)過GPRS網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離或異地遙測數(shù)據(jù)。為此，該平臺建設(shè)中我們選用巍圖科技生產(chǎn)的WITU-WS(1)氣象站，其主要的配置清單如下：項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位備注氣象站傳感器系列土壤水分傳感器1個土壤體積含水量土壤溫度傳感器1個土壤溫度空氣溫濕度傳感器1個空氣溫濕度風(fēng)向傳感器1個風(fēng)向傳感器1個光照傳感器1個蒸發(fā)傳感器1個液面蒸發(fā)雨量傳感器1個持續(xù)降雨量數(shù)據(jù)采集控制器DMG-1采集控制模塊1個采集控制模塊無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個數(shù)據(jù)的無線傳輸無線傳輸軟件系統(tǒng)1套數(shù)據(jù)線————太陽能供電系統(tǒng)太陽能板（帶支架）1個供電系統(tǒng)控制器1個電瓶2塊氣象站支架支架及固定設(shè)備1個避雷裝置1個2.3.2作物長勢監(jiān)測模塊用于觀測栽培對象即實(shí)驗(yàn)植株實(shí)時狀況及局部病蟲害發(fā)生、發(fā)展的情況。為了實(shí)現(xiàn)該功能，平臺建設(shè)過程中在需在園區(qū)內(nèi)布設(shè)10臺視頻攝像頭，經(jīng)過無線方式，接入監(jiān)控平臺，系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：主要使用的設(shè)備有：項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位備注監(jiān)控部分視頻攝像頭10臺帶云臺可變焦傳輸部分無線網(wǎng)橋10對數(shù)據(jù)的無線傳輸配件安裝支架10套電源線若干米2.3.3水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測模塊該功能模塊基于公共網(wǎng)絡(luò)、以高精度的傳感器及執(zhí)行設(shè)備為基礎(chǔ)，遵循分布式架構(gòu)、集中管理的原則，實(shí)現(xiàn)了魚塘養(yǎng)殖中環(huán)境因子（水位、水溫、生化需氧量（COD）、化學(xué)需氧量（BOD）、溶解氧含量、水質(zhì)PH、含鹽量）的實(shí)時監(jiān)測，具有建設(shè)成本低、擴(kuò)展性好、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。畜產(chǎn)養(yǎng)殖只要使用的硬件設(shè)施如下：項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位備注傳感器部分空氣溫濕度傳感器1個空氣溫濕度光照傳感器1個水位傳感器1個水溫傳感器1個PH傳感器1個電導(dǎo)率傳感器1個BOD傳感器1個COD傳感器1個數(shù)據(jù)采集控制器數(shù)據(jù)采集控制模塊2個DMG-1數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個MSG-2無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個數(shù)據(jù)的無線傳輸無線傳輸軟件系統(tǒng)1套數(shù)據(jù)線————安裝配件支架及固定設(shè)備1個避雷裝置1個2.3.4畜牧養(yǎng)殖監(jiān)測模塊該系統(tǒng)的建設(shè)以公共網(wǎng)絡(luò)及高精度傳感器為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃化養(yǎng)殖設(shè)施內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，為應(yīng)對措施和執(zhí)行命令的下達(dá)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。主要使用的硬件設(shè)施如下：項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位備注傳感器部分空氣溫濕度傳感器1個二氧化碳傳感器1個氨氣傳感器1個光照傳感器1個數(shù)據(jù)采集控制器數(shù)據(jù)采集控制模塊1個DMG-1數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個MSG-2無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個數(shù)據(jù)的無線傳輸無線傳輸軟件系統(tǒng)1套數(shù)據(jù)線————太陽能供電系統(tǒng)太陽能板（帶支架）1個供電系統(tǒng)控制器1個電瓶2塊配件支架及固定設(shè)備1個避雷裝置1個2.3.5果園智能化精準(zhǔn)管理模塊系統(tǒng)經(jīng)過對單株果樹的精準(zhǔn)管理，從而實(shí)現(xiàn)整個果園的智能化精準(zhǔn)管理，實(shí)現(xiàn)果園效益的最大化。圖10果園智能化精準(zhǔn)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該模塊可實(shí)現(xiàn)以下功能控制功能：軟件可按控制邏輯圖完成各項(xiàng)控制中工作。監(jiān)視功能：在正常的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，能監(jiān)測各個控制部件的工作狀態(tài)，并顯示在屏幕上。手控功能：當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)出故障不能發(fā)出正常指令時，操作人員可經(jīng)過主控計算機(jī)手工控制各控制部件的工作狀態(tài)。統(tǒng)計功能：能統(tǒng)計出每棵果樹的用水用肥量及過程曲線。參數(shù)設(shè)定：對果樹生長所需要的含水量上下限、土壤電導(dǎo)率上限、主管道電導(dǎo)率、主管道pH值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。如果可能，則對整個果樹生育周期中的城需肥指標(biāo)、年周期中的需水指標(biāo)、年周期需肥指標(biāo)等進(jìn)行設(shè)定。該系統(tǒng)的使用，能夠?yàn)楣麡涮峁┮粋€理想的土壤環(huán)境，并能起到減輕人的勞動強(qiáng)度、提高設(shè)備利用率、改進(jìn)土壤質(zhì)地、減少病蟲害、增加作物產(chǎn)量，提高作物品質(zhì)等作用。主要使用設(shè)備如下：項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位備注灌溉裝灌土壤水分傳感器4個PH傳感器4個單株灌溉控制器4套數(shù)據(jù)采集控制器485HUB1個數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個MSG-2無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個數(shù)據(jù)的無線傳輸無線傳輸軟件系統(tǒng)1套數(shù)據(jù)線————供電系統(tǒng)開關(guān)電源1個供電系統(tǒng)配套設(shè)施電磁閥4個避雷裝置1個2.4平臺建設(shè)總體預(yù)算平臺建設(shè)的總體預(yù)算如下：序號功能模塊項(xiàng)目配件名稱數(shù)量單位單價1氣象監(jiān)測氣象站智能氣象站1套350002作物長勢監(jiān)測模塊監(jiān)控部分視頻攝像頭10臺23003傳輸部分無線網(wǎng)橋10對4配件安裝支架10套10505電源線若干米6水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測模塊傳感器部分空氣溫濕度傳感器1個12657光照傳感器1個14008水位傳感器1個12009水溫傳感器1個35010PH傳感器1個65011電導(dǎo)率傳感器1個90012BOD傳感器1個240013溶解氧傳感器1個220014數(shù)據(jù)采集控制器數(shù)據(jù)采集控制模塊2個253015數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個600016無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個132017供電系統(tǒng)太陽能供電系統(tǒng)1套17安裝配件支架及固定設(shè)備1個185018避雷裝置1個19畜牧養(yǎng)殖信息監(jiān)測模塊傳感器部分空氣溫濕度傳感器1個126520二氧化碳傳感器1個260021氨氣傳感器1個186022光照傳感器1個140023數(shù)據(jù)采集控制器數(shù)據(jù)采集控制模塊1個253024數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個600025無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個132026供電系統(tǒng)太陽能供電系統(tǒng)1套27配件支架及固定設(shè)備1個185028避雷裝置1個29果樹精準(zhǔn)灌溉模塊灌溉裝灌土壤水分傳感器4個143030PH傳感器4個65031單株灌溉控制器4套32數(shù)據(jù)采集控制器485HUB1個38033數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊1個600034無線傳輸系統(tǒng)無線傳輸模塊1個132035供電系統(tǒng)開關(guān)電源1個18036配套設(shè)施電磁閥4個35037展示平臺軟件系統(tǒng)智能監(jiān)控平臺1套5000038電視墻3X4m1套小計19152039其它安裝調(diào)試費(fèi)8000合計199520注：紅色部分未計入總價系統(tǒng)創(chuàng)新性1、視角上的創(chuàng)新本系統(tǒng)站在一個全局管理者的角度對整個農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行管理，范圍包括園區(qū)內(nèi)的各個區(qū)域。生產(chǎn)管理者能夠憑借本系統(tǒng)更科學(xué)、有效地完成園區(qū)管理工作。2、管理模式的創(chuàng)新一個農(nóng)業(yè)園區(qū)的管理模式、目標(biāo)，以及與市場經(jīng)濟(jì)的結(jié)合程度是其能否成功運(yùn)營與發(fā)展的關(guān)鍵。中國的農(nóng)業(yè)園區(qū)從土地審批、園區(qū)規(guī)劃建設(shè)到招商引資都由政府出面，園區(qū)管理中普遍存在分工不明確，責(zé)任分級不能到個人等缺點(diǎn)。引入本系統(tǒng)，能夠在權(quán)限、職責(zé)設(shè)置上，直接把任務(wù)、生產(chǎn)區(qū)域、作業(yè)范圍等直接下發(fā)到個人，并能夠經(jīng)過歷史信息查詢，明確得出個人操作信息，從而在源頭上解決了園區(qū)管理責(zé)任問題。同時系統(tǒng)結(jié)合農(nóng)業(yè)專家知識庫系統(tǒng)，經(jīng)過對有效環(huán)境相關(guān)信息的監(jiān)測，經(jīng)過軟件的分析，直接得出適合各種作物、畜舍、魚塘等的科學(xué)操作方案。從而使每一位農(nóng)業(yè)園區(qū)管理人員，都成為實(shí)際管理中的農(nóng)業(yè)專家。經(jīng)過本系統(tǒng)出產(chǎn)的畜產(chǎn)品、高檔農(nóng)作物，都能夠經(jīng)過建立個體識別系統(tǒng)，從而在食品安全、產(chǎn)品追蹤溯源領(lǐng)域得到廣大客戶的認(rèn)可，在綠色農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有新的發(fā)展和突破。3、技術(shù)上的創(chuàng)新（1）作物精灌溉控制技術(shù)模式作物需水量與需水規(guī)律一直是世界上現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的重點(diǎn)，近年來，國內(nèi)著重研究了不同節(jié)水灌溉條件下主要大田作物的需水指標(biāo)和需水量估算模型，并結(jié)合DEM和GIS技術(shù)，分析了作物需水的時空尺度特征，取得了一些成果。在作物需水規(guī)律基礎(chǔ)上，需要設(shè)計一種合理的灌溉制度才能滿足作物不同生育階段對水分的需求。20世紀(jì)60年代美國等發(fā)達(dá)國家提出了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)用水問題，并提出了節(jié)水灌溉的概念，以探詢水量與產(chǎn)量的關(guān)系并給出規(guī)劃模型，設(shè)計不同供水條件下農(nóng)作物的最優(yōu)灌溉制度。當(dāng)一個灌區(qū)內(nèi)種植多種作物時，如何在一定水資源條件下，合理安排作物的種植結(jié)構(gòu)，將有限的水資源分配到各作物之間，使全灌區(qū)獲得最大效益，也是當(dāng)前作物節(jié)水灌溉制度研究的重大課題之一。本項(xiàng)目根據(jù)作物生長的實(shí)際情況，制定了定時灌溉、定量灌溉、智能灌溉和ET0灌溉模式，屬于國內(nèi)領(lǐng)先國際先進(jìn)水平。（2）智能監(jiān)控技術(shù)該技術(shù)基于公共網(wǎng)絡(luò)、以高精度的傳感器及執(zhí)行設(shè)備為基礎(chǔ)，遵循分布式架構(gòu)、集中管理的原則，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境因子的實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程智能調(diào)控，具有建設(shè)成本低、擴(kuò)展性好、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；（3）果樹智能控制技術(shù)本套技術(shù)能夠模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、CO2濃度等，以適應(yīng)不同生物生長繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，精確的測量氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)；4、理念上的創(chuàng)新（1）鼓勵產(chǎn)學(xué)研結(jié)合首先，本系統(tǒng)中使用的各種監(jiān)測設(shè)備，在性能指標(biāo)上，完全能夠滿足研究部門的用戶需求；其次，本系統(tǒng)積累的各種歷史