《中科方德物联网系统建设项目可行性研究报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中科方德物联网系统建设项目可行性研究报告.doc（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、中科方德物联网系统建设项目可行性研究报告 黑龙江中科方德农业物联网系统设项目可行性研究报告黑龙江中科方德软件有限公司版权所有 C 20目录第一章 总论31.1引言31.2项目基本情况3称3设内容3设单位4设规模41.3项目可行性分析4同类技术详细情况4先进性及解决的关键问题5广前景分析6研究的结论7第二章 背景、必要性和意义82.1项目建设的背景82.2项目建设的必要性和意义82.3项目建设的有利条件9第三章 项目总体规划103.1项目总体目标103.2项目建设规划10第四章 项目建设方案114.1系统总体架构114.2系统网络拓扑114.3系统功能介绍12成12集系统13控系统15警系统16
2、程控制系统16理系统17务系统18定制系统19第五章 社会效益分析215.1社会评价基本结论215.2经济评估结论21第六章 总结22第一章 总论1.1引言当今世界，科学技术突飞猛进。以物联网技术和数字化网络技术为代表的信息技术，以惊人的发展速度，迅速在各领域运用。物联网技术在工业控制和电子商务等领域已经有较快的发展同时，我国农业正从传统意义上的精耕细作向精准化和智能化的现代农业演进。物联网这项技术在农业领域应用日益广泛。物联网技术在农业生产和科研中的引入与应用，对于建立集约型农业生产经营管理方式，提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全等多方面具有重要意义，是现代农业依托新型信息化应用
3、上迈出的重要一步。本文就农业物联网系统的规划和建设可行性问题作初步的探讨。1.2项目基本情况称黑龙江中科方德农业物联网系统设内容本系统是面向农业领域推出的第一代拥有自主知识产权的远程环境监测系统。CO浓度、叶面湿度、露点温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。用户通过电脑或智能手机，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。现场采集的数据，为农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。前端设备支持多种传感器接口，同时支持音频、视频功能，可以有效
4、的为农业专家提供第一手的现场专业数据。设单位黑龙江中科方德软件公司设规模五常市农业生产基地1.3项目可行性分析同类技术详细情况充分利用物联网信息管理技术发展现代化农业已成为当今各个发达国家农业发展的热点之一。以欧美为代表的世界发达国家，在农业信息化网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面，全方位推进农业物联网的发展步伐，利用“5S”技术（GPS、RS、GIS、ES、DSS）环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等，对农作物生产进行精细化管理和调控，有力地出尽了农业整体水平的提高。上个世纪90年代，在我国随着互联网技术的成熟和普及后，计算机物联网开始进入农业领域，从事农业人员甚至普通农
5、民，既可以随时随地及时快捷的获得各项科技信息、管理信息、市场供求信息、气象与土壤信息、作物与病虫害信息等等。物联网和计算机信息技术的结合，正在改变农业高度分散、生产规模小、时空变异大、量化与规模化程度差、稳定性和可控程度低等行业弱点。随着物联网在农业领域的应用和普及，目前初步形成可应用于各类农业环境监测和诊断的网络化技术和产品，已经在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用。如果不断扩大应用范围。进一步完善相关技术，即可形成农业环境监控物联网。应用该研究成果可针对大规模农业园区、设施农业和野外农田，离散部署无线传感器节点，组建无线传感器网络，对作物生长环境、农业气象要素，如空气温
6、湿度、土壤温湿度、光照强度等进行动态实时采集，并通过GPRSCDMM3G移动通信网络实时传输至远程中心服务器，中心服务器接收存储数据，结合对应的诊断知识模型对数据解析处理，以达到分布式监测，集中式管理。真正的使“运筹帷幄决胜千里”的农业管理调控理念梦想成真。先进性及解决的关键问题中科方德农业物联网平台在部署和实施过程中解决了最大的问题是，通过采用传感器、视频监控建立与设施信息库、状态库、调度服务库及智能分析平台提高投入资源的附加值、减少资源损耗提升农业生产竞争力。在现代化温室栽培领域，物联网技术精确地呵护着果蔬和作物的秧苗。在这个过程中，温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、离子传感
7、器、生物传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。节水灌溉无线传感网自动灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化，
8、促进节水农业的快速和健康发展。在农田、果园等大规模生产方面，借助物联网技术把农业小环境的温度、湿度、光照、降雨量等，土壤的有机质含量、温湿度、重金属含量、PH值等，以及植物生长特征等信息进行实时获取传输并利用，对于科学施肥、灌溉作业来说具有非常重要的意义。在果蔬和粮食的储藏中，温度传感器发挥着巨大的作用，制冷机根据冷库内温度传感器的实时参数值实施自动控制并且保持该温度的相对稳定。气调库相比冷藏库更先进的贮藏保鲜方法，除了温度之外，气调库内的相对湿度 RH 、O2浓度、CO2浓度、乙烯 C2H4 浓度等均有相应的控制指标。控制系统采集气调库内各种物理量参数，通过各种仪器仪表适时显示或作为自动控制
9、的参变量参与到自动控制中，保证有一个适宜的贮藏保鲜环境。在生鲜农产品流通方面，需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制，环境温度过高可能会发生大批农产品的腐烂，水分不足品质会受到影响，在这个环节如果借助物联网的帮助，将能大大提高农产品运输的品质。在作物的生长过程中还可以利用形状传感器、颜色传感器、重量传感器等来监测物的外形、颜色、大小等,用来确定物的成熟程度，以便适时采摘和收获；可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境的监控，以促进光合作用的进行。在动物饲养中也有传感器应用，如有可用来测定畜、禽肉鲜度的传感器。它可以高精度地测定出鸡、鱼、肉等食品变质时发出的臭味成分二甲基胺 DMA 的浓
10、度，利用这种传感器可以准确地掌握肉类的鲜度，防止腐败变质。也有用来检测鸡蛋质量的传感器。近年来，随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽。在监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等方面，物联网技术正在发挥出越来越大的作用，从而实现科学监测，科学种植，帮助农民抗灾、减灾，提高农业综合效益，促进了现代农业的转型升级。在传统农业中，人们获取农田信息的方式很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力，而通过使用无线传感器网络可以有效降
11、低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息。在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集信息，可以帮助农民及时发现问题，并且准确地捕捉发生问题的位置。这样一来，农业逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，促进了农业发展方式的转变。利用物联网信息技术应用于与设施管理，提高投入资源的附加值、减少资源损耗提升农业生产竞争力。该解决方案使用的主要技术手段为：采用传感器、视频监控；并建立与设施信息库、状态库、调度服务库及智能分析平台。研究的结论中科方德农业物联网
12、系统，符合农业部农业七大体系建设规划、黑龙江省“十二五”规划纲要和项目实际，建设目标明确，规模适度。项目建设方案合理，项目技术先进，组织管理系统健全，社会效益显著。因此，项目建设不仅非常必要，也十分可行。第二章 背景、必要性和意义2.1项目建设的背景物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，物联网技术被誉为全球一个新的经济增长点，国家和政府部分非常重视物联网产业的发展，新华社报道，在各省启动的十二五规划中，有23个省份将物联网作为重要发展目标。物联网（The Internet of things）是指通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、二维码等信息感知设备，按约定的
13、协议连接起来，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、智能控制、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。农业物联网是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。作为粮食大国，我国农业总产量中科技进步的贡献率由19721980年的27提升到198
14、11985年的30402010年农业科技进步贡献率达到52%在知识经济迅猛发展的今天，科学技术作为第一生产力在中国农业现代化建设中将发挥越来越大的作用。物联网新一代信息技术的重要组成部分由此可见，物联网科技的发展也必将深刻影响智能农业的未来。农机企业要抓住物联网建设的重大历史机遇，在“感知中国”的宏伟战略目标推进建设，2.3项目建设的有利条件国家和政府已经明确提出了发展物联网“感知中国”的宏伟战略目标，这也为构建农业物联网“感知农业”指明了方向。物联网在农业上的应用必将越来越广泛和重要，一批关键农业信息感知技术和新兴产业培育问题也可望实现突破。预计未来物联网技术在农业领域的重点是朝着低成本、可
15、靠性、节能型、智能化和环境友好型等五大方向发展。战略目标第三章 项目总体规划3.1项目总体目标本系统建设的总体目标是紧密结合五常市农业生产、加工和销售的特点，建设农业物联网平台，实现网内数据交换、使不同的人可以方便、有序地参加农业生产的协同工作，提高工作效率；同时引入实时监控管理的理念，实现各种信息资源的即时采集和共享，及时发布关于水稻方面的相关信息，及时通过平台对农业生产进行远程管理监控。智能预警功能会对采集数据超过系统预先设置的限制时，将开启系统报警功能，并发送短信告知相关管理人员，便于对农作物生产的管理。健全的专家服务系统即时提供专业的农业病虫害管理、农机农具管理等一系列可定制功能。病虫
16、害防治系统建立病虫害防治数据库，提供病虫害预防与智能推理诊断 同时，该设计方案充分考虑到系统的先进性、实用性、安全性、可扩展性和经济性等原则，以方便易用的原则，快速的提高工作效率，从而实现五常市农委日常管理工作的规范化、电子化、标准化，增强农业生产、加工以及销售的可管理性，实现信息的实时查询、分析、统计，最终体现农产品“远程无忧”管理。3.2项目建设规划该系统建设项目主要是针对五常市的各个农业生产基地的种植、加工以及销售方面的建设。按照目前五常市的农业生产管理体系，整个系统将对农业生产各个环节提供详尽及时的信息采集和共享，智能监控管理，设配远程控制机制，灾害的智能预警，即时专家服务等人性化服务
17、。把每个阶段农产品的情况跟踪记录下来，使得整个农业生产管理过程数字化、信息化、智慧化。第四章 项目建设方案4.1系统总体架构中科方德农业物联网系统总体架构如下图所示图4.1系统总体框架图4.2系统网络拓扑中科方德农业物联网系统在网络方面采取了多种制式。在远程通讯可根据现场情况选择3G或GSM无线网络，近距离传输采取ZigBee模式，保证了网络系统的稳定运行。网络拓扑如下图所示：图4.2系统网络拓扑图在整个系统的建设期间，网络系统设计和硬件选型是十分关键的，它涉及到系统的运行效率和稳定性，是系统实施成功的首要条件。图3.1系统组成图图3.2现场虚拟图集系统数据采集管理系统主要负责温室内部光照、温
18、度、湿度和土壤含水量等传感器采集的数据以及视频监控数据的采集和管理。可为用户在电脑与手机终端上实时、直观的展示采集到的数据。用户可以在平台上查看自己的数据，包括实时数据采集、历史数据管理，以及为用户提供自定义打印报表、提供各种汇总统计图形、对数据库备份等服务，从而方便的得到数据信息，辅助决策。.1实时数据采集实时采集的数据主要为各类传感器采集的数据和视屏监控采集的现场视频数据。温度包括空气温度、浅层土壤温度 土下2 cm 、深层土壤温度 土下5 cm ；湿度主要包括空气的湿度、浅层土壤含水量 土下2 cm 、深层土壤含水量 土下5 cm 。传感器采集数据的上传采用ZigBee无线传输模式，Zi
19、gBee发送模块将传感器的采集数据传送到zigBee节点上。用户可以在农业物联网平台上或通过手机终端等查看现场的实时采集的数据，并且在界面上可显示实时采集数据的曲线图。系统监测参数多样化，可根据客户现场情况自由定制。系统可选监测参数如下图所示：可监测参数单位误差备注空气温度摄氏度0.5对作物的生长速度影响极大空气湿度百分比2%湿度过高，产生病虫害土壤温度摄氏度0.5温度低，容易烂根光照千勒克斯5%影响作物的光合用及果实品质CO2等气体浓度30ppm参与作物光合作用土壤水分3%参与光和作用，影响作物长pH值与土壤养分有重要关系压实程度影响作物生长过程氮素与土壤养分有重要关系电导率图3.3系统可监
20、测参数.2历史数据管理历史数据管理是将采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况和空间分布状况，提供日报、月报等历史报表。错误报警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。该系统对采集的数据进行存储和信息处理。数据存储可对历史数据进行存储，形成知识库，以备随时进行处理和查询视频监控系统采用高精度摄像机对农田或大棚等进行视频监控，系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。图3.4视频监控界面.1实时视频监测对园区内的农田、果园、花卉等进行在线实时视频监控。用户随时随地通过3G手机或电脑可以观看到温室内的实际影像，对农作物生长进程进行远程监控。
21、.2定时图像监测对园区内的农田、果园、花卉等进行定时的图像监测，时间可由用户自行定制，平台提供可查询列表，方便用户随时查询不同时间段的图片信息。警系统当采集数据超过系统预先设置的限制时，将开启系统报警功能，并发送短信告知相关管理人员，便于对农作物生产的管理。.1报警设置当采集设备采集到的温度，湿度等基本参数超过预先设置的限制时，报警系统将提供数据报警，并且在报警的同时发送短信息给相关管理人员。告警数据的上下限数值均可在平台上由用户自行设定，系统也可以提供专家阈值设定建议，为用户提供参考。.2超限记录系统会对历史告警信息进行存储，形成知识库，用户从远程登入系统可根据条件查询风机，在选定风机后可观
22、察风机的工作情况，给风机下达控制命令。风机控制有送风、停止、风速控制（可调节风机转速）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给自动化风机，从而实现远程操作风机的功能。.2灌溉控制用户从远程登入系统可根据条件查询给水器，选定给水器后可观察给水器的工作情况，向给水器下达控制命令。灌溉控制有送水、停止、水流控制（可调节每秒出水量）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给自动化给水器，从而
23、实现远程操作给水器的功能。.3卷帘控制用户从远程登入系统可根据条件查询卷帘，选定卷帘后可观察它的工作情况，给卷帘下达控制命令。卷帘控制有展开、关闭、角度控制（可调节展开大小）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给卷帘，从而实现远程操作卷帘的功能。理系统设备管理系统可以对网关、采集节点、控制节点、设备参数等设备信息进行综合管理。可提供直观的页面，方便用户对设备信息进行查找和管理。.1网关管理管理网关的基本信息，包括网关基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。.2采集节点管理管理采集
24、节点的基本信息，包括采集节点基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。.3控制节点管理管理控制节点的基本信息，包括控制节点基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。.4设备参数管理管理设备参数的基本信息，包括设备参数基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。务系统 专家服务系统提供专业的农业病虫害管理、农机农具管理等一系列可定制功能。病虫害防治系统建立病虫害防治数据库，提供病虫害预防与智能推理诊断.1专家防治专家系统是结合农业特点新技术它将信息技术和农业技术结合解决病虫害的综合防治等问题基层用户需求的基础上运用专家总结出来的经验作为分析判断的基础和原则高效、完善的蔬菜病虫害防治在详
25、细分析知识特点的基础上提出适合该领域的知识及系统主要由管理、病害管理、蔬菜病害、无公害防治方案等几大模块构成集成了多种常见的病虫害防治技术、农资使用技术等可实现多种病虫害的文字、图片文件等多种媒体方式的信息存储、添加、删除、修改和查询.2智能导游智能导游提供智能路标与智能解说员服务。当游人在园区中游览时，可以通过识别RFID二维码，播放路程信息与农作物介绍等。.3仓储物流智能的仓储物流新模式通过物联网RFID与传感技术手段，可实现农产品的产、供、销一体化，既节约了农产品的流通成本，加快了流通速度，又有效的降低了运输过程中的损耗，节约了社会资源。该系统将配送、仓储、转运、销售等各个环节的物流系统
26、化管理，将用户的特色农产品快速、高效的送到消费者面前。.4食品溯源食品溯源系统采用现代物联网技术手段，高起点、高定位，整合用户现有信息管理资源，可与上级追溯管理平台和批零市场流通信息化终端对接，实现数据信息的互联互通。 系统按照“正向跟踪，逆向追溯，提升管理”的要求，引入农产品“批次追踪、环环相扣、贯穿全程”的先进理念应用于肉类及蔬菜等食品安全管理的始终，建立一个全过程流通消费、监测的全程自动追溯体系。第五章 社会效益分析5.1社会评价基本结论1、有效的整合了农业生产的信息资源，加快了信息化进程，加强了对信息资源的研究、开发和利用，从而可以随时掌握全市农业生产的实时动态，并可以有效的应对农业生
27、产中出现的各种问题，提高反应速度，发现解决办法。对保证各项农业生产的稳定产生积极的作用。2、作为农业物联网系统的先行者，此项系统已成为我国在农业物联网建设方面的标杆，并且将大大加快我国农业生产的数字化、信息化、智慧化进程。3、通过此农业物联网平台的使用，带动更多的百姓来了解农业物联网的特性及长远意义，在人民群众中树立起良好的形象。 4、通过信息化管理，可大大减少资源的浪费，改善自然环境，带来良好的生态效益。由以上四点可以看出，农业物联网系统的投入运行，社会效益十分显著。5.2经济评估结论1、通过农业物联网精细化的种植培育方式和科学的监控管理模式，可以提高农产品的产量，降低农业生产各个环节的成本
28、。2、通过农业物联网平台中的智能监控预警系统，能够及时有效的预防、治理相关农业灾害的发生，为农产品的丰收保驾护航。3、农业物联网平台的建立，必定会带动当地周边产业的发展，通过合作为当地经济发展，基础设施的建立做出巨大贡献。由以上三点可以看出，农业物联网系统的投入运行，经济效益比较显著。第六章 总结中科方德农业物联网系统的建成，将标志着五常市传统农业生产向智慧化大农业过渡的阶段性胜利，又向打造国际先进化农业物联网迈进了一大步，随着系统的建立和不断完善将早日实现我国农业发展进程与世界同步的核心理念。随着五常市农业物联网系统、周边产业等一系列配套设施的完备。将在五常市农业生产基地实现农业生产数字化监控管理，提升管理水平；培养出一支强有力的信息收集、整理、分析编辑，又善于攻关的科研的信息化队伍，为未来农业的发展打下坚实的基础。同时以点带面全面加快农业生产自动化，加工数字化，管理信息化，销售网络化，加快智慧化大农业的前进步伐。其低成本高效率的运行模式，势必成为五常市农业生产信息化工作进程的转折点。 中科方德物联网系统建设项目可行性研究报告8
