現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園農(nóng)業(yè)智能數(shù)字一體

化基地建設(shè)項目

實施方案

農(nóng)業(yè)有限公司

目錄

第一章總論...............................................2

L1項目概況..........................................2

1.2編制依據(jù).........................................3

第二章項目建設(shè)背景及必要性...............................5

2.1項目背景.........................................5

2.2項目建設(shè)的必要性.................................6

第三章基本情況...........................................9

3.1項目單位概況......................................9

3.2建設(shè)優(yōu)勢.......................錯誤!未定義書簽。

3.3園區(qū)建設(shè)概況....................錯誤!未定義書簽。

3.4現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施狀況...............錯誤!未定義書簽。

第四章建設(shè)方案...........................................9

4.1建設(shè)規(guī)模.........................................9

4.2項目構(gòu)成........................................10

4.3分年度實施計劃..................................10

4.4建設(shè)方案........................................10

第五章工程估算及資金使用計劃............................46

5.1工程投資估算....................................46

5.2投資估算.........................................47

5.3資金來源.........................................47

5.4資金使用計劃.....................................47

第六章項目組織管理與實施進度...........................47

6.1項目實施組織管理.................................47

6.2項目建成后運行組織管理...........................50

6.3項目可持續(xù)運行保障措施...........................52

6.4項目進度........................................53

6.5招投標管理......................................54

第七章效益分析..........................................57

7.1經(jīng)濟效益分析....................................57

7.2生態(tài)效益分析....................................57

7.3社會效益分析....................................57

第八章風(fēng)險評價..........................................60

8.1政策風(fēng)險........................................60

8.2資金風(fēng)險........................................60

8.3技術(shù)風(fēng)險........................................60

8.4管理風(fēng)險........................................61

第九章保障措施..........................................62

9.1強化組織領(lǐng)導(dǎo)，層層落實責任......................62

9.2培訓(xùn)技術(shù)人員，加強技術(shù)保障......................62

9.3加強財務(wù)管理，保證資金供應(yīng).....................62

9.4堅持以人為本，保障安全生產(chǎn)......................62

9.5健全監(jiān)管體系，落實項目運維.............................................62

第一章總論

1.1項目概況

LL1項目名稱

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園農(nóng)業(yè)智能數(shù)字一體化基地建設(shè)項目

1.1.2建設(shè)單位

農(nóng)業(yè)有限公司

1.1.3主管單位

農(nóng)業(yè)農(nóng)村局

1.L4項目性質(zhì)

提升改造

1.1.5建設(shè)地點

鄉(xiāng)

1.1.6建設(shè)周期

1年

1.1.7建設(shè)目標

利用三年時間，建設(shè)種、養(yǎng)、加結(jié)合并具有休閑觀光功能的智能

數(shù)字一體化示范園區(qū)，提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展科技水平，全面創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)

發(fā)展模式，走科學(xué)化、集約化、生態(tài)化、效益化農(nóng)業(yè)發(fā)展新路子，促

進區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。園區(qū)的農(nóng)作物生產(chǎn)完全按照國家規(guī)定的無公

害標準嚴格執(zhí)行，養(yǎng)殖采用引進良種，統(tǒng)寸支術(shù)指導(dǎo)和防疫，實行科

學(xué)化、規(guī)范化養(yǎng)殖，確保產(chǎn)品質(zhì)量達到無公害、綠色食品標準，確保

質(zhì)量安全，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和農(nóng)民收入。

1.1.8建設(shè)內(nèi)容

本項目按照“設(shè)施現(xiàn)代化、設(shè)備智能化、技術(shù)標準化、工藝流程

2

化、管理科學(xué)化''的要求，依托項目區(qū)資源環(huán)境優(yōu)勢，以推進現(xiàn)代農(nóng)

業(yè)建設(shè)為目標，以農(nóng)業(yè)高新技術(shù)為依托，建設(shè)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，

通過標準化設(shè)施果蔬生產(chǎn)基地建設(shè)，引進、試驗、示范、展示及推廣

設(shè)施果蔬新品種；通過建綜合管理服務(wù)區(qū)，將蔬菜、果品貯藏、檢測、

加工、批發(fā)、交易、配送等多種經(jīng)營方式聯(lián)合起來，建立完善的產(chǎn)業(yè)

鏈條；通過標準化養(yǎng)殖示范區(qū)，為農(nóng)業(yè)種植基地提供優(yōu)質(zhì)有機肥源，

發(fā)展“畜一沼一菜、果”的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，形成循環(huán)農(nóng)一業(yè)；通過農(nóng)

業(yè)休閑體驗區(qū)建設(shè)，以農(nóng)業(yè)科技化、健康化、特色化、產(chǎn)業(yè)化吸引投

資者與觀光者，更用旅游的放心化、多元化、獨特化不斷推動農(nóng)業(yè)園

的示范化、科技化，使農(nóng)業(yè)與旅游業(yè)最大限度地融合，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)旅游

經(jīng)濟向區(qū)域化布局、專業(yè)化生產(chǎn)、一體化經(jīng)營、社會化服務(wù)的方向發(fā)

展。最終將示范園建設(shè)成為集試驗、示范、推廣、生產(chǎn)、加工、銷售、

經(jīng)營、休閑觀光為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)。本項目建設(shè)內(nèi)容包括以

下四部分內(nèi)容：

(1)建設(shè)30()座智能數(shù)字一體化溫室大棚。

(2)建設(shè)13000平方米智慧工廠

(3)建設(shè)10000畝菊芋種植基地。

(4)建設(shè)年出欄育肥羊20000頭現(xiàn)代化養(yǎng)殖場及500畝水產(chǎn)養(yǎng)

殖基地。

1.1.9投資規(guī)模及資金構(gòu)成

項目總投資10880萬元。

1.2編制依據(jù)

(1)《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃(2019—2025年)》

(2)《全國鄉(xiāng)村產(chǎn).業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020—2025年)》

3

（3）《關(guān)于擴大農(nóng)業(yè)農(nóng)村有效投資加快補上“三農(nóng)”領(lǐng)域突出短

板的意見》

（4）《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進重要產(chǎn)品追溯體系建設(shè)的意

見》

（5）《農(nóng)業(yè)部關(guān)于推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)發(fā)展的實施意見》

（6）農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《農(nóng)業(yè)建設(shè)項目投費估算內(nèi)容與方法》

（7）國家計委頒發(fā)的《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》（2006

版）；

（8）國家關(guān)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范項目建設(shè)的文件；

（9）國家計委和建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)的《建設(shè)項目經(jīng)濟評價與參數(shù)》：

（10）項目承擔單位提供的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及技術(shù)資料

4

第二章項目建設(shè)背景及必要性

2.1項目背景

數(shù)字農(nóng)業(yè)是將信息作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，用現(xiàn)代信息技術(shù)對農(nóng)業(yè)對

象、環(huán)境和全過程進行可視化表達、數(shù)字化設(shè)計、信息化管理的現(xiàn)代

農(nóng)業(yè)。數(shù)字農(nóng)業(yè)使信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效融合，對改造傳

統(tǒng)農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式具有重要意義。

世界主要發(fā)達國家都將數(shù)字農(nóng)業(yè)作為戰(zhàn)略重點和優(yōu)先發(fā)展方向，

相繼出臺了“大數(shù)捱研究和發(fā)展計劃”“農(nóng)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略”和“農(nóng)業(yè)發(fā)展

4.0框架”等戰(zhàn)略，構(gòu)筑新一輪產(chǎn)業(yè)革命新優(yōu)勢。從國內(nèi)看，黨中央、

國務(wù)院高度重視網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作，大力推進數(shù)字中國建設(shè)，實

施數(shù)字鄉(xiāng)村戰(zhàn)略，加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進程，為發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村提供

了有力的政策保障。

同時.，信息化與新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化同步發(fā)展,

城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝加快彌合，數(shù)字技術(shù)的普惠效應(yīng)有效釋放，為數(shù)字農(nóng)業(yè)

農(nóng)村發(fā)展提供了強大動力。我國農(nóng)業(yè)進入高質(zhì)量發(fā)展新階段，鄉(xiāng)村振

興戰(zhàn)略深入實施，農(nóng)業(yè)農(nóng)村加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化發(fā)展結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換

增長動力，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營、管理服務(wù)數(shù)字化提供廣闊的空間。

目前企業(yè)農(nóng)場的信息化基礎(chǔ)設(shè)施還比較薄弱，與企業(yè)的整體規(guī)劃

和定位不匹配，專門機構(gòu)和專職人員不健全，現(xiàn)有的企業(yè)門戶網(wǎng)缺乏

農(nóng)業(yè)信息化綜合服務(wù)等方面的功能，難以跟上國內(nèi)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展

的步伐，還需要高站位、高標準、深立意、高速度的進行加強。為進

一步凸顯農(nóng)業(yè)有限公司的技術(shù)集聚、產(chǎn)業(yè)融合和推廣示范的功能定

位，提高企業(yè)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化管理服務(wù)水平，加快企業(yè)農(nóng)業(yè)信息

化應(yīng)用體系的建設(shè)步伐，將集成應(yīng)用移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、3S、云計算、

5

大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，按照規(guī)模化、集約化、標準化、產(chǎn)業(yè)化

的發(fā)展方向，充分應(yīng)用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，有步驟、有秩序地開展數(shù)

字農(nóng)業(yè)技術(shù)和應(yīng)用，實現(xiàn)信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的和諧互動和融合提

升，推動現(xiàn)代信息化農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，提出了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

示范園農(nóng)業(yè)智能數(shù)字一體化基地建設(shè)項目。

2.2項目建設(shè)的必要性

(1)是加速推進區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的需要

推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)，發(fā)展生產(chǎn)是經(jīng)濟建設(shè)的產(chǎn)業(yè)支撐。農(nóng)業(yè)經(jīng)

濟是區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的重要組成部分，并在信息技術(shù)的推動下貢獻

率日漸提高。農(nóng)業(yè)有限公司將現(xiàn)代信息技術(shù)集成應(yīng)用到農(nóng)場的生產(chǎn)

管理和信息服務(wù)中去，探索實現(xiàn)農(nóng)業(yè)要素投入集約化、生產(chǎn)手段科技

化和產(chǎn)業(yè)經(jīng)營多元化的現(xiàn)代農(nóng)場新模式，不僅能提升區(qū)域農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

水平，優(yōu)化農(nóng)場生態(tài)環(huán)境，同時也推動產(chǎn)業(yè)集聚，帶動農(nóng)民增收，加

速推進地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，為打造現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)提供有力

支撐。

(2)是推進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進一二三產(chǎn)融合發(fā)展的需要

推進農(nóng)村一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展是主動適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)的

重大戰(zhàn)略舉措，也是加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的重大創(chuàng)新思維。農(nóng)業(yè)產(chǎn)

業(yè)化融合發(fā)展是扭轉(zhuǎn)農(nóng)業(yè)弱質(zhì)低效局面的根本出路，有利于解決農(nóng)業(yè)

社會效益高與經(jīng)濟效益低之間的矛盾，提高農(nóng)業(yè)比較效益，增加農(nóng)民

收入。

(3)是全力推進企業(yè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求

推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是農(nóng)業(yè)有限公司的重要功能定位之一，通

過信息化應(yīng)用體系的建設(shè)，面向企業(yè)種植.業(yè)、加工業(yè)、服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)

6

設(shè)計并應(yīng)用相應(yīng)的信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，集成應(yīng)用信息技術(shù)優(yōu)化業(yè)務(wù)管理

的工作流程，建立統(tǒng)一規(guī)范的信息采集和交互共享標準，將信息技術(shù)

融合成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推動力，增強主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的信息化和標準化水

平，并通過信息化手段將質(zhì)量安全監(jiān)管和商務(wù)營銷管理理念貫穿產(chǎn)業(yè)

全鏈條，建立健全“操作有規(guī)程、產(chǎn)品有標識、市場有監(jiān)管、質(zhì)量可

追溯''的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管模式，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，壯大

企業(yè)規(guī)模，樹立安全誠信農(nóng)產(chǎn)品市場品牌，拓寬農(nóng)產(chǎn)品營銷渠道，推

動產(chǎn)業(yè)良性快速發(fā)展。

（4）是企業(yè)提質(zhì)增效和示范推廣的需要

通過數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中新品利J新技術(shù)、新思路、新知識的應(yīng)

用和示范，將產(chǎn)生巨大的輻射帶動效應(yīng)，帶動周邊農(nóng)民積極應(yīng)用新品

種、新技術(shù)，提高土地的產(chǎn)出率，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，進一步通過

企業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和示范推廣，為周邊農(nóng)戶提供良好的技術(shù)服務(wù)，將不

斷提供和增加新的就業(yè)崗位，提高就業(yè)率，都將讓農(nóng)戶得到實惠，從

而更加充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的示范帶動效能。

（5）是全面提升企業(yè)綜合管理和信息服務(wù)能力的需要

立足企業(yè)功能定位和發(fā)展規(guī)劃目標，在現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)之上，

通過進一步加強信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善信息化應(yīng)用體系，面向企

業(yè)生產(chǎn)管理和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和信息交互機

制，對企業(yè)的信息資源加以充分整合和利用，利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)

對農(nóng)場內(nèi)自然資源和社會經(jīng)濟資源的完全掌握和全面管理，建立科學(xué)

的生產(chǎn)管理評價體系，為企業(yè)調(diào)整主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)過程管理和資

源合理調(diào)配提供決策依據(jù)，全面提升企業(yè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的信息化管理水平

和標準化生產(chǎn)程度。止匕外，通過PC客戶端和手機APP等方式建立面

7

向企業(yè)內(nèi)外生產(chǎn)經(jīng)營管理群體的多元化信息服務(wù)通道，面向管理者、

生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費者乃至社會公眾提供實用技術(shù)、市場信息和政

策信息等多重資訊，完善網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)體系，提升企業(yè)的農(nóng)業(yè)綜合信

息服務(wù)能力。

8

第三章基本情況

3.1項目單位概況

3.L1項目建設(shè)單位

農(nóng)業(yè)有限公司

3.1.2單位性質(zhì)

私營企業(yè)

第四章建設(shè)方案

4.1建設(shè)規(guī)模

本項目按照“設(shè)施現(xiàn)代化、設(shè)備智能化、技術(shù)標準化、工藝流程

化、管理科學(xué)化”的要求，依托項目區(qū)資源環(huán)境優(yōu)勢，以推進現(xiàn)代農(nóng)

業(yè)建設(shè)為目標，以農(nóng)業(yè)高新技術(shù)為依托，建設(shè)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，

通過標準化設(shè)施果蔬生產(chǎn)基地建設(shè)，引進、試驗、示范、展示及推廣

設(shè)施果蔬新品種；通過建綜合管理服務(wù)區(qū)，將蔬菜、果品貯藏、檢測、

加工、批發(fā)、交易、配送等多種經(jīng)營方式聯(lián)合起來，建立完善的產(chǎn)業(yè)

鏈條；通過標準化養(yǎng)殖示范區(qū)，為農(nóng)業(yè)種植基地提供優(yōu)質(zhì)有機肥源，

發(fā)展“畜一沼一菜、果”的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，形成循環(huán)農(nóng)業(yè)；通過

農(nóng)業(yè)休閑體驗區(qū)建設(shè)，以農(nóng)業(yè)科技化、健康化、特色化、產(chǎn)業(yè)化吸引

投資者與觀光者，更用旅游的放心化、多元化、獨特化不斷推動農(nóng)'業(yè)

園的示范化、科技化，使農(nóng)業(yè)與旅游業(yè)最大限度地融合，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)旅

游經(jīng)濟向區(qū)域化布局、專業(yè)化生產(chǎn)、一體化經(jīng)營、社會化服務(wù)的方向

發(fā)展。最終將示范園建設(shè)成為集試驗、示范、推廣、生產(chǎn)、加工、銷

售、經(jīng)營、休閑觀光為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

項目主要分四個板塊

1.數(shù)字化智慧溫室大棚

9

2.數(shù)字化智慧工廠

3.高標準種植基地

4.高標準養(yǎng)殖基地

4.2項目構(gòu)成

本項目根據(jù)資金籌措實際，結(jié)合國家批復(fù)的建設(shè)規(guī)劃，建設(shè)內(nèi)容

僅包括內(nèi)容板塊建設(shè)。因此本次項目研究對項目總圖的布置僅為建議

方案。建議下階段設(shè)計工作根據(jù)項目所在地建設(shè)資金籌措能力及當?shù)?/p>

城鄉(xiāng)規(guī)劃部門的規(guī)劃條件要求執(zhí)行。

表4-1建設(shè)指標表

序號建設(shè)類別指標值

1數(shù)字化智慧溫室大棚300座

2數(shù)字化智慧工廠13000而

3高標準種植基地1()(X)0畝

4高標準養(yǎng)殖基地年出欄育把羊20000只、水產(chǎn)養(yǎng)殖500而

4.3分年度實施計劃

表4—2分年度實施計劃表

序號建設(shè)類別實施年份投機計劃（萬元）

1數(shù)字化智慧溫室大棚2023年600

2數(shù)字化智慧工廠2023年1300

3高標準種植基地2024年2700

4高標準養(yǎng)殖基地2024年、2025年5100

4.4建設(shè)方案

4.4.1智慧溫室大棚

1.總體構(gòu)架

數(shù)字農(nóng)業(yè)總體結(jié)構(gòu)分為農(nóng)情采集控制層、通訊傳輸層、基礎(chǔ)平臺

層和應(yīng)用平臺四個層次，如圖所示。

10

左攵

技■衣業(yè)農(nóng)產(chǎn)品安全長生產(chǎn)總

應(yīng)用系統(tǒng)B、

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［（水體木?:Z9汽、含復(fù)9場出單后、M.ha（農(nóng)產(chǎn)8（X費收入（1衣機.疑、訕（、位置.有■、件?類型）?

農(nóng)情采集控制層：是數(shù)字農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)傳感、控制、采集層，系

通過自動化農(nóng)情采集站、環(huán)境采集、養(yǎng)殖信息采集、農(nóng)機信息采集、

無線灌溉控制站、無線首部控制站、作物長勢、土壤營養(yǎng)、土壤埼情

等數(shù)據(jù)并通過自組織無線網(wǎng)絡(luò)通訊匯集到無線網(wǎng)關(guān)，傳輸?shù)綌?shù)字農(nóng)業(yè)

監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫。采集層還包含人工錄入的農(nóng)資投入數(shù)據(jù)、田間管理

數(shù)據(jù)、土肥及植物營養(yǎng)儀器測試數(shù)據(jù)?、植物病害診斷儀分析數(shù)據(jù)等。

通訊傳輸層：現(xiàn)地物聯(lián)網(wǎng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)匯集各個物聯(lián)網(wǎng)傳感采

集節(jié)點的數(shù)據(jù)，發(fā)送到田間網(wǎng)管。田間網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)

的通信轉(zhuǎn)換連接，并連接智慧農(nóng)業(yè)云平臺的控制、管理應(yīng)用系統(tǒng)與遍

布在田間的無線傳感節(jié)點實現(xiàn)測、控、采、傳的信息通訊。

11

基礎(chǔ)平臺層：指支撐數(shù)字農(nóng)業(yè)云平臺的基礎(chǔ)設(shè)施層，它包含監(jiān)控

中心網(wǎng)絡(luò)硬件、系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、應(yīng)用中間件、數(shù)據(jù)庫、數(shù)

據(jù)倉庫、GIS系統(tǒng)以及實現(xiàn)互聯(lián)互通的物聯(lián)網(wǎng)標準體系、運行管理保

證服務(wù)體系等。

應(yīng)用平臺層：應(yīng)用平臺層是數(shù)字慧農(nóng)業(yè)的大腦核心層，它實現(xiàn)人

與物聯(lián)網(wǎng)智慧節(jié)點的交互。通過應(yīng)用平臺的專家決策系統(tǒng)、生產(chǎn)管理

系統(tǒng)實現(xiàn)對農(nóng)'業(yè)生產(chǎn)的智能化遠程控制、對畜牧養(yǎng)殖進行自動化環(huán)境

控制等。還可以通過電子商務(wù)平臺實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品銷售、農(nóng)資投入品供應(yīng)、

融資貸款等功能。

2.水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)

（I）首部水泵智能控制與計量裝備

利用首部水計量監(jiān)測及壓力監(jiān)測和首部進水閥控制實現(xiàn)遠程灌

溉調(diào)度控制，保證灌溉用水的計劃管理和實時調(diào)度，保證首部計量準

確可靠。SMC6000系列遠程智能綜合測控一體機將電源管理、信息

采集、自動控制、遠程通信和安全識別等功能融合于一體，專門用于

水利灌溉機井水泵遠程監(jiān)控和綜合計量管理。管網(wǎng)的流量、壓力遠程

測量。

（2）首部智能過濾施肥裝備

首部自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要是對水泵、沉淀池、過濾器、計量水表、

管網(wǎng)壓力等設(shè)施設(shè)備的運行監(jiān)測，控制進水閥的開閉、增壓水泵自動

啟閉控制、過濾器自動反沖洗控制、自動施肥控制等。

水泵控制變頻柜采用遠程控制系統(tǒng)，可以采集沉淀池液位、采集

電流電壓電功率，可以實現(xiàn)恒壓供水、軟啟動軟關(guān)泵，低液位保護、

過流過壓、短路保護等功能。

12

過濾施肥系統(tǒng)采用自動化控制，系統(tǒng)由電動沖肥閥、吸肥閥、過

濾施肥控制器及液位開關(guān)組成。

沖

肥

管

?水位計

沉淀池MW2

首部自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

首部由首部無線網(wǎng)關(guān)、田間自動化無線網(wǎng)關(guān)、無線網(wǎng)橋、施肥控

制器、反沖洗控制器、水泵控制器組成通訊網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控通過

無線網(wǎng)橋與無線網(wǎng)關(guān)傳到互聯(lián)網(wǎng)。無線網(wǎng)橋通過485通訊連接施肥控

13

制器、反沖洗控制器、水泵控制器。云灌溉平臺連接到無線網(wǎng)關(guān)，實

現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)的遠程首部控制。

全自動疊片過濾器采用模塊化設(shè)計，可按過濾單元進行多種組合

使用，一個反洗控制器可控制一臺或多臺過濾器，以滿足不同應(yīng)用場

合的實際需要。反洗控制器操作簡單7可根據(jù)壓差，時間或兩者組合

對過濾器進行全面控制，同時控制器配備遠程通信模塊，能通過遠程

對過濾器的狀態(tài)進行實時的、在線監(jiān)控。

在遇到故障時，也能及時地將報警信息通過手機短信、網(wǎng)頁警報

等方式通知用戶，確保供水系統(tǒng)連續(xù)、高效運行。

自動反沖洗過濾器具有高效反洗、全芻動連續(xù)運行、自耗水低、

占地面積小、運行可靠的特點，過濾器系統(tǒng)的反洗過程輪流交替進行,

工作、反洗狀態(tài)之間自動切換，可確保連續(xù)出水，系統(tǒng)壓損小，因此

疊片自動反沖洗過濾器的技術(shù)優(yōu)勢十分明顯。

控制器采用無線遠程通信方式，實現(xiàn)對過濾器工作狀態(tài)的實時、

在線監(jiān)測，提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

過濾單元采用多項創(chuàng)新技術(shù)，安裝使月時更加安全、高效，省水、

省地、日常維護少；

過濾單元濾芯無彈簧設(shè)計，過濾時巧妙利用了來水壓力壓緊盤片

組，這樣使得反洗的壓力要求大大降低；

過濾單元獨特的內(nèi)置鴨嘴閥，保證了濾芯在過濾時的最大出水

量，同時反洗時起到很好的逆止功能；

分體組裝式的濾芯骨架，可以根據(jù)設(shè)計要求靈活調(diào)整濾芯高度，

達到調(diào)整過濾面積的作用，滿足不同的系統(tǒng)配套要求；

拋棄了常用的金屬卡箍設(shè)計，過濾單元采用自鎖卡扣配合特殊設(shè)

14

計的密封圈，過濾單元外殼的安裝和拆卸變得非常簡單容易，密封效

果好；

每個過濾單元均配有過濾和反洗狀態(tài)指示裝置以及自動進排氣

裝置，在避免水錘破壞的同時還可以提高濾芯反洗效果。

(3)田間滴灌智能閥門控制與流量監(jiān)測

田間閥門自動控制由無線灌溉控制器(無線網(wǎng)關(guān))、遠程控制終

端、電磁閥及狀態(tài)反饋和支管流量壓力監(jiān)測設(shè)備組成，如下圖，灌溉

控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)管理轄區(qū)內(nèi)閥門控制器，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)漫游和分區(qū)管

理。閥門控制器通過信號線直接控制電磁閥，實現(xiàn)電磁閥啟閉控制和

狀態(tài)監(jiān)測。支管流量壓力監(jiān)測設(shè)備將實時高密度監(jiān)測支管流量及壓力

數(shù)據(jù)，為輪灌組的執(zhí)行和管網(wǎng)運行狀態(tài)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

出間自動化控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本項目采用我國自主設(shè)計研發(fā)的Tangent無線自組網(wǎng)技術(shù)與云平

臺技術(shù)，如下圖所示，具有低能耗中繼級數(shù)多，單跳距離遠，無線網(wǎng)

絡(luò)布設(shè)無需現(xiàn)場勘察的顯著優(yōu)勢；同時.，把傳感器技術(shù)、嵌入式測控

15

技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用融為一體，具有智能測控、自動報警、無

須設(shè)置和超長壽命等特點。

Tangent無線自組織網(wǎng)絡(luò)與云平臺技術(shù)

灌溉首部的增玉泵組及過濾系統(tǒng)分另1安裝電機參數(shù)無線采集單

元、管道壓力無限采集單元、流量無線采集單元、自動無線閥控單元。

各個干管、分干管分別安裝壓力、流量、電控閥門及開閉狀態(tài)無線采

集單元，在每個支管分叉處分別安裝壓力、流量、閥門電控采集控制

無線節(jié)點。管理人員可以采用移動PDA監(jiān)測到這些監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，

同時可以與云端的監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)實時閥控調(diào)度指令的接收和反

饋。

灌溉監(jiān)控管理系統(tǒng)部署在云端，實現(xiàn)管網(wǎng)及運行數(shù)據(jù)等的實時監(jiān)

控，并根據(jù)管網(wǎng)及泵組的技術(shù)參數(shù)給出實時運行調(diào)度控制指令、渠首

泵組經(jīng)濟運行指令、管網(wǎng)運行實時預(yù)警。同時灌溉工程管理系統(tǒng)具有

灌溉計劃制定、自動灌溉控制、PDA工程巡查管理、工程維護運行

管理。

(4)視頻監(jiān)控

16

視頻監(jiān)控采用光纖寬帶和4G無線視頻監(jiān)控方案。監(jiān)控站與閘門

控制點數(shù)量一致，就是一個閘控站配一個視頻監(jiān)控，紅山水庫以及紅

山干渠已經(jīng)具備光纖網(wǎng)絡(luò)，可以將光纖直接鋪設(shè)到視頻監(jiān)控點。對于

不具備光纖線路的閘門控制監(jiān)控點采用3G視頻監(jiān)控方案，以降低設(shè)

備投資成本。

1.無線3G視頻監(jiān)控設(shè)備技術(shù)要求

1）采用5W太陽能供電，不依賴市電，電池壽命3年以上，無

太陽續(xù)航能力15天（按每天觸發(fā)5次，每次錄像5分鐘計算）；

2）具有圖像抓拍和本地錄像功能，本地存儲容量16G以上；

3）鏡頭采用全玻璃鏡頭，角度為對角＞120度，距離不低于5m,

安裝后能覆蓋井電雙控控制箱等設(shè)施的全面范圍；

4）具有紅外感應(yīng)探測功能，距離不低于5m,安裝后能覆蓋井電

雙控控制箱等設(shè)施的全面范圍；

5）攝像頭130萬像素，支持夜視功能；

6）3G遠程傳輸，紅外報警觸發(fā)拍照上報和本地錄像；

7）工作溫度：?20℃?60℃；

8）環(huán)境適度：最大95%RH（無凝結(jié)現(xiàn)象）；

9）攝像頭防護等級IP65,防雨、防塵。

2.高清網(wǎng)絡(luò)球機視頻監(jiān)控設(shè)備技術(shù)要求

1）采用20W太陽能供電、市電供電雙電源，電池壽命3年以上,

無太陽續(xù)航能力15天（按每天觸發(fā)5次，每次錄像5分鐘計算）；

2）云臺可360度水平、90度垂直旋轉(zhuǎn)。

3）具有圖像抓拍和本地錄像功能，本地存儲容量16G以上；

4）具有紅外感應(yīng)探測功能，距離不低于5m,安裝后能覆蓋井電

17

雙控控制箱等設(shè)施的全面范圍；

5）攝像頭200萬像素，支持夜視功能；

6）支持網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸，紅外報警觸發(fā)拍照上報和本地錄像；

7）工作溫度：?20℃~60℃；

8）環(huán)境適度：最大95%RH（無凝結(jié)現(xiàn)象）：

9）攝像頭防擰等級IP65,防雨、防塵。

（5）智能滴灌管理系統(tǒng)

1）業(yè)務(wù)描述

滴灌自動化系統(tǒng)是為用水戶定制的首部及田間灌溉自動化控制

系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)首部自動化施肥控制、水泵運行控制、過濾系統(tǒng)反沖

洗控制運行、灌溉統(tǒng)計。

2）業(yè)務(wù)流程

滴灌自動化系統(tǒng)涉及灌溉用水戶以及灌溉服務(wù)公司。灌溉用水戶

提出灌溉、施肥計劃，灌溉服務(wù)公司按照用戶的要求負責運行水泵、

沉淀池、過濾器系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)，灌溉服務(wù)公司將灌溉、施肥等運行

情況反饋給灌溉用水戶。

3）業(yè)務(wù)功能

業(yè)務(wù)功能包括基礎(chǔ)信息管理、首部自動化控制系統(tǒng)、田間自動化

控制系統(tǒng)、氣象墻情監(jiān)測、灌溉用水統(tǒng)計系統(tǒng)等。

基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)是對首部灌溉水泵信息、過濾器信息、施肥系

統(tǒng)信息、田間管網(wǎng)信息、種植作物信息、監(jiān)測站等信息的錄入、編輯、

修改、查詢。

首部自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對水泵運行監(jiān)測、沉淀池及機井監(jiān)測、過濾

器自動化運行控制、施肥系統(tǒng)自動化運行控制。

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田間自動化系統(tǒng)實現(xiàn)輪灌組管理、自動化輪灌控制、支管流量壓

力監(jiān)測等。

灌溉統(tǒng)計系統(tǒng)是對灌溉用水統(tǒng)計、出地樁灌溉量統(tǒng)計、首部流量

壓力電量統(tǒng)計、設(shè)備運行狀態(tài)統(tǒng)計等。

I，

R

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運用服務(wù)人員

政腑甘長隼門t口上心料中心移動監(jiān)控

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3.農(nóng)田信息快速采集裝備與數(shù)字化管理系統(tǒng)建設(shè)

該部分系統(tǒng)建設(shè)將綜合運用遙感技術(shù)、介電技術(shù)、壓電技術(shù)、物

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及無線互聯(lián)網(wǎng)終端實現(xiàn)農(nóng)田信息快速采集與數(shù)據(jù)管理功

能。具體包括：農(nóng)臼信息遙感監(jiān)測與分析系統(tǒng)(旱情、作物分布、作

物長勢)、農(nóng)田土壤信息車載快速測量裝備與分析系統(tǒng)、農(nóng)田土壤車

載自動取樣裝備與分析系統(tǒng)、農(nóng)田信息固定式自動遠程監(jiān)測設(shè)備與分

析系統(tǒng)以及農(nóng)田信息便攜式測量終端與分析系統(tǒng)。

(1)農(nóng)田信息遙感監(jiān)測與分析系統(tǒng)

農(nóng)田信息遙感監(jiān)測與分析系統(tǒng)

19

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借助北斗衛(wèi)星或無人機獲取遙感信息，并負責對遙感影像數(shù)據(jù)進

行預(yù)處理和農(nóng)情信息處理，獲取農(nóng)作物病害、長勢、種植面積和估產(chǎn),

并將獲取的信息通過數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)存儲到數(shù)據(jù)庫中，方便農(nóng)情展示

子系統(tǒng)對專題數(shù)據(jù)的展示。針對全縣主要農(nóng)作物長勢、產(chǎn)量估測和生

產(chǎn)監(jiān)管的實際需求，以保障該區(qū)域糧食安全為最終目標。以遙感理論、

遙感定量參數(shù)反演及便攜式測量儀器（傳感器）集成等研究為主，重

點實現(xiàn)作物生長和環(huán)境參數(shù)遙感定量反演、遙感與作物模型的數(shù)據(jù)同

化以及農(nóng)作物產(chǎn)量估算。面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的傳感數(shù)據(jù)采集和農(nóng)田地

理空間信息獲取都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，只有給數(shù)據(jù)進行快速、有效的

處理，才能充分利用處理結(jié)果來獲取數(shù)據(jù)中蘊含的監(jiān)測對象的特征信

息，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本規(guī)律，揭示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機制?；局笇?dǎo)農(nóng)業(yè)

生產(chǎn)。該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理包括3個方面：海量數(shù)據(jù)的存儲，大數(shù)據(jù)

的并行計算，不同特征數(shù)據(jù)的快速檢索。此外，該系統(tǒng)可用對不同傳

感設(shè)備獲取的海量數(shù)據(jù)進行快速處理和存儲，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)類型，

分別存儲文本、圖像、視頻得等不同形式的數(shù)據(jù)類型，根據(jù)監(jiān)測對象

20

的不同，運行不同數(shù)據(jù)處理模型的應(yīng)用程序，根據(jù)采集數(shù)據(jù)呈現(xiàn)海量

及其持續(xù)流的特點，通過高性能并行處理的集群方式解決數(shù)據(jù)計算復(fù)

雜、實際要求及時之間的矛盾。

（2）農(nóng)田土壤信息車載快速測量裝備與分析系統(tǒng)

我們在已有的土壤水分傳感探頭的基礎(chǔ)上引入土壤耕作阻力（反

映土壤壓實度）與可導(dǎo)率的同步實時測定c該部分系統(tǒng)功能包含：土

壤水分、壓實度和電導(dǎo)率的實時快速測定與分析。土壤水分/電導(dǎo)率

復(fù)合傳感器與壓實度傳感器的集成，成功研制了車載復(fù)合式三參數(shù)測

量系統(tǒng)。主要包括復(fù)合傳感器、開溝刃、力臂、測量傳感器、較鏈等。

機架由三點懸掛系統(tǒng)連接到拖拉機后端，土壤水分/電導(dǎo)率復(fù)合傳感

器通過開溝刃底部過孔垂直固定到傳動力臂上，調(diào)節(jié)限深輪使之位于

地下一定深度。測量過程中，復(fù)合傳感器錐頭受到的耕作阻力由傳動

力臂傳遞到處于地面的測力傳感器，開溝刃的寬度比傳動力臂略大，

其作用一方面負責挖開復(fù)合傳感器周圍土壤，同時確保其他位置土壤

阻力無法傳遞到壓力傳感器上。

為了適應(yīng)農(nóng)田環(huán)境下的應(yīng)用，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)相關(guān)研發(fā)團隊將專門

針對車載式土壤多參數(shù)測量系統(tǒng)開發(fā)了一套基于智能手機的數(shù)據(jù)采

集與處理系統(tǒng)。該套數(shù)據(jù)采集與處理平臺，以Android操作系統(tǒng)的智

能手機為硬件平臺。該數(shù)據(jù)采集與處理平臺替代了傳統(tǒng)PC機軟件為

數(shù)據(jù)采集與處理終端，具有體積小，便攜，易于安裝于農(nóng)用拖拉機上

等優(yōu)點。該軟件同時可以采集GPS信息，為農(nóng)田大面積數(shù)據(jù)采集及

數(shù)據(jù)融合提供了可靠保證。界面簡潔，易用。數(shù)據(jù)采集與處理速度達

到農(nóng)田實時數(shù)據(jù)采集需求。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，包括通訊,

參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)處理等幾大模塊。

21

土壤壓實度通常用圓錐指數(shù)表示，圓錐指數(shù)定義為單位底面積圓

錐桿貫入土壤中受到的阻力。傳統(tǒng)的圓錐指數(shù)測量方法中，對于圓錐

貫入阻力的測量裝置都安置于圓錐桿頂端，其優(yōu)勢在于裝置結(jié)構(gòu)簡

單，易于實現(xiàn)。但也有著不可克服的劣勢，即所測量的圓錐阻力中還

包含了圓錐桿與土壤的摩擦力，并測量結(jié)果還在很大程度上受力的機

械傳遞機構(gòu)影響，從而不能正確反映土壤壓實度情況。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)

相關(guān)研究團隊創(chuàng)新性地提出了將力學(xué)傳感器嵌入于圓錐指數(shù)儀的圓

錐頭內(nèi)部的新思路。土壤電導(dǎo)率測量采用四端法，與水分測量復(fù)合結(jié)

構(gòu)，其中兩個內(nèi)環(huán)作為電導(dǎo)率測量的信號激勵極，頻率為140Hz,兩

外環(huán)作為信號提取極。該方法具有消除接觸電阻/電勢影響的優(yōu)勢。

另一方面兩個內(nèi)環(huán)同時也是土壤水分測量電極，激勵信號為100MHz.

電導(dǎo)率測量信號和水分測量信號之間采用電路濾波技術(shù)進行隔離，從

而實現(xiàn)水分和電導(dǎo)率的復(fù)合測量。

嵌入式土壤壓實度傳感器由錐頭、彈性體、外套和固件組成，每

部分以螺紋方式連接。外套直徑22mm,幾何結(jié)構(gòu)按ASABE大號圓

錐標準設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。4片基值為350歐姆的伯

應(yīng)變片交叉垂直的粘貼在彈性體應(yīng)變區(qū)，形成惠更斯電橋。

測量電路為惠斯更電橋，將四只尺寸為3X3mm,基值為350Q

的箔電阻應(yīng)變片分別貼在彈性體四個側(cè)面的中部，組成全橋等臂電

橋。并使相對的一組電阻絲棚方向與彈性體軸線平行，另外相對的兩

片與其垂直。這樣當彈性體受到錐頭傳來的土壤阻力壓縮時，絲柵方

向與彈性體軸線平行的一對應(yīng)變片電阻絲隨之壓縮，導(dǎo)致應(yīng)變片阻值

減小，另外兩片阻值增大時，電橋便對應(yīng)有一不平衡電壓信號輸出。

傳感器外套材料為65Mn,與錐頭和固件一樣經(jīng)過了特殊的淬火

22

處理，增加了傳感器耐磨性，作用是避免錐頭在土壤中受到摩擦而遭

到破壞，既有效地保護了彈性體又由于連接處的特殊設(shè)計不承擔錐頭

傳遞過來的土壤阻力，不會影像傳感器的測量精度。錐體中部嵌入了

壓力傳感器。前部的錐頭用來穿入土壤，并將其行進時受到的土壤阻

力傳遞給壓力傳感器。

該嵌入式土壤壓實度傳感器屬于國際首創(chuàng)，很好地克服了傳統(tǒng)土

壤壓實度傳感器所存在的測量干擾問題。

標定結(jié)果表明，傳感器輸出電壓與標定載荷具有良好的線性關(guān)

系，測量誤差在±1%以內(nèi)，滿足應(yīng)用需求。

復(fù)合傳感器的室內(nèi)標定一方面建立土壤水分和電導(dǎo)率傳感器的

測量值與輸出電壓的關(guān)系曲線，同時檢驗是否存在非預(yù)期的耦合影

響。土壤水分的標定土壤為壤土（質(zhì)地：砂粒0.17,粉粒0.67,黏粒

0.16）,標定結(jié)果表明土壤水分傳感器具有良好的線性，測量誤差在

±2%以內(nèi)，滿足應(yīng)用需求。復(fù)合傳感器在不同NaCl鹽溶液中的電導(dǎo)

率特性曲線和對水分傳感器的影響特性表明電導(dǎo)率具有較寬的測量

范圍和線性，測量誤差在±2%以內(nèi)，滿足應(yīng)用需求。同時電導(dǎo)率對

水分傳感器的影響有一定程度的影響。

（3）農(nóng)田土壤車載自動取樣裝備與分析系統(tǒng)

23

車載停進式土壤剖面水分/緊實度/取樣復(fù)合自動測量裝備的主視

與左視剖面圖。

1、主機；2、底座；3、電機；4、減速箱；5、數(shù)據(jù)采集與控制

裝置；6、手柄；7、滑塊；8、光軸；9、滾珠絲杠；10、行走輪；11、

蓄電池盒：12、腳踏板：13、外殼：14、光電開關(guān)：15、碼盤：16、

聯(lián)軸器；17、電源控制開關(guān)；18、限位桿；19、上行程開關(guān)；20、下

行程開關(guān)；21、參數(shù)測量傳感器；22、防塵罩；23、導(dǎo)線桿；24、上

接盤；25、上支架；26、下支架；27、軸承；28、玻璃窗槽。

該車載停進式自行設(shè)計的土壤剖面水分/緊實度/取樣符合測量裝

置主機包括，設(shè)置在底座上的外殼，該外殼將主機包圍，用以承受設(shè)

備所受的徑向力及扭力；與外殼上部內(nèi)壁相連的上支架，及固定在底

座上與外殼內(nèi)壁相連的下支架，上支架與外殼的頂部有一定空間，可

在上接盤上固定一些裝置；安裝在外殼頂部的上接盤，上接盤與減速

箱下端相連，其四周與外殼的內(nèi)壁相連，用于支撐減速箱以及減速箱

上方的電機；安裝在上接盤上方的電機；降低電機轉(zhuǎn)速的減速箱，該

減速箱與電機連接；用于連接減速箱與滾珠絲杠的聯(lián)軸器；把電機的

旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊軸向直線運動的滾珠絲杠，該滾珠絲杠通過聯(lián)軸

器與減速箱連接，由電機經(jīng)減速箱減速后驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠的上、

下兩端分別通過軸承與上支架、下支架連接；設(shè)置在滾珠絲杠上的滑

塊，滑塊由滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)后帶動而上下移動，滑塊的左、右兩端設(shè)置

有兩個通孔；通過螺釘固定在上支架與下支架之間的兩根光軸，分別

穿過滑塊的兩個通孔，與滾珠絲杠平行，在滑塊上下移動時起導(dǎo)軌的

作用；安裝在滑塊上的參數(shù)測量傳感器，用于采集土壤剖面參數(shù)信號;

與參數(shù)測量傳感器連接，用于在滑塊的帶動下插入土壤的圓錐桿以及

24

取樣器；用于測量滑塊行進深度的深度測量裝置；數(shù)據(jù)采集與控制裝

置，分別與電機、參數(shù)測量傳感器、深度測量裝置連接，用于接收參

數(shù)測量傳感器采集的土壤剖面參數(shù)信號，并根據(jù)深度測量裝置測量的

滑塊行進深度，控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。

測量時裝置懸掛于小型拖拉機后端，拖拉機自重可有效地克服測

量過程中來自土壤的反作用力。鑒于精密傳動機構(gòu)防塵、防土的嚴格

要求，與傳動機構(gòu)相關(guān)的所有部件都安裝在密封的腹腔體內(nèi)。止匕外，

從便攜性考慮設(shè)備移動不但借助于充氣輪胎，同時兩側(cè)腳踏板可90o

向上收起。

圖中安裝在滑塊上的參數(shù)測量傳感器采用土壤剖面水分/緊實度/

取樣復(fù)合測量裝置。同時，為了滿足不同的測量要求，本符合測量裝

置中的參數(shù)測量傳感器可更換為不同種類的土壤單參數(shù)測量傳感器

或其他種類的土壤多參數(shù)復(fù)合測量傳感器。在本設(shè)備中電機與減速箱

連接后，由減速箱通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，也可以去掉減速箱由

電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接。

由于設(shè)備采用滾珠絲杠作為傳動部件，使得整個裝置具有啟動力

矩小、運行效率高等特點，同時實現(xiàn)了對運行過程的高精度控制C其

中高精度數(shù)字電子秤提供力學(xué)參數(shù)測量基準，測量范圍。?300kg,

分辨力0.05kg,滿量程測量精度為土1%。

（4）農(nóng)田信息固定式自動遠程監(jiān)測設(shè)備與分析系統(tǒng)

25

網(wǎng)絡(luò)平臺查詢實時數(shù)據(jù)氣象站每天監(jiān)測計算出的ET。

Uni-WS無線氣象站集多種氣象傳感器與一體化，配置GPRS

無線數(shù)據(jù)采集器，以及一體式的太陽能電源，實現(xiàn)了氣象環(huán)境的實時

遠程在線監(jiān)測。同時氣象站可根據(jù)不同的作物，每天計算ETO值，

在灌溉系統(tǒng)中，真正實現(xiàn)科學(xué)的灌溉指導(dǎo)。

軟件管理平臺，遠程數(shù)據(jù)傳輸接收終端，遠程數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射終端,

具短波通訊功能的數(shù)據(jù)采集器，無線路由中繼器，傳感器，太陽能供

電系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)傳輸遠程化：沒有地域距離限制，支持多級多點控制中心同

時接受、查詢站點數(shù)據(jù);

數(shù)據(jù)管理集中化：實現(xiàn)部委系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)測站點垂直樹形管理，優(yōu)化

數(shù)據(jù)共享結(jié)構(gòu):

26

軟件平臺定制化：軟件針對性強，靈活性好，具備數(shù)據(jù)接收、管

理基本功能，同時支持預(yù)警預(yù)報服務(wù)；

數(shù)據(jù)采集智能化：所有傳感器監(jiān)測采用間隔性供電及優(yōu)化地采集

算法，避免正常供電導(dǎo)致監(jiān)測對象性質(zhì)變異，測量結(jié)果誤差增大；

設(shè)備能耗最優(yōu)化：整個系統(tǒng)都采用太陽能供電，硬、軟件都針對

野外采集進行了能量的優(yōu)化，保證連續(xù)續(xù)航時間。

技術(shù)指標如下：

風(fēng)速：測量范圍：1—67m/s,精度：5%,分辨率:0.1m/s

風(fēng)向：測量范圍:0-3600,精度：±70,分辨率：10

空氣溫度：測量范圍：-40至U+65℃,精度：±0.5℃,分辨率，

o.rc

相對濕度：測量范圍：0-100%,精度：±3%,分辨率：1%；

降雨量：測量范圍：天0-9999mm；月0至U19999mm；年0到

19999mm；精度：±4%；分辨率：0.2mm；

太陽輻射:反應(yīng)波段:300-1lOOnm；測量范圍：0-1800W/m2；精

度：±5%；分辨率:lW/m2；

土壤溫度:測量范圍：?40至心65℃,精度：±0.5℃,分辨率：1℃；

土壤濕度：測量范圍：0%?100%體積含水量；精度±3%

氣壓：測量范圍:800-1lOOhPa,精度:±1.0hPa,分辨率：O.lhPa；

SMC6100GPRS數(shù)據(jù)采集器

供電電壓5?12VDc

一體式太陽能供電系統(tǒng)，含太陽能板，充放電控制器

受控電源輸出8路

模擬輸入8路單端

27

A/D位12bit

模擬分辨率0.6mV

工作溫度?20?+50℃

輸入信號0?2.5V

數(shù)據(jù)端口RS-232&RS-485

遠程無線支持GPRS/GSM/WSN

可連接8通道SMC-EX擴展單元

（5）農(nóng)田信息便攜式測量終端與分析系統(tǒng)

針對作物生產(chǎn)指標農(nóng)業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣、用戶維護和購買能力弱的

特點，運用嵌入式測控技術(shù)、無線通信技術(shù)與計算機技術(shù)，研究適合

農(nóng)業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，首先突破大田環(huán)境下的無線網(wǎng)

絡(luò)功率自適應(yīng)控制、自組網(wǎng)和智能供電技術(shù)，提高無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性

與覆蓋范圍；其次，在農(nóng)業(yè)智能傳感技術(shù)基礎(chǔ)上，研究嵌入式測控與

無線傳輸一體化技術(shù)和工藝，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)場測控終端的可靠性和實用

性；第三，制定農(nóng)業(yè)現(xiàn)場信息無線傳感技術(shù)標準，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)場測控

終端的兼容性和標準化程度，為大規(guī)模普及農(nóng)業(yè)現(xiàn)場測控終端設(shè)備奠

定基礎(chǔ)。

功能要求包括采集作物生長圖像、圖片，采集農(nóng)事操作過程及事

件，生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度及作業(yè)人員及農(nóng)機作為軌跡位置跟蹤記錄。實現(xiàn)作

業(yè)人員、農(nóng)業(yè)管理人員、農(nóng)業(yè)專家的遠程管理機互動。

性能要求包括具有GPS定位精度控制在10米范圍，生產(chǎn)作業(yè)管

理機調(diào)度。續(xù)航能力大于12小時，顯示屏大于5英寸。

產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)價格控制在5000元以內(nèi)。

28

4?農(nóng)田病蟲害遠程監(jiān)測預(yù)警與無人機防治裝備建設(shè)

（1）農(nóng)田病蟲害監(jiān)測設(shè)備與預(yù)警分析系統(tǒng)

病蟲害預(yù)測主要是利用專家系統(tǒng)技術(shù)和模型技術(shù)進行生產(chǎn)中主

要病蟲害的預(yù)測，因此該功能將集成IPMist實驗室開發(fā)的基于

WebGIS的農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)，并配合相應(yīng)的模型預(yù)測功

能，綜合專家系統(tǒng)預(yù)測和模型預(yù)測的結(jié)果進行病蟲害防治指導(dǎo)。該系

統(tǒng)主要實現(xiàn)主要病蟲害監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的管理（添加、刪除、修

改等）、監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入、地區(qū)數(shù)據(jù)管理、氣象數(shù)據(jù)管理和區(qū)域統(tǒng)計數(shù)

據(jù)管理等功能，這部分功能在一定程度上體現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性和可擴

展性。通過該系統(tǒng)能夠?qū)λ械臄?shù)據(jù)進行管理，其中監(jiān)測數(shù)據(jù)管理是

整個系統(tǒng)的主要功能。病蟲害預(yù)報及防治指導(dǎo)等信息發(fā)布這部分功能

主要是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他通信方式等進行病蟲害預(yù)報和防治信息

的發(fā)布，以使這些信息能夠?qū)崟r到達用戶，保證病蟲害防治工作的及

時、有效。信息發(fā)布方式包括GIS專題圖、文本或其他形式。主要工

作包括：

1）建立病蟲害預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫

總結(jié)項目承擔單位病蟲害發(fā)生危害規(guī)律的多年研究成果，建立當

地病蟲害的相關(guān)預(yù)測模型；收集整理相關(guān)文獻，驗證模型的實用性，

使模型本地化；將上述模型輸入系統(tǒng)預(yù)測模型管理子系統(tǒng)的預(yù)測模型

數(shù)據(jù)庫中，用于病蟲害的預(yù)測。

2）專家知識的收集和整理

對于一些尚未能建立模型或建模數(shù)據(jù)支撐不足的病蟲害，可通過

總結(jié)相關(guān)病蟲害測報和防治等專家的多年經(jīng)驗，按相關(guān)的知識模型進

行整理，輸入到系統(tǒng)的病蟲害測報專家知識庫，用于相關(guān)病蟲害的預(yù)

29

測。

3）病蟲害預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)的構(gòu)建

以網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）為底層框架，利用PHP語言將

病蟲害監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫、預(yù)測預(yù)報模型管理系統(tǒng)及預(yù)測

預(yù)報專家系統(tǒng)進行集成，進行病蟲害的預(yù)測預(yù)報，將數(shù)字結(jié)論轉(zhuǎn)化為

直觀易懂的電子地圖，通過地理信息系統(tǒng)顯示出來，有效、方便地為

我省病蟲害防治提供預(yù)警信息服務(wù)；系統(tǒng)將病蟲害數(shù)據(jù)庫和預(yù)測預(yù)報

模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計成動態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒏鞣N模型和病蟲害的資料根據(jù)

需要動態(tài)的添加到系統(tǒng)中。

（2）無人機噴藥智能裝備

中國作為農(nóng)業(yè)大國，18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植

保作業(yè)，我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有15萬之眾，致死率約20%。農(nóng)藥

殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無官方統(tǒng)計，想必更是一個驚人數(shù)

字。植保無人機服務(wù)農(nóng)業(yè)在日本、美國等發(fā)達國家得到了快速發(fā)展，

在中國無人機的需求越來越明顯。在農(nóng)村勞動力缺失的今天，一方面,

農(nóng)村青壯年勞動力缺乏，而長期與農(nóng)藥接觸易中毒，越來越多的年輕

人都不愿意下的噴灑農(nóng)藥，從而導(dǎo)致農(nóng)忙時節(jié)請不到人打藥。另一方

面，手工和拖拉機噴灑農(nóng)藥的方式效率低、效果差，無法及時有效地

防治大規(guī)模病蟲害，而且拖拉機還會軋傷或軋死作物，造成作物減產(chǎn)

等。為了提高病蟲害防治能力和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，農(nóng)戶亟須一種高效、

經(jīng)濟的植保機械代替人力或拖拉機來進行農(nóng)藥噴灑。

在技術(shù)上，通過開展低空低量施藥技術(shù)、航空施藥飄移控制技術(shù)、

飄移檢測及安全評估研究，開發(fā)農(nóng)業(yè)輕型無人機施藥技術(shù)裝備，建立

農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)服務(wù)體系。為水田、高稈作物病蟲防治提供技術(shù)支

30

持，提高國家對突發(fā)性大面積病蟲害防治水平，保障國家糧食安全。

通過項目的實施，填補國內(nèi)航空靜電噴霧技術(shù)及裝備的缺陷，降低農(nóng)

藥使用量，提高病蟲害防治水平。通過航空噴嘴模型、飄移預(yù)測模型、

航空噴灑質(zhì)量評估研究，形成我國自主航空施藥研究體系，探索適合

我國國情的航空施藥技術(shù)服務(wù)體系，服務(wù)于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。根據(jù)應(yīng)

用需求，為用戶提供彈射固定翼無人機系統(tǒng)及多旋翼植保無人機系

統(tǒng)，并配置相應(yīng)數(shù)據(jù)軟件。多旋翼植保無人機系統(tǒng)配置多旋翼無人機

平臺、噴淋系統(tǒng)、地面站及相關(guān)配件，實現(xiàn)數(shù)字農(nóng)業(yè)對農(nóng)作物藥物噴

灑等方面的應(yīng)用需求。具體技術(shù)指標如下：

農(nóng)用無人機最大凈載量17kg；

飛行時間：空載飛行225分鐘；滿載17升水噴灑時間215分鐘；

作業(yè)面積：每架次作業(yè)面積30?35畝、每小時作業(yè)100?120畝、

每天作業(yè)400?600畝；

作業(yè)精度：可實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)需要的定高、定速、定距離飛行。

5.數(shù)據(jù)中心軟硬件系統(tǒng)建設(shè)

硬件系統(tǒng)建設(shè)包含網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、存儲備份系統(tǒng)三個部分

建設(shè)內(nèi)容。軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用中間件、虛擬機、數(shù)據(jù)庫、

GIS系統(tǒng)、數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)等。

（1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

項目數(shù)據(jù)中心將依托現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和企業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)

絡(luò)資源進行建設(shè)，利用互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)項目實施區(qū)域及周邊

企業(yè)（農(nóng)場）共享共用數(shù)字農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)，開展農(nóng)業(yè)相關(guān)業(yè)

務(wù)，該平臺承載“互聯(lián)網(wǎng)+種植業(yè)”“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機服務(wù)”“互聯(lián)網(wǎng)+

產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯”“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣”“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)金融”

31

等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)對種植業(yè)生產(chǎn)、加工、流通、質(zhì)量監(jiān)控和金融服務(wù)

的集中監(jiān)管和決策指揮。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

互聯(lián)網(wǎng)

ISP運營商2ISP運營商1

（2）主機系統(tǒng)

服務(wù)器是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心設(shè)備，必須先進、可靠、高效、安全、

可擴展等要求，應(yīng)具備強大的處理能力、快速的磁盤訪問和高可靠性、

32

高可用性等特點。同時體系結(jié)構(gòu)應(yīng)符合開放的標準，具有擴充的余地,

最大范圍地支持業(yè)界主流的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，充分滿足持續(xù)快速

的發(fā)展需要。

1）主機系統(tǒng)選型原則

服務(wù)器的設(shè)計處理能力要求滿足所有相關(guān)應(yīng)用和規(guī)模的需求，并

應(yīng)考慮全部系統(tǒng)的開銷及應(yīng)用切換時性能余量和保留20%的性能冗

余。選擇服務(wù)器時應(yīng)考慮如下幾個因素：

內(nèi)存容量充足，延時小，并可以方便地擴充。

硬件系統(tǒng)可以方便地進行升級以適應(yīng)未來信息增長的需要，同時

服務(wù)器硬件和操作系統(tǒng)升級不會影像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的

運行。

2）主機系統(tǒng)設(shè)計

序號設(shè)備角色設(shè)備參數(shù)數(shù)量/臺

機架式服務(wù)器

高度W4U

處理器配置處理器數(shù)量

每個處理器不低于：

八核IntelE7系列處理器，主頻2

1數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2GMHz2

內(nèi)存型號DDR3RDIMM,內(nèi)存頻率

21333MHz,內(nèi)存264GB

SAS硬盤，容量2300GB,轉(zhuǎn)速2

15000轉(zhuǎn)/分

硬盤數(shù)量24塊

機架式服務(wù)器

高度W4U

處理器配置處理器數(shù)量24

每個處理器不低于：

VmWarc服務(wù)資源物理

2八核IntelE7系列處理器,主頻?8

服務(wù)器

2GMHz

內(nèi)存型號DDR3RDIMM,內(nèi)存頻率

21333MHz，內(nèi)存264GB

SAS硬盤，容量2300GB,轉(zhuǎn)速2

33

序號設(shè)備角色設(shè)備參數(shù)數(shù)量/臺

15000轉(zhuǎn)/分

硬盤數(shù)量24塊

考慮到投資和以后擴展的需求，建議采用dell刀片服務(wù)器，項目

設(shè)計配置10臺中高端dell刀片服務(wù)器，其中2臺服務(wù)器用于承載數(shù)

據(jù)庫服務(wù)，并實現(xiàn)雙機熱備功能；其余8臺服務(wù)器通過VMWare虛

擬化軟件形成服務(wù)資源池，承載各項業(yè)務(wù)應(yīng)用。

3）存儲系統(tǒng)

①設(shè)計原則

大容量、高擴展

按照一般數(shù)據(jù)保留3年，特別重要數(shù)據(jù)長期保留標準進行存儲量

設(shè)計。因此，存儲系統(tǒng)不僅要容量大，擴展性也要好，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)

量的增長提供無縫、無停機的容量擴充。

可管理性

存儲系統(tǒng)保存有大量數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的管理不僅體現(xiàn)在應(yīng)用層

的管理，還體現(xiàn)在對存儲系統(tǒng)的管理，如系統(tǒng)性能和流量的監(jiān)測和存

儲系統(tǒng)的負載均衡等。

高可靠性

由于大量數(shù)據(jù)存儲的重要性，本平臺對可靠性有著較高的要求，

需要保障整個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高可靠性，不僅能夠在正常情況下的穩(wěn)定運

行，而且保證在意外情況故障或重負載情況下業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可靠性。

②存儲系統(tǒng)設(shè)計

存儲系統(tǒng)采用主從存儲架構(gòu)，滿足用戶不同存儲容量和存儲高可

靠性要求，兼容不同類型、不同模式、不同容量的硬盤。存儲總?cè)萘?/p>

34

按照200T規(guī)劃，存儲有效可用空間容量按照100T以上設(shè)計。

4）操作系統(tǒng)

服務(wù)器操作系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和高層中間件服務(wù)支持的

實體，考慮到系統(tǒng)的易用、性能、安全、可靠性等要求，建議采用linux

操作系統(tǒng)。

5）應(yīng)用中間件

應(yīng)用中間件部署于具體的'業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，本次項目建設(shè)的應(yīng)用中

間件應(yīng)具有先進性、高度穩(wěn)定性、高度可靠性，支持主流的業(yè)界標準。

滿足以下技術(shù)要求：

支持基于J2EE體系架構(gòu)的業(yè)務(wù)邏輯處理環(huán)境和應(yīng)用部署環(huán)境：

支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（TCP/IP、SPX/IPX、X.25、SNA、NetBIOS、

NamedPipe等），支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲邏輯；

應(yīng)用中間件能夠與主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、事務(wù)/交易處理系

統(tǒng)和其他應(yīng)用實現(xiàn)功能強大的集成；

應(yīng)用中間件應(yīng)提供完整的管理手段，圖形化友好的管理界面，圖

形化的問題診斷工具，圖形化的性能管理關(guān)高工具等。

6）VMware虛擬機技術(shù)

虛擬機是一種高度隔離的軟件容器，它可以運行自己的操作系統(tǒng)

和應(yīng)用程序，就好像它是一臺物理計算機一樣。虛擬機的行為完全類

似于一臺物理計算機，它包含自己的虛擬（即基于軟件實現(xiàn)的）CPU、

RAM硬盤和網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）o操作系統(tǒng)無法分辨虛擬機與物理機

之間的差異，應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機也無法分辨。即使是虛

擬機本身也認為自己是一臺“真正的”計算機。不過，虛擬機完全由

軟件組成，不含任何硬件組件。因此，虛擬機具備物理硬件所沒有的

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很多獨特優(yōu)勢。通過VMwareVCenter的管理，使vSphere具有「資

源優(yōu)化和高可用性特征。

VSphereVmotion

使用VMotion遷移運行中的虛擬機和執(zhí)行無中斷的IT環(huán)境維護

VMotion；平臺管理模塊要能提供VMotion功能，可以方便地時間虛

擬機不停機地從一臺PC服務(wù)器遷移到另外一臺，從而避免“多個雞

蛋放到一個籃子”可能造成的顧慮，同時現(xiàn)在支持通過較高延遲的網(wǎng)

絡(luò)鏈路進行虛擬機遷移。

vSphereHA

平臺管理要能提供高可用解決方案，如HA、FT容錯功能，確保

虛擬機的可用性。

使用VMwareHA