農(nóng)業(yè)智能田間種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)田種植是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中廣泛使用的種植方式。由于農(nóng)業(yè)技術(shù)落后，農(nóng)田種植中的問(wèn)題日益突出:隨著水資源的減少，過(guò)去的水渠灌溉已不適應(yīng)當(dāng)前的農(nóng)田生產(chǎn)；土壤養(yǎng)分流失和農(nóng)藥的大量使用造成了土壤結(jié)構(gòu)的變化；專(zhuān)門(mén)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)民數(shù)量減少，農(nóng)田管理粗放，傳統(tǒng)耕作方式已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。在傳統(tǒng)的農(nóng)田生產(chǎn)中，由于缺乏有效的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，農(nóng)民無(wú)法對(duì)作物生長(zhǎng)做出及時(shí)有效的調(diào)整，僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷，導(dǎo)致成本高、效益低的局面。

系統(tǒng)概述

合肥鴻昇科技有限公司自主研發(fā)的智能農(nóng)田種植環(huán)境監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，針對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)田種植分布廣、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、布線和供電困難等特點(diǎn)，以數(shù)字農(nóng)田和農(nóng)田遠(yuǎn)程管理為切入點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建統(tǒng)一便捷的信息交互平臺(tái)。

(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在該系統(tǒng)中，傳感器用于測(cè)量環(huán)境參數(shù)，如光照強(qiáng)度、溫度和濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度等。，影響植物生長(zhǎng)，測(cè)得的參數(shù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)焦芾碇行?，?shí)現(xiàn)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。管理中心對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，根據(jù)規(guī)則給出控制決策，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送控制指令，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)施的智能控制，保證了農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，降低了成本，促進(jìn)了增產(chǎn)增收。管理中心軟件可以根據(jù)作物類(lèi)型設(shè)置生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的范圍和控制決策規(guī)則，并存儲(chǔ)所有測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)條件管理和查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)。

(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能農(nóng)田種植環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由下位機(jī)采集系統(tǒng)、上位機(jī)軟件應(yīng)用平臺(tái)和輔助擴(kuò)展部分組成。下位機(jī)信息采集系統(tǒng)包括土壤水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水肥一體化系統(tǒng)、田間氣候觀測(cè)站、視頻圖像采集終端等。上位機(jī)軟件部分還包括電腦顯示控制、手機(jī)顯示控制、LCD顯示屏等。輔助擴(kuò)展部分可添加農(nóng)田病蟲(chóng)害防治、農(nóng)業(yè)專(zhuān)家在線指導(dǎo)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯、在線交易云平臺(tái)等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所包含的一系列系統(tǒng)設(shè)備。根據(jù)客戶(hù)需求。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各種參數(shù)傳感器可以對(duì)農(nóng)田的整體環(huán)境進(jìn)行多點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集，顯示裝置可以實(shí)時(shí)顯示農(nóng)田的溫度、濕度、光照等數(shù)值，可以更清晰的顯示整個(gè)田地的整體數(shù)據(jù)。

傳感器是系統(tǒng)整個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)的重要組成部分，用于將農(nóng)田環(huán)境因素等非電物理量轉(zhuǎn)化為控制系統(tǒng)能夠識(shí)別的電信號(hào)，為系統(tǒng)管理和控制提供判斷和處理的依據(jù)。傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、漂移、精度等。常用的傳感器主要有溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、土壤濕度傳感器、土壤溫度傳感器，以及營(yíng)養(yǎng)液鹽度(EC)和酸度(PH)傳感器。

(1)農(nóng)田“四情”監(jiān)測(cè)

農(nóng)田“四情”是指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)田間土壤墑情、苗情、農(nóng)作物病蟲(chóng)草害進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。用戶(hù)可以通過(guò)電腦和手機(jī)隨時(shí)隨地登錄自己的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端，訪問(wèn)田間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境、天氣、病蟲(chóng)害、作物生長(zhǎng)等情況。結(jié)合系統(tǒng)預(yù)警模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷，并獲得智能化、自動(dòng)化的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和人工遠(yuǎn)程精準(zhǔn)管理，保證農(nóng)作物在適宜的環(huán)境條件下生長(zhǎng)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，增加農(nóng)民收入。

①土壤濕度監(jiān)測(cè)

土壤水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)土壤的含水量，通過(guò)水分傳感器測(cè)量土壤的體積含水量。同時(shí)，根據(jù)用戶(hù)需要，系統(tǒng)可以擴(kuò)展配置監(jiān)測(cè)所有土壤參數(shù)的設(shè)備，如土壤溫度傳感器、土壤電導(dǎo)率、土壤緊實(shí)度儀、土壤原位鹽分分析儀、土壤(肥料)養(yǎng)分快速測(cè)試儀等。

檢測(cè)土壤溫度、濕度和水位是為了實(shí)現(xiàn)合理灌溉，防止大量灌溉造成的水資源浪費(fèi)和土壤養(yǎng)分流失。檢測(cè)氮、磷、鉀、溶解氧和PH值信息，是為了全面檢測(cè)土壤養(yǎng)分含量，準(zhǔn)確指導(dǎo)稻田合理施肥，提高產(chǎn)量，避免過(guò)量施肥帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

②農(nóng)田蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)

自動(dòng)昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)，利用昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)燈(可視化)結(jié)合現(xiàn)代光、電、數(shù)控技術(shù)，在無(wú)人監(jiān)管的情況下，自動(dòng)完成誘捕昆蟲(chóng)、殺蟲(chóng)、收集、分裝、排水等系統(tǒng)化操作。通過(guò)GPRS移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，定時(shí)拍照采集昆蟲(chóng)接收箱中采集的昆蟲(chóng)圖片，并自動(dòng)上傳至遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)。平臺(tái)每天自動(dòng)記錄收集的數(shù)據(jù)，形成害蟲(chóng)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以

③監(jiān)測(cè)農(nóng)田苗情和災(zāi)情

田間苗情災(zāi)情一體化監(jiān)測(cè)是指對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況、病蟲(chóng)害進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)(包括白天圖像和夜間紅外圖像)。結(jié)合氣象、土壤墑情、蟲(chóng)情預(yù)報(bào)燈等傳感器，可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)田間苗情、蟲(chóng)情、災(zāi)情，讓管理者遠(yuǎn)程密切關(guān)注作物長(zhǎng)勢(shì)，提供及時(shí)高效的指揮調(diào)度。

④專(zhuān)家診斷系統(tǒng)

生產(chǎn)人員可以將危害植物生長(zhǎng)的植物病害特征和病蟲(chóng)害以文字描述和圖片的方式發(fā)送到監(jiān)控平臺(tái)，專(zhuān)家在線解答和回復(fù)，建立互動(dòng)平臺(tái)。

(2)溫度和濕度監(jiān)測(cè)

溫濕度傳感器可以監(jiān)測(cè)農(nóng)田環(huán)境空氣溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等。，并能收集、分析、操作、控制、存儲(chǔ)和發(fā)送數(shù)據(jù)。

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