第*部分    概述

1.  系統概述

       智慧農業監控系統*為(wèi)戶外應用研制(zhì)，內(nèi)置GPRS無線通(tōng)信模塊，另外同時(shí)具備圖像監控和(hé)數(shù)據采集兩大(dà)功能，可(kě)以靈活應用于戶外場(chǎng)所的信息分析應用，實現智能化識别、定位、跟蹤、監控和(hé)管理(lǐ)各類信息數(shù)據。系統構成如圖1所示。

       系統的無線傳感器(qì)節點實時(shí)采集農作(zuò)物生(shēng)長所需的溫室內(nèi)的溫度，濕度信号以及光照、土壤溫度、土壤含水(shuǐ)量、CO濃度等環境參數(shù)，并通(tōng)過*種低(dī)功耗自組網的短(duǎn)程無線通(tōng)訊技(jì)術(shù)實現傳感器(qì)數(shù)據的傳輸，所有(yǒu)數(shù)據彙集到中心節點，通(tōng)過*個(gè)無線網關與互聯網相連，利用手機或遠程計(jì)算(suàn)機可(kě)以實時(shí)掌握農作(zuò)物現場(chǎng)的環境狀态信息，*家(jiā)系統根據環境參數(shù)診斷農作(zuò)物的生(shēng)長狀況與病蟲害狀況。戶外現場(chǎng)布置攝像頭等監控設備，實時(shí)采集視(shì)頻信号。用戶通(tōng)過電(diàn)腦(nǎo)或3G手機，随時(shí)随地觀察現場(chǎng)情況、查看現場(chǎng)溫濕度等數(shù)據和(hé)控制(zhì)遠程智能調節指定設備。

                     圖* 系統結構圖

1) 戶外監控現場(chǎng)：同時(shí)監控農田、排污口、果園、戶外電(diàn)力系統等現場(chǎng)，獲取溫度，濕度信号以及光照、土壤溫度、土壤含水(shuǐ)量、CO濃度、水(shuǐ)質、病蟲害、電(diàn)流、電(diàn)壓等環境參數(shù)，為(wèi)管理(lǐ)者提供決策依據。

2) 傳感器(qì)：主要負責溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和(hé)土壤含水(shuǐ)量以及視(shì)頻等數(shù)據的采集和(hé)控制(zhì)。

3) 管理(lǐ)中心：戶外監控現場(chǎng)的相關參數(shù)，經過傳輸基站(zhàn)到達室內(nèi)管理(lǐ)中心，經過智慧農業軟件系統處理(lǐ)，得(de)出結論，發送至智能終端，給使用者以精确數(shù)據依據。

4) 智能移動工作(zuò)終端：

集成智能手機、GPS手持機、無線對講機設備優點形成移動單兵設備,*機在手随時(shí)無憂。通(tōng)信雙通(tōng)道(dào)模式徹底解決林區(qū)通(tōng)訊死角問題，随時(shí)随地通(tōng)訊無阻、精準定位、采集同步數(shù)據，是農業工作(zuò)者的好助手。

5) 農業監控系統：

在監控溫濕度、光照、水(shuǐ)質、風向等參數(shù)的同時(shí)，還(hái)可(kě)以對農作(zuò)物資源、生(shēng)态環境、病蟲害等進行(xíng)有(yǒu)效監控。

2.  本方案的特點優勢

·   系統建設成本低(dī)，日常使用費低(dī)，維護費用低(dī)

·   *清圖像顯示監控現場(chǎng)，遠程數(shù)據采集，直觀明(míng)了

·   定時(shí)拍攝，遠程主動索取，降低(dī)巡檢次數(shù)，減少(shǎo)人(rén)力物力成本

·   科技(jì)創新應用，統*集成，規模化管理(lǐ)

·   曆史數(shù)據存儲，全部數(shù)據彙總分析

第二部分    系統結構

       利用無線GSM網絡，并通(tōng)過各種外接傳感器(qì)可(kě)對農田作(zuò)物生(shēng)長環境溫度、濕度等環境參數(shù)以及作(zuò)物圖像實現實時(shí)遠程監測，圖像、環境數(shù)據通(tōng)過GPRS傳回到管理(lǐ)中心，管理(lǐ)者通(tōng)過後台數(shù)據彙總分析農田環境、蟲害情況，及時(shí)作(zuò)出預防措施，同時(shí)管理(lǐ)者也可(kě)通(tōng)過後台管理(lǐ)中心設置定時(shí)獲取環境數(shù)據、圖片。系統結構如圖2所示。

圖2  智慧農業監控系統體(tǐ)系架構

傳感與執行(xíng)層：

       該層将數(shù)據傳感器(qì)的采集的數(shù)據通(tōng)過ZigBee和(hé)Rs485/232兩種模式上(shàng)傳至網關。根據傳輸方式的不同，溫室現場(chǎng)部署分為(wèi)無線版和(hé)有(yǒu)線版兩種。無線版采用ZigBee發送模塊将傳感器(qì)的數(shù)值傳送到zigBee節點上(shàng)；有(yǒu)線版采用電(diàn)纜方式将數(shù)據傳送到Rs485/232節點上(shàng)。無線版具有(yǒu)部署靈活，擴展方便等優點；有(yǒu)線版具有(yǒu)*速部署，數(shù)據穩定等優點。

       無線傳感器(qì)節點實時(shí)采集農作(zuò)物生(shēng)長所需的溫室內(nèi)的溫度，濕度信号以及光照、土壤溫度、土壤含水(shuǐ)量、CO2濃度等環境參數(shù)并上(shàng)傳到ZigBee網關。

       接收遠程控制(zhì)指令，通(tōng)過繼電(diàn)器(qì)控制(zhì)各種農業生(shēng)産設備，包括：噴淋、滴灌等噴水(shuǐ)系統和(hé)卷簾、風機等空(kōng)氣調節系統等。

       通(tōng)過IP網絡攝像頭可(kě)實時(shí)對作(zuò)物情況、人(rén)員和(hé)安全視(shì)頻流上(shàng)傳至服務器(qì)。

傳輸層：

       該層主要将設備采集到的數(shù)據，通(tōng)過3G/GPRS/Inernet網絡傳送到服務器(qì)上(shàng)，在傳輸協議上(shàng)支持IPv4現網協議及下*代互聯網IPv6協議。

應用層：

       該層負責對采集的數(shù)據進行(xíng)存儲和(hé)信息處理(lǐ)，為(wèi)用戶提供分析和(hé)決策依據，用戶可(kě)随時(shí)随地通(tōng)過電(diàn)腦(nǎo)和(hé)手機等終端進行(xíng)查詢。

用戶終端：

       3G手機、PC機終端通(tōng)過接入網絡實時(shí)查看各種由傳感器(qì)傳來(lái)的數(shù)據，并能調節溫室內(nèi)噴淋、卷簾、風機等各種設備。

第三部分    網絡拓撲結構

       系統在網絡方面采取了多(duō)種制(zhì)式，遠程通(tōng)訊采用3G無線網絡，近距離傳輸采取無線ZigBee模式和(hé)有(yǒu)線RS485/232模式相結合，保證網絡系統的穩定運行(xíng)。智慧農業監控系統網絡拓撲結構如圖3所示。

圖3  智慧農業監控系統網絡拓撲結構

第四部分    監控系統主要設備

視(shì)頻采集單元

通(tōng)過整合來(lái)自各種系統傳感器(qì)的數(shù)據，保證精确、完整和(hé)可(kě)靠的傳感器(qì)信号或感知信息。通(tōng)過顯示技(jì)術(shù)，計(jì)算(suàn)機圖形，體(tǐ)感技(jì)術(shù)，計(jì)算(suàn)機多(duō)媒體(tǐ)技(jì)術(shù)将虛拟信息疊加到現實環境或者現實物體(tǐ)上(shàng)，産生(shēng)三維信息以增強人(rén)對真實世界的感知。傳感器(qì)增強現實攝像頭具有(yǒu)實時(shí)結合、實時(shí)交互、三維标定的特性，依托于顯示技(jì)術(shù)和(hé)三維跟蹤标定技(jì)術(shù)來(lái)實現。

數(shù)據采集單元

       傳感器(qì)單元主要包括氣體(tǐ)溫濕度傳感器(qì)、土壤水(shuǐ)分傳感器(qì)、土壤溫度傳感器(qì)、光照傳感器(qì)、易燃氣體(tǐ)傳感器(qì)、有(yǒu)毒氣體(tǐ)傳感器(qì)、土壤酸堿度傳感器(qì)、水(shuǐ)質傳感器(qì)等。采集器(qì)集數(shù)據采集傳輸于*體(tǐ)，電(diàn)池供電(diàn)時(shí)間(jiān)長，安裝簡便，成本低(dī)。傳感器(qì)實現數(shù)字信号采集、太陽能供電(diàn)、Mesh無線傳輸等技(jì)術(shù)，應用于不方便布線的場(chǎng)合。

圖4  無線二氧化碳光照度傳感器(qì)    圖5  無線土壤溫濕度檢測儀

通(tōng)信單元

ZigBee網關

       通(tōng)過 GPRS/3G 傳輸，實現ZigBee個(gè)域網與互聯網絡的信息互通(tōng)和(hé)多(duō)網融合，自帶SD存儲卡，可(kě)實現數(shù)據本地存儲；工業級溫度範圍為(wèi)-40℃~85℃。

圖6  智慧農業通(tōng)信單元

終端顯示單元

       管理(lǐ)中心可(kě)根據上(shàng)位機軟件分析系統得(de)出的結論對農業管理(lǐ)作(zuò)出決策，智能移動終端亦可(kě)随時(shí)随地得(de)到相關信息，軟件系統效果如圖7、8所示。

圖7  智慧農業監控系統管理(lǐ)中心效果

圖8  智慧農業監控系統移動終端效果

 第五部分 應用圖示

                       野外太陽能闆監測圖示