农业物联网工程建设方案.doc

农业物联网工程建设方案- 25 -2020年5月29日文档仅供参考*县农业物联网建设方案编制单位: *县农业物联网领导小组办公室编制时间: 目录一、项目概述- 1 -1.1背景和意义- 1 -二、建设目标- 1 -2.1总体建设目标- 1 -2.2本期建设目标- 2 -三、本期建设内容- 2 -3.1综合服务平台- 2 -3.2指挥调度中心- 2 -3.3应用示范- 3 -四、设计原则- 4 -五、解决方案- 4 -5.1总体架构- 4 -5.2*县农业物联网综合服务平台- 5 -5.3*县农业生产指挥调度中心- 6 -5.4 设施大棚精细化种植应用系统- 7 -5.5 水稻大田监测调度系统- 10 -5.6 畜禽精细化养殖应用系统- 13 -5.7 蓝莓精细化种植应用系统- 15 -六、质量保证措施- 16 -七、设备清单及要求- 18 -八、项目预算- 18 -一、项目概述1.1背景和意义农业物联网技术能够广泛应用于农业生产、流通、消费以及农村社会、经济、管理等环节,产生巨大的社会、经济与生态效益。实现农业生产经营从粗放式、经验性管理到精细化、科学化管理的快速转换、提高农产品的产量与品质、降低农业生产成本、保护农业环境,加快推进现代农业建设的必然选择,对促进农业增效、农民增收、农村稳定具有重大推动作用。*县位于*省东南部,隶属于国家级皖江城市带承接产业转移示范区”双核城市”之一芜湖市,素有”芜湖米市,*粮仓”之美誉。全县总面积1263.7平方公里,耕地50.99万亩,其中水田49.2万亩,水域14万亩。辖8镇157个村。全县总人口55.3万,农业人口49.2万,是国家级生态示范区和生态省建设综合示范基地县,全国优质稻生产基地县、全国农业生态试点县,*省农业标准化综合示范县、特色蔬菜十强县、水稻产业提升行动先进县。 被农业部批准为国家现代农业示范区。为配合*县农业信息化基础设施建设,建立现代农业生产方式示范,*省朗坤物联网有限公司将基于*县当前的产业布局,利用物联网技术对*农业生产与农产品流通配套设施进行信息化升级,部署面向农业生态环境监测、精细农业生产、新型农产品流通等现代农业信息化设施,打造现代农业物联网示范园,将*县建设成为国家级现代农业生产示范县。二、建设目标2.1总体建设目标经过农业物联网关键技术的突破、综合服务平台和应用示范工程建设,建成支撑*县现代农业发展的物联网综合服务体系:建设*县农业物联网综合服务平台,建成覆盖全县的政府快速决策指挥调度体系。在蓝莓种植、设施大棚、肉禽养殖,水稻大田及苗情监测上广泛应用农业物联网技术,实现精确感知、精准操作、精细管理,促进农产品产量增加、投入品减少、劳动力消耗减少、成本降低、质量提高、价格提升,取得良好的经济效益、社会效益和生态效益。在我省形成农业物联网应用工程典范,为我省加快发展”两高一优”农业、建设农业强省、实现农业走在中部崛起前列目标提供有力支撑。2.2本期建设目标根据*县农业生产、信息化及基础建设情况和*县具体的业务需求,建设符合*县农业实际情况的农业物联网应用系统。*县农业物联网工程具体建设内容为: 一个*县农业物联网综合服务平台,建设在*县农委。 一个*县农业生产指挥调度中心,建设在*县农委。 四个行业应用系统:分别建设设施大棚精细化种植应用系统、水稻生产监测调度系统、蓝莓精细化种植应用系统、肉禽精细化养殖应用系统。三、本期建设内容3.1综合服务平台1、体现实时监测的数据、拍摄的图像;还能以图表反映监测数据,并把监测的数据形成变动图像。2、远程专家诊断服务,生产者对生产过程中出现的问题,经过图像、文字等形式,上传专家系统,专家及时解答。3、具有远程控制功能,能够自动报警,运用上网的电脑、手机等终端对生产设备进行远程自动控制。4、建立质量追溯系统,经过二维码技术,能够追踪农产品生产、流通、加工、交易、消费等环节信息。5、及时提供生产预警,经过交易量、交易价格等监测数据,及时提供生产量多、少的预警;经过对动物的监测,及时提供动物疫情预警,等等。6、开展农业电子商务,具备网上宣传、推介、洽谈、交易、支付功能,实现网上经营。7、培训农业专业技术,经过上网电脑、手机等终端,进行远程农业技术培训。3.2指挥调度中心1、专家利用采集、处理的数据,对水稻大田农业生产、疫病发生趋势、农产品质量等进行分析、会商、研判,得出结论,提出建议,供政府决策指挥调度参考。2、政府部门运用专家会商结论和建议,对农业生产进行决策指挥调度。3.3应用示范（一） 设施大棚 在大浦国家农业示范基地建立智能化大棚,设施大棚监控及智能控制解决方案是经过光照、温度、湿度等无线传感器,对农作物温室内的温度,湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等环境参数进行实时采集,自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。同时在温室现场布置摄像头等监控设备,实时采集视频信号。用户经过电脑或3G手机,随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。1、采集空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、日照数6个环境参数,重点采集土壤湿度、空气温度、光照强度、日照数4个参数。2、拍摄视频图像,适时传输。3、阈值设置。4、分析处理所采集的数据,结合专家系统,指导大棚蔬菜的精细化种植,能够远程控制自动化设备。(二)肉禽养殖针对*县肉禽养殖,经过部署养殖环境远程监控、疫情监控、疾病远程诊断等信息化设施,实现肉鸡养殖、疫药与饲料施用、免疫、检验检疫、地点转换、出场等养殖全过程信息化管理。同时根据养鸡场实际情况,经过远程,如手机、Internet等方式,控制喂食、风机、湿帘等自动化设备的控制。地点建在温氏和飞亚特。(三)水稻大田监测根据当前国内农业物联网技术研发应用情况,水稻大田信息采集以自动化采集和人工采集两方面组成。地点建在许镇镇龙潭村。病虫草情监测,经过人工采集;苗情监测,以人工监测为主;土壤墒情监测,全县建立10个监测点,人工采集的数据及时接入县农业物联网综合服务平台。依靠自动化采集的主要是外部生产环境参数:1、自动采集作物长相,田间光照强度、日照时数、风速、风向、降雨量、空气温度和湿度、土壤温度(地表及土壤10厘米)、土壤含水量(土壤0-5厘米、5-10厘米、10-20厘米、20-40厘米)共14项参数,重点采集光照强度、空气温度和湿度、降雨量、土壤温度(地表及土壤10厘米)、土壤含水量(土壤0-5厘米、5-10厘米、10-20厘米、20-40厘米相对含水量)10个参数。数据每天采集上传6次,从上午8点-下午6点,两小时1次。2、根据实际需要和效果,动态图像适时传输;静态图像计划每天拍摄上传6次,从上午8点-下午6点,两小时1次。3、分析处理所采集数据的,结合专家系统,指导农作物的精细化种植。(四)蓝莓精细化种植应用对*县蓝莓种植的苗情、墒情、病虫草鼠、灾情以及各阶段长势进行动态监测和趋势分析,对蓝莓生产、管理和抗灾救灾进行快捷高效的调度指挥。实现精细化农业生产与宏观监管,有效降低化肥、农药投入量,保障食品生产安全。地点建在藉山界山蓝莓基地四、设计原则根据农业生产需求和建设内容,设计具有实用性、先进性和示范性的解决方案。1、采用基于B/S的设计模式 ;2、整体设计、分步骤实施,预留扩展接口;3、使用分布式架构,基于可扩展、易于维护的原则;4、平台之间执行统一采集指标、统一编码规则、统一传输格式、统一接口规范;5、系统采用技术成熟、成本易控制终端数据采集设备。信息经过互联网、企业局域网、传感器、视频监控有序集成。五、解决方案5.1总体架构图1:总体架构 总体架构一共包含两个部分的内容: 应用基地:肉禽精细化养殖、设施蔬菜精细化种植、水稻大田监测和蓝莓精细化养殖。 *县农业物联网综合服务平台:基础软硬件设施、农业数据与应用支持平台、农业应用系统。5.2*县农业物联网综合服务平台农业物联网综合服务平台,充分利用和整合*县各种农业信息化资源,为政府决策、企业经营管理、基层农业科技人员和农业生产经营主体提供综合服务。图2:*县农业物联网综合服务平台架构*县农业物联网综合服务平台主要包括以下三大建设内容:(1)基础软硬件设施:主要由实现多源数据存储、管理、计算、交换的物理设备组成。(2)农业数据与应用支撑平台:应用支撑平台位于基础软硬件设施之上的基础软件平台,应用支撑平台由提供开发通用开发组件与集成环境的应用开发平台,实现上下层数据交换功能的数据交换平台,支撑车辆、货物和人员的定位功能的地理信息平台以及通用的感知设备、服务应用终端的管理平台组成。数据库是平台建设的核心内容,经过分布式数据库系统实现农业生产、农业标准、动物疫情、病虫草害、土壤、气象、水情、农民远程教育等数据的集中管理、分类存储和分级共享,是整个平台的数据源。(3)应用层:应用层主要是各个农业应用系统,主要实现平台的具体业务功能,为*县农业企业、农业主管部门、消费者等最终用户提供应用服务。将各种农业应用软件系统统一部署在服务器上,用户只需拥有能够接入互联网的服务终端,即可随时随地使用服务。5.3*县农业生产指挥调度中心围绕*县农业宏观决策管理需求,基于物联网综合服务平台,部署农业生产指挥调度中心。聚合农业生产、加工、物流、交易、消费各环节信息,集成各种宏观与微观农情监测数据,调度强大的分布式计算与存储资源,实现农业病情、虫情、灾情、墒情等信息快速掌握,并实施科学、高效的决策与部署。图3:农业生产指挥调度中心5.4 设施大棚精细化种植应用系统设施大棚精细化种植应用系统经过光照、温度、湿度、日照数这些无线传感器,对农作物温室内的光照强度、空气和土壤温度、空气和土壤湿度、日照数的环境参数进行实时采集,并进行分析,依据分析结果,自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。同时在温室现场布置摄像头等监控设备,适时采集视频信号。用户经过电脑或3G手机,随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。图4:设施大棚环境监控图图5:设施大棚精细化种植应用系统功能结构图图6:设施大棚精细化种植业务流程图系统主要包含两部分功能:一是设施大棚视频监测系统,主要是对各大棚进行视频图像监测,一方面满足日常的大棚监控需要,另一方面能够对接远程专家指挥系统,专家可实时在线查看大棚蔬菜的长势及病虫害情况,进行远程诊断决策。经过旋转球机的角度,可查看大棚内各区域的蔬菜长势,可查询历史存储的视频信息。二是作物生产综合管理系统,主要对各大棚的多个环境参数进行传感器实时监测,而且对这些数据参数进行分析、预警,经过系统消息、手机短信等方式通知工作人员进行手动控制大棚的自动化设备,或者经过在系统里设置自动化调节阈值,超过此阈值,将自动触发自动化设备进行相应调节,如:超过设置的大棚温度最高阈值,系统将自动启动风机进行通风降温。系统主要实现的功能如下: 种植环境数据监测信息系统对设施蔬菜大棚采集到的蔬菜种植传感器数据进行汇总和分析,信息系统对现场实时采集的温室内空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、日照数参数进行分析处理,并以直观的图表和曲线的方式显示给用户。 种植预警经过在系统中设置各种传感器数据的阈值,如大棚温度阈值,超过设置的阈值进行预警,并把预警信息经过各种渠道发送给用户。 种植视频监控在系统中能够实时查看大棚的视频监控图像,经过高清球形摄像头可旋转,拍摄多角度视频图像。 设备管理经过该信息系统,可查看当前所有自动化设备的运行状态,并能够进行远程自动化控制和管理。点击系统按钮、操作鼠标实现对种植设备的远程自动化控制,如打开风机通风降温、打开卷帘遮阳、打开保温膜等。 数据查询可查看大棚的实时种植数据信息,包括大棚编号、种植品种、空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、日照数情况,可经过选择大棚的名称、种植蔬菜的品种等进行数据查询筛选。 种植分析对获得的种植数据进行对比分析,对比相同作物,各大棚的长势及生长情况(视频图像对比)、分析种植环境因素对蔬菜的长势和产量的影响,形成科学化、低成本种植,提高蔬菜的产量和品质。 统计汇总经过报表形式,根据不同的大棚、不同的种植品种、不同的环境参数等多个维度对种植相关数据进行统计和导出Excel。5.5 水稻大田监测调度系统根据当前国内农业物联网技术研发应用情况,农作物大田信息采集以自动化采集和人工采集两方面组成。苗情、墒情、病虫草情、灾情,建立相应人工采集点,由县农技推广中心农技人员人工采集数据,人工采集的数据及时接入县农业物联网综合服务平台。建立物联网自动采集点,采集作物长相,田间光照强度、日照时数、风速、风向、降雨量、空气温度和湿度、土壤温度、土壤含水量等数据。经过这些数据对农作物的苗情、墒情、病虫草情、灾情以及各阶段长势进行动态监测和趋势分析,对农作物生产、管理和抗灾救灾进行快捷高效的调度指挥,实现精细化农业生产与宏观监管,有效降低化肥、农药投入量,保障粮食生产安全。图7:*县水稻大田监测调度系统架构图8:水稻大田监测管理系统功能架构图图9:水稻大田监测系统业务流程图系统主要实现以下功能: 农情监控: 经过无线传感器网络、3G视频等技术对农田生态环境参数实时、动态、连续监测,实现农田生态环境和作物生育期、苗情、长势的可视化,足不出户就可直观、清晰地观察到农作物长势、生长环境。 农情预警:将农作物当前的长势及所处的生长环境与其相适应的环境进行对比,对不适宜的环境信息进行预警,并提供相应的农业技术方法,规避或减少损失。 农害管理:利用四情管理平台结合移动终端,帮助使用者对农作物病虫害况进行管理,主要包括智能诊断和专家指导等。 GIS应用:经过针对农作物面积、长势、产量、灾情等信息监测,结合GIS技术,展示农情信息、长势信息、预测产量等功能。 手机应用:利用手机客户端随时上报苗情、经过拍照及人工采集病虫害信息与专家系统相结合,为用户提供智能诊断。 农情分析:利用人工及自动化采集设备采集的苗情信息,形成农情报表并与历史资料对比进行农情分析。5.6 肉禽精细化养殖应用系统肉禽精细化养殖应用系统主要包括以下功能:图10:肉禽精细化养殖应用系统架构图图11:肉禽精细化养殖应用系统功能结构图图12:肉禽精细化养殖应用系统业务流程图系统主要实现以下功能: 数据采集:对温度、湿度、CO2浓度以及NH3等有害气体含量数据经过有线或无线网络传递给数据处理系统,如果传感器上报的参数超标,系统出现阈值告警,并能够自动控制相关设备进行智能调节。 视频监控:用户随时随地经过3G手机或电脑能够观看到养殖场所内的实际影像,对畜禽生长进程进行远程监控。 远程控制:用户在任何时间、任何地点经过任意网络终端,均可实现对温室内各种设备进行远程控制,能够提供自动开启风扇等操作。 错误报警:系统允许用户制定自定义的数据范围,超出范围的错误情况会在系统中进行标注,以达到报警的目的。5.7 蓝莓精细化种植应用系统利用蓝莓信息采集、标识、记录技术,在具有一定代表性的种植区域部署低功耗智能感知、信息标识与存储设备,实现蓝莓生长环境信息动态监测,水、肥、药的精量控制和病虫危害行为的预防,提高蓝莓产量和品质、降低生产成本。(1)应用农业传感技术,实现田间土壤温湿度、空气温湿度、光照强度等环境参数的快速监测;(2)利用视频感知技术,实现病虫害的智能识别和防控。图13 蓝莓生长信息监控六、质量保证措施在项目工程建设中,针对项目的质量保证机构或个人,制订包括管理、文档、评审、工具等内容的质量保证计划。工程项目的建设在严格的质量监督之下完成预期的工程目标,从而避免开发过程随意性,出现不按设计进行系统集成施工、软件书写编码、软件系统版本失控、软硬件测试工作不到位等情况,严格控制工程建设质量、进度。质量保证体系是贯穿整个项目开发实施过程的第三方独立审查活动,其目标是以独立审查方式,从第三方的角度监控软件开发任务的执行,对项目是否遵循已制定的计划、标准和规程,向开发人员和管理层提供反映产品和过程质量的信息和数据,提高项目透明度,同时辅助整个项目团队取得高质量的工作成果。主要包括以下五个方面: 经过监控软件开发过程来保证产品质量; 保障系统集成方面的施工严格按照标准与规则实施; 保证开发出来的软件和软件开发过程符合相应标准与规程; 保证软件产品、软件过程中存在的不适合问题得到处理,必要时将问题反映给高级管理者; 确保项目组制定的计划、标准和规程适合项目组需要,同时满足评审和审计需要。在本项目中实施质量保证工作主要包括以下五个方面的内容:1、拟定质量保证计划项目质量保证计划的目的是规划出哪些是需要被跟踪的工作,并建立文档。此文档能够作为质量保证代表的工作指南,帮助项目经理确保所有工作按计划完成。在项目早期,根据项目计划制定与其对应的质量保证计划,定义出各阶段的检查重点,标识出检查的工作产品对象,以及在每个阶段质量保证计划的输出产品。编写完质量保证计划后要组织质量保证计划的评审,并形成评审报告。经过评审的质量保证计划发送给各项目经理、项目开发人员和所有相关人员。2、参与项目的阶段性评审和审计对于阶段产品的审计一般是检查其阶段产品是否按计划按规程输出并内容完整,这里的规程既包括企业内部统一的规程,也包括项目组内自己定义的规程。质量保证计划参与评审是从保证评审过程有效性方面入手,例如参与评审的人是否具备一定资格、是否规定的人员都参加了评审、评审中是否对被评审对象的每个部分都进行了评审并给出了明确的结论等。3、对项目日常活动与规程的符合性进行检查由于质量保证计划独立于项目组,如果只是参与阶段性的检查和审计很难及时反映项目组的工作过程,因此质量保证计划也要在两个阶段点之间设置若干小的跟踪点来监督项目的进行情况,以便能及时反映出项目组中存在的问题,并对其进行追踪。4、对配置管理工作的检查和审计质量保证计划要对项目过程中的配置管理工作是否按照项目最初制定的配置管理计划进行监督,包括配置管理人员是否定期进行该方面的工作、是否所有人得到的都是开发过程产品的有效版本。5、跟踪问题的解决情况对于项目评审和项目日常工作中发现的问题,质量保证计划要进行跟踪,直至解决。对于在项目组内能够解决的问题就在项目组内部解决;对于在项目组内部无法解决的问题,或是在项目组中跟催多次也没有得到解决的问题,能够利用其独立汇报的渠道报告给高层管理者。七、设备清单及要求见附件八、项目预算本项目设计概算为*万元。综合服务平台、设施大棚化标准化管理系统、水稻大田监测管理系统、肉禽精细化养殖管理系统、蓝莓精细化管理应用系统等应用软件共计*万元;政府决策中心及四个示范点建设硬件设备及线材费用共计*万元;调试与系统集成及工程税费*万元。*县农业物联网建设方案*县农业委员会二0一二年六月