項目概述

對于規模化的溫室大棚種植而言，單靠人工管理需要大量人手，耗力費時，并且存在難以避免的人工誤差。“水肥一體化+自動灌溉”是物聯網技術在農業生產經營管理中的具體應用，通過采集終端及各類傳感器采集各類農業數據，通過無線傳感器網、移動通信無線網、有線網等實現信息傳輸，通過作業終端實現農業生產設備控制與農業生產過程全監控。
“水肥一體化+自動灌溉”通過物聯網可以實現實時傳感采集和數據存儲，能夠統計出植物生長對溫、濕、光、土壤的需求規律，提供精準的科研實驗數據；通過智能分析與聯動控制功能，能夠及時精確地滿足植物生長對環境和養分等各項指標的要求，達到大幅增產的目的；通過光照和溫度的智能分析尋優與精確調控，使植物的生長*遵循人工調節等，達到優質生產之目的。進行土壤養分、墑情監測，為作物選擇耕種方式提供指導；既能改變粗放的農業經營管理方式，也能提高農作物疫情疫病防控能力，確保農產品質量安全，現代農業發展。真正實現了農業生產自動化、管理智能化，使溫室大棚種植管理智能化調溫、精細化施肥，可達到提高產量、改善品質、節省人力、降低人工誤差、提高經濟效益的目的，實現溫室種植的高效和精準化管理。
物聯網技術在農業生產領域的應用有效地改變了傳統農業粗放、低效的生產方式，促進了農業發展方式轉變，加快了農業現代化步伐，也生產了實實在在的經濟效益、社會效益和生態效益，受到廣大農民和農業企業的歡迎。

整體系統功能概述

水肥一體化+自動灌溉應用系統通過流量傳感器對于種植大棚的耗水量以及肥料使用狀況進行監測，通過光照強度、空氣溫濕度、土壤溫濕度等傳感器，對種植大棚的對應環境參數進行實時采集，LED展示，并進行分析。依據環境信息和分析結果，自動開啟或者關閉設備(如遠程控制滴灌、開關卷簾等)。同時在蔬菜環境采集點以及園區管理布置攝像頭等監控設備，適時采集視頻信號。用戶通過電腦或3G/4G手機，隨時隨地觀察現場情況、查看現場溫濕度等數據和智能調節遠程自動化設備。

水肥一體化系統

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術。水肥一體化是借助壓力系統（或地形自然落差），將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統供水、供肥，使水肥相融后，通過管道和滴頭形成滴灌、均勻、定時、定量，浸潤作物根系發育生長區域，使主要根系土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時根據不同的作物的需肥特點，土壤環境和養分含量狀況；蔬菜不同生長期需水，需肥規律情況進行不同生育期的需求設計，把水分、養分定時定量，按比例直接提供給作物。
水肥機采用旁路式接入灌溉網絡，施肥時只需要打開手動閥，同時啟動水肥的水泵就可以將肥料桶內的肥液注入到灌溉管網，通過調節施肥機上浮子流量計與灌溉網絡的流量比值來實現精準施肥，用戶通過操作觸摸屏進行管控，控制器會按照用戶設定的配方、灌溉過程參數自動控制灌溉量、吸肥量、肥液濃度、酸堿度等水肥過程中的重要參數，實現對灌溉、施肥的定時、定量控制，節水節肥、省力省時、提高產量，專用于連棟溫室、日光溫室、溫室大棚和大田種植灌溉作業。

水肥一體化系統的優勢

1.這項技術的優點是灌溉施肥的肥效快，養分利用率提高。可以避免肥料施在較干的表土層易引起的揮發損失、溶解慢，最終肥效發揮慢的問題；尤其避免了銨態和尿素態氮肥施在地表揮發損失的問題，既節約氮肥又有利于環境保護。
2.水肥一體化技術使肥料的利用率大幅度提高。據華南農業大學張承林教授研究，灌溉施肥體系比常規施肥節省肥料50%~70%；同時，大大降低了設施蔬菜和果園中因過量施肥而造成的水體污染問題。
3.水肥一體化技術通過人為定量調控，滿足作物在關健生育期“吃飽喝足”的需要，杜絕了任何缺素癥狀，因而在生產上可達到作物的產量和品質均良好的目標。
4.大幅度節水，設施灌溉比傳統大水漫灌節水50%以上，其中滴灌最省水。

首部樞紐組成

1、儲水罐
任何一個灌溉系統，無論多大氣上檔次，水源才是要素，也是最基本的要素。水源的好壞，對于整個農業生產系統、灌溉系統等，都起到了關鍵性作用。現場的水源主要來自井水，但是項目現場場地大，對水的消耗也大，所以必要的儲水也就尤為重要，項目現場已經建有蓄水池，針對于用量的考量，增加一個70 儲水罐作為共水源，保證灌溉系統的正常運行。

2、主水泵
通過對現場的環境考察，1號水泵供應5個聯動大棚，采用1臺15KW的臥式離心水泵，過流量50m³/h，揚程50m，控制方式采用變頻控制，暫不做改動，2號水泵預計供應2個聯動溫室大棚，11個單體棚，面積較小于1號區域，擬用功率為11kw的臥式離心泵，過流量40m³/h，揚程38m。

3、恒壓變頻控制柜
變頻水泵控制柜系統通過測到的管道壓力，經變頻器系統內置的PID調節器運算，調節輸出頻率，然后實現管網的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號(一般可作為管網壓力極限信號)可適時通知變頻泵工作狀況。同時采集頻率和壓力通過無線GPRS模塊將數據上傳到平臺上。

4、過濾設備
級過濾系統：全自動反沖洗砂石過濾器
砂石介質過濾器主要用來處理水中有機雜質和藻類，主要適用于開放性水源如：水庫、池塘及渠道水的初級過濾，一般在其后面配備疊片式過濾器作為二級過濾。
第二級過濾系統：全自動反沖洗疊片過濾器
疊片過濾器主要用來細化水質過濾效果，所以一般用于第二級過濾，疊片過濾器有手動/半自動/全自動三種沖洗方式，全自動反沖洗的控制器操作簡單，可根據壓差，時間或兩者組合對過濾器或工作站進行全面控制過濾效果更優，疊片過濾器濾芯無須更換，壽命可達15年之久。

5、智能水肥一體機
廈門欣仰邦水肥一體機的系統結構包括：控制柜、觸摸屏控制系統、混肥硬件設備系統、無線采集控制系統等。支持pc端以及微信端實施查看數據以及控制前端設備。
新普惠水肥一體化智能灌溉系統由上位機軟件系統、區域控制柜、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合，實現智能化控制。可實現智能化監測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監測的灌溉狀況，當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額后，可以自動關閉電磁閥系統。可根據時間段調度整個灌區電磁閥的輪流工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統可協調工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現節水、節電，減少勞動強度，降低人力投入成本。

水肥機參數：

大棚設備聯動控制系統

大棚設備聯動控制系統是專門為農業溫室監測、農業環境控制而開發生產的自動控制系統。本系統可以通過監測基本的生態環境因子，如溫度、濕度、光照、土壤溫濕度、CO2濃度等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關閉不同的執行結構（濕簾水泵、風機、電磁閥等），以適應不同生物生長繁育的需要，該系統的使用，可以使溫室運行于經濟節能狀態，實現溫室的無人值守自動化運行，降低溫室能耗和運行成本，可以為植物提供一個理想的生長環境，并能起到減輕人的勞動強度、提高設備利用率、改善溫室氣候、減少病蟲害、增加作物產量等作用。

系統架構

設備聯動控制系統主要有傳感采集控制部分、傳輸部分、應用平臺三部分組成，傳感采集控制系統主要實現對溫室環境參數的檢測與環境調整機構的控制，由傳感器、溫室控制器和執行機構組成。溫室控制器主要實現溫室環境數據實時采集、處理與顯示，以及對溫室環境的調節，通過有線RS485通訊或無線GPRS通信模塊，將監測的環境參數傳輸到控制中心，也可脫機工作。
軟件平臺為環境監測與管理系統，實現對溫室的遠程監測與控制操作。軟件平臺可遠程實時監控各傳感器數據以及執行機構的工作狀態并進行調控，用戶通過預設環境參數，達到系統自動控制的目的。

視頻監控系統

建設農業園區道路及重點區域視頻監控系統，對園區道路及周邊遠程監控能有效的防止外來生物對園區的生產活動的干擾和破壞，對園區內的突發事件的及時處置和遠程指揮；對作物生長區域遠程監控能對傳感設備采集信息的驗證和自動控制設備的準確把握，同時也是對生產人員的監督和管理。
通過安裝監控攝像頭，實時捕獲大棚作物生長的畫面，而后通過網絡將畫面數據傳輸給視頻處理設備并進行存儲。使用者既可以在PC 機液晶顯示器上看到實時畫面，又可以通過手機遠程訪問來觀看大棚的實時畫面。即可以幫助生產管理者遠程了解蔬菜生長狀況，也可以幫助農業專家通過遠程監控畫面了解蔬菜生長情況，解決種植中的病害難題。在連棟溫室中選擇合適位置安裝球機，該球機可旋轉，保證了大棚內的任何角落都在攝像頭的可視范圍內，圖像通過無線網絡或視頻線進行傳輸，該系統采用高精度網絡攝像機，系統的清晰度和穩定性等參數均符合國內相關標準。
網絡視頻監控的現場記錄可以加強對養種植現場的監督，監控設備能夠將直接采集到的信號通過ADSL等模式傳至互聯網，管理層可按不同權限級別觀看所監看的圖像，可以隨時隨地通過網絡連接到種植區域視頻監控系統進行監控。
視頻監控系統能對視頻服務器、鏡頭等設備分組管理；用戶資料、控制權限等資料集中管理；多畫面顯示/全屏顯示，支持攝像機、預置位輪巡；用戶可根據優先級別控制攝像機、云臺動作；圖像移動偵測報警、錄像；可通過電子地圖查找設備、還具有放大、縮小、跳轉等功能；支持自動、手動錄像，屏幕抓拍；支持遠程報警、報警策略及聯動控制等。錄像畫面存儲全部采用中心存儲的方式，在物聯網管控中心機房配置大容量磁盤陣列，對所有視頻圖像進行15天*24小時的不間斷錄像存儲。后端工作人員在辦公室分別通過客戶端PC及大屏幕電視墻對示范區個生產基地內的生產作業情況和棚間道路情況進行全面監控，監控畫面通過輪巡方式在電視墻上實時顯示；多部手機用戶可以不限地域進行實時瀏覽和控制。

農業物聯網管控中心

物聯網管控中心是整個園區的大腦中樞，負責監視、控制、指揮、調度、優化、管理整個綠谷農業園林有限公司種植園區，通過分布在園區各處的傳感器和視頻設備，感知整個農業園區的運營態勢，確保農業園區的生產安全、運營高效、低碳環保，實現綠色、安全、暢通、智慧、優質的農業園區。
物聯網管控中心也是一個向客戶集中展示農業園各種生產信息的可視化場所，它集日常管理與指揮調度于一身，為更好發揮智慧農業園提供各種增值服務，并通過對農業園農產品的全流程監控，協調各子系統安全、有序的運行。

大屏幕顯示系統

根據現場特點，大屏幕顯示系統擬采用4×4超窄邊液晶拼接屏，液晶拼接屏具有較高分辨率、可調亮度和對比度、范圍寬，色彩還原真實，圖像失真小，亮度均勻，顯示清晰，系統操作簡單，維護方便，使用壽命長。在多臺屏幕拼接的時候不會影響整個拼接屏的拼接顯示效果，更適合拼接應用。

技術方案

基于統一交換接口的異構多系統生產數據對接技術。本項目涉及同各類生產經營企業的內部管理系統的數據和接口對接，在滿足要求與農業物聯網信息化監管信息平臺實現數據聯網需求外。為實現各類系統以及檢測設備系統的有序對接，本項目將采用基于服務總線的異構系統對接方式，保障對接工作高效安全的同時，降低對接工作量，同時為將來接口進一步擴展提供余地。
基于云計算的面向農業物聯網云數據中心建設。本項目將應用云存儲、云虛擬化、云平臺、移動計算等技術，構建以農業物聯網信息化平臺數據庫為核心的集群化云數據中心，提供開放高效的云存儲服務，云虛擬主機服務，滿足各個基地和企業后續擴展帶來的海量數據和動態擴展的需求。

技術架構

1.系統在設計上將采用C/S（客戶/服務器）、B/S（瀏覽器/服務器）和M/S（移動/服務器）一體化設計，將C/S、B/S、M/S三種體系結構進行整合。
2.整個系統采用以B/S結構為基礎，結合C/S結構+中間件混合應用的模式，充分發揮B/S和C/S架構的優點。技術上兼顧同一企業多基地等復雜管理模式的監管需求。
3.物聯網系統將采用B/S架構以及手機移動wap（主要基于android系統平臺開發的APP應用）訪問數據服務器的方式，應用系統開發環境將用采用C#.NET技術進行應用系統的開發。前端信息獲取，信息傳輸，到信息處理都在物聯網核心技術的基礎下督導完成，在最終體現在應用系統中的各個模塊中，采用數據挖掘技術，Ajax技術等。

物聯網服務平臺

web端互聯網平臺
物聯網監測平臺，是在日常生產與科研管理規范的基礎上，將網絡、圖像、傳感、專家智能化等技術進行集成，建立了一套基于Web方式的生產管理、視頻監控、氣象觀測、專家指導的信息平臺。它基于物聯網及云計算技術，能夠為用戶提供多終端（PC端、web物聯網瀏覽終端、手機客戶端等）數據瀏覽功能，同時提供監測設備遠程交互、數據處理、儲存、統計、分析、報警、信息發布等服務。
該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過這種方式，用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。
1.完善的用戶登錄管理方式，支持用戶名、密碼、驗證碼登錄，既方便又安全；
2.監測站點數據直觀顯示、時間實時顯示、實時顯示值、最小值；
3．可視化數據查詢，方便分析及保存，可到處EXCEL表格文件，分析清晰明了；
4．多種曲線人性化顯示，符合各種分析查詢需求.
5.可實時查看后端設備的工作狀態，以及控制相應的后端設備，根據需求，手動點擊打開或關閉，方便快捷；
6.物聯網監控平臺上可設置相應的的控制邏輯，自動控制相應執行設備，實現自動控制；
7．平臺功能任性化，可根據需求設定繼電器的閉合時間，保證現場設備的正常運行；

手機端應用系統
應用智能手機端，將網頁的數據查看、設備控制，圖表數據GIS、閾值設置等部分功能移動化，建立手機端信息化管理應用系統，在手機端實現農業生產數據的查詢瀏覽、生產設備控制等，使相關工作人員可以隨時隨地遠程管理園區農業生產業務工作。