智慧农业建设方案.docx

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1、智慧农业项目建设方案目 录第1章需求分析41.1 项目概述41.2 项目目标41.3 功能需求41.4 性能需求41.5 软件开发技术要求41.6 界面需求51.7 接口及其他需求51.8 建设原则5第2章系统总体设计52.1 系统总体框架设计52.2 设计原则72.3 功能设计82.3.1 综合信息服务管理系统82.3.2 园区地理信息服务系统92.3.3 OA办公系统122.4 数据库设计132.4.1 基础业务数据库L32.4.2 空间信息数据库L42.4.3 农业管理业务数据库142.4.4 决策业务数据库L42.4.5 模型库142.4.6 知识库142.4.7 预案库14第3章农业

2、体验区建设方案 153.1 农业体验区总体设计153.2 体验区系统部署图153.3 体验区演示系统图163.4 设备配置183.5 设备互动设计193.6 系统功能说明193.6.1温室大棚环境监控系统193.6.2 养殖区环境监控系统203.6.3 水产养殖区环境监控系统21第1章需求分析1.1项目概述根据项目具体要求概要描述1.2项目目标1.3功能需求根据项目具体要求概要描述1.4性能需求根据项目具体要求概要描述1.5软件开发技术要求1）基于B/S模式开发,浏览器端兼容IE、FireFox、Chrome等主流浏览器;2）采用基于XML数据接口技术；3）数据库系统采用Oracle或sql

3、server数据库软件；4）应用系统服务器操作系统采用windows Server操作系统。1.6界面需求用户界面及操作性要求在决策分析及各种数据统计分析中应该支持图形化的分析及查看功能，如饼图、柱 状图、线图等。系统操作界面框架应支持左边是功能树，右边是功能窗口的操作界面。每一个功能窗口的基本按钮（如新增、修改、保存、删除、帮助、打印、退出等） 应该统一放在窗口上部的工具条中。对于可选择信息项的输入应支持模糊匹配或弹出式帮助窗口帮助输入。用户界面应简明清晰、易操作，易于使用和推广，符合不同层次人员的操作需求。1.7接口及其他需求软件开发技术要求采用基于XML数据接口技术。数据交换模式支持we

4、bservice接口方式。数据交换管理需要实现Webservice交换接口管理。1.8建设原则第2章系统总体设计2.1系统总体框架设计总体设计要求总体框架图见下图，系统总体架构分层设计，包括：感知层、网络层、数据层、平 台层、应用层、用户层。用户层分析报 表引擎工作流 引擎数据中心阅读器扩展协议地理信 息引擎信息上报一 网上点播 信息查询L一广告管理信息发布产业展示消息处 理引擎M2M引擎系统监 控引擎信息搜 索引擎统一通 信引擎多媒体引擎应用层平台层数据层LANZigBee网络层感知层本期目标是实现应用层系统的建设，包括：数据交换系统、数据处理系统、应用系 统、资源中心管理系统。2.2设计原

5、则顶层设计是一项工程“整体理念”的具体化，其采用理念一致、功能协调、模型统 一、资源共享、标准化等系统论的方法，从全局视图出发，对项目的各个层次、要素（包 括数据、规则和方法）进行统筹考虑。数据裁据仓庠 主数据模型 数据库基于规则曲新f 数揖薄平台 模式瓯规则降规则方法智能表单炉计.工具、琉程配置 工具、数据交携工俱、云计算 PaaS平曾（1）标准性、开放性系统所采用的相关标准必须与国际、国家、省、市级标准相符合，确保系统具有良 好的开放性，能够实现与多种技术和软硬件平台的有机集成。（2）安全性系统应具有完整、全面的安全体系和良好的安全性，能够提供信息传输保密性、数 据完整性、身份识别和数字认

6、证、防抵赖性等安全保障措施，确保信息交换的安全运行。 系统设计不影响各部门相关信息系统的安全性。（3）可扩展性系统采用可扩展的技术体系架构，以适应信息化建设和应用系统快速发展的要求。 系统必须支持异构数据库之间数据交换和共享，支持主流关系型数据库，支持不同操作 系统之间信息交换应用的互联互通。（4）高可靠性系统应具有良好的可靠性，建立各种故障的快速恢复机制，确保实现7X24小时地 正常运转，确保信息交换工作正常运行。(5) 可管理性系统应具有良好的可管理性，允许管理人员通过管理工具实现系统全面的监控、管 理和配置，并为系统故障的判断、排错和分析提供支撑，可对信息交换流程进行简易、 灵活地定制和

7、调整，同时对系统运行情况能够实时的统计分析、报表展示。2.3功能设计2.3.1综合信息服务管理系统建设农业信息综合服务管理系统是农业综合信息对外发布的窗口，可为互联网用户 提供农业新闻、农业政策、产品推荐、科技推广等各方面的信息服务。2.3.1.1信息发布实现对涉农信息的后台管理、信息发布等功能。提供Office式的信息编辑后台管 理，便于操作。2.3.1.2信息查询可通过网站实现对各种涉农信息的查询、检索。2.3.1.3信息上报信息上报建立农民、农村、农业基层管理单位与农业主管单位的信息走廊，可通过 该“信息走廊”上报农业监测信息、农业生产信息、灾害信息等。2.3.1.4网上点播主要为农民、

8、农业管理单位提供点播农业科技、农技讲座、法律法规的网上点播服 务。2.3.1.5产品展示展示园区科技类相关产品与各种农产品介绍。2.3.1.6广告管理为加入园区的农户及农业相关产品供应商提供广告服务，在用户登录园区统一门户 时进行广告页面展示，广告投放管理。2.3.2园区地理信息服务系统地理信息系统是将遥感、地理信息系统、全球定位系统、计算机、自动化、通信和 网络等技术与地理学、农业、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科紧密地结合起来， 形成一个包括对农作物、土地、土壤从宏观与微观的监测，农作物生长发育状况及其环 境要素的现状进行定期的信息获取以及动态分析和诊断预测，耕作措施和管理方案在内 的

9、信息系统。将传统的农业生产管理提高到一个以快速调查和监测、适时诊断和分析、 高效决策和管理为标志的全新的与信息时代相适应的现代化农业的新阶段。包括：农业 信息采集、农业资源动态监测、农业管理、分析与决策支持、“精准农业”示范。2.3.2.1数据采集农业信息采集用以实现农业信息的实时采集。通过遥感系统（RS）、全球定位系统 （GPS）和各种农业土壤、作物测定仪器，采集土地利用现状、植被分布、农作物的生 长情况、农作物的灾情分布、土壤肥力等多种信息，提高信息采集、传输水平，提升应 急监测能力。建设遥感数据采集模块：主要用来对地面卫星接收站传回的遥感数据进行处理、入 库。GPS数据采集模块：接受和处

10、理GPS数据。人工报送模块：接收和处理人工报送数 据。2.3.2.2动态监测农业资源动态监测是定期对信息采集系统采集到的农业资源数据进行处理、统计分 析，使用户能够对当前农业现状有一个全面了解，为宏观决策农业提供依据。对数据采集系统所收集到的数据进行处理、分析、分类，抽取出土地利用与变化的 相关信息进行入库。种植面积和种类监测模块：通过对数据采集系统采集到的数据进行 处理、分析、分类，抽取出种植面积与种类的信息入库。气象监测模块：通过对数据采 集系统采集到的数据进行处理、分析、分类，抽取出气象信息入库。农作物生长情况监 测模块：通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、分类，抽取农作物生长

11、情 况入库。农作物灾情分布监测模块：通过对数据采集系统采集到的数据进行处理、分析、 分类，抽取农作物灾情分布入库。土壤水分监测模块：通过对数据采集系统采集到的数 据进行处理、分析、分类，抽取土壤水分信息入库。2323决策支持农业管理、分析与决策支持是在农业资源综合数据库的基础上，针对农业管理需求， 进行建设的以信息管理、决策支持为主要内容的信息应用系统。主要包括四部分：农业 资源信息、农业生产信息、农业灾害信息、农业管理信息。农业资源信息，实现土地资 源、水资源、气候资料、肥料资料等农业资源的评估与管理。农业生产信息，实现农 作物、经济作物长势预测与估产。农业灾害信息，实现病虫灾害、环境灾害、

12、林火灾害 等的预测与应急反应。农业管理信息，实现农业发展状况、科技成果、基础设施、农业 资源等信息的管理。对农业资源核算、清查、评估模型：该决策模型的主要目的是按照市场经济的原则， 配置农业资源，追求效益的最大化。土地评估模型：对土地的利用现状、土地生产潜力 和土壤生态环境进行综合评价。农作物的估产、长势监测模型：农作物的长势及产量与 作物的生化指标有关，结合从遥感图像上提取相关的信息做出专题图，可以对大面积的 农作物进行长势监测及估产。病虫害预测、诊断及应急反应：通过地面观测网和遥感图 像的多时相分析，可以获取作物是否受到病虫害的侵袭或缺素信息。23.24可视化分析空间查询：基于空间信息的查

13、询功能，并能将查询结果以图文一体化报表的方式输 出给用户。基于空间信息的统计：通过设定时间、空间、属性条件进行统计，并将统计 结果以图文一体的报表输出。空间分析：对各种空间关系进行分析，并将分析结果以图 文一体化的报表方式输出，为管理决策提供参考。制图输出：对专题符号库进行增加、 删除与编辑，显示农业专题图并打印农业专题图，农业专题图包括以矢量图、影像图和 三维属性高程模型为基础的专题图。2325综合报表分析报表输出：根据用户的需求和提供的各种报表的格式设计出各种报表模板，以满足 用户的不同要求。报表分析：主要是通过建立各种模型，对数据进行分析，输出分析结 果并对相关决策提供参考。固定报表是指

14、报表的维度和指标都比较固定，一般不会发生改变的报表。固定报表支持按时间、单位、用户等多个维度进行汇总查询。具有权限管理功能。 对于特定用户只能查询特定的范围和属性。报表可以导出Excel、CSV、PDF、WEB存档 文件等多种常用的文件格式，并支持多种图表呈现模式（如直方图、曲线图、饼图）等。 另外还需具有异常监控功能，对于数据异常变化，在界面提供提醒功能，可以通过邮件、 短信等其他方式提供相关人员。动态报表是指报表维度和指标不固定，能够根据实际的要求动态配置。一般用 于不同主题的报表。动态报表支持维度、指标的手工选择功能，支持权限管理功能。对于特定用户只能 查询特定的范围和属性。报表可以导出

15、Excel、CSV、PDF、WEB存档文件等多种常用的 文件格式，并支持多种图表呈现模式（如直方图、曲线图、饼图）等。2.3.2.6精准农业示范“精准农业”示范是把决策支持的功能应用到田间管理，对地块小区的差异性进行 定性和定量的分析。掌握作物生长状况，为农作物生产管理过程的各个环节提供科学的 决策。主要包括四部分：平衡施肥专家系统、精准水分灌溉控制、植保专家系统、耕地 地力调查。建设平衡施肥专家系统：根据农田地理信息系统中大量的土壤肥力空间分布信息、 前茬作物产量分布信息，以及利用遥感等手段获取的作物长势与营养状况等空间差异分 布信息，实现地块内按实际空间差异分布进行定位、定量施肥。精准水分

16、灌溉控制：根 据土壤水分信息、植株含水量信息以及气象信息，生成灌溉处方，自动调节水量，定点、 定量控制某一地块的水分含量。植保专家系统：以粮、棉、油、花、果、菜等经济作物 为重点，以病、虫、草、鼠、药害为对象，进行鉴别、预测、防治工作。耕地地力调查: 根据耕地综合生产能力水平，土壤肥力水平及分布、土壤污染分布、农业投入对耕地质 量的影响、耕地土壤适宜性等情况，为农业结构调整、农业生产提供重要依据。2327应急处理2.3.2.8安全巡检2.3.3 OA办公系统农业办公自动化系统是实现农业办公网络化的平台，可为园区农业管理人员提供周 到的工作安排、公文流转与处理、网上办事、邮件等服务。23.3.1

17、公文处理流转主要实现来自农业部、省、市农业相关机构的公文流转和处理，以处理流，工作流 为主线，实现对整个公文处理过程的记录和规范。23.3.2工作安排对园区内部的相关工作包含通知、工作会议、工作任务、公务用车等安排。2.3.3.3网上办事实现对农药、兽药、饲料、农机、无公害农产品及绿色食品的认证审批等行政许可 事项的网上申请与受理。具有网上咨询、投诉、结果公告等基本功能。23.3.4邮件系统基于本应用园区单位的内部邮件系统，便于邮件、短信等服务。2.3.3.5应用延伸在海曙区政务信息资源中心建设基础上，开发针对不同对象的系统版本将政务管理 应用扩展到便民服务、市民之窗等公众服务；开发移动终端应

18、用，将电脑pc应用扩展 到手机、平板电脑等移动设备应用。在接入层，主数据模型系统充分采用移动互联网、WEB2.0等新技术，支持政府、组 织单位和公众用户通过多种方式（电脑、智能手机等）接入，对相关信息进行访问和互 动。2.4数据库设计农业信息综合管理需要大量的数据做支撑，其中包含大量的实时监控（测）数据、 基础农业资源数据、地理信息数据和遥感影像数据等。根据数据不同来源及应用方式， 建议将综合数据库从逻辑上划分为空间数据库、基础业务数据库、农业管理业务数据库、 决策业务数据库、模型库、预案库、专家知识库。2.4.1基础业务数据库基础业务数据库由气象数据库、土壤数据库、农作物数据库、农村数据库、

19、水旱灾 害数据库、病虫害数据库、土地利用数据库、农业科技数据库等组成。气象数据库包括： 天气预报、灾害天气（高温、台风、暴雨、冰雹等）警示、卫星云图、降雨量等。土壤 数据库包括：土壤含水率、SOM含量、土壤耕作层深度、土壤结构、土壤阳离子交换能 力（CEC）等。农作物数据库包括：农作物种植面积、长势、产量、农业产值等。农村 数据库主要有农村人口情况、劳动力情况等。水旱灾害数据库主要有历次水旱灾害受灾 情况、经济损失情况、人员伤亡情况、保险赔偿情况等。病虫害数据库主要有病虫害分 布、病虫种类、名称、应对方法等。土地利用数据库主要是土地利用规划等信息。农业 科技数据库主要有农业新技术、新品种、新方

20、法、新政策等。2.4.2空间信息数据库空间数据库数据包括：基础电子地图、农业专题电子地图。基础电子地图主要包括： 园区规划图、重点项目和建设目标分布图、园区示范点分布图、园区交通图、土地利用 图、下垫面特征图等；专题电子地图则可划分为：农作物产量分布图、农作物分布图、 土壤养分分布图、土壤水分分布图、农田规划图、气候（降雨、气温）分布图、植株养 分含量（N、P、K等）分布图等。2.4.3农业管理业务数据库农业管理业务数据库主要存储农业管理单位日常办公涉及相关的业务数据，包括： 各类公报文档、规划成果、行政法规、行业知识、农业事务管理等文字、图片、图表、 影像数据。2.4.4决策业务数据库决策业

21、务数据库内容包括：农业资源评估数据库、农业生产评估数据库、病虫害预 测数据库等。2.4.5模型库模型库主要有土地评估模型、农作物估产、长势预测模型、病虫害预测模型施肥决 策模型、灌溉决策模型等；2.4.6知识库知识库可以包括概念性知识、事实性知识、规则性知识和规律性知识4类。2.4.7预案库包括自然灾害应急预案，园区安全防护应急预案等。第3章农业体验区建设方案3.1农业体验区总体设计体验区包括：大棚蔬菜种植区、水产养殖区、生猪养殖区，水产养殖区内，放置金 鱼、鲫鱼或其他鱼类。3.2体验区系统部署图33体验区演示系统图体验区显示系统效果图展现效果图终端设备3.4设备配置大棚蔬菜区内，布置空气温湿

22、光照传感器、CO2传感器、土壤水分传感器各一套， 设备配置一套微喷自动控制系统。水产养殖区内，布置溶解氧传感器、PH值传感器各一套，配置一套微孔增氧机。生猪养殖区内，布置氨气传感器、空气温湿光照传感器、CO2传感器，设备配置一 个风机展区内配置一套户外气象站，包含空气温湿光照、风速、风向、雪雨感知六参数的 采集。展区入口位置摆放一个操作台，上面摆放一台服务器、一台普通浏览电脑。在操作 台旁边放置一台触摸屏，附近再安装一个无线TTS音箱。在入口顶部，安装一台高清球 机。在入口对面，安装一个由四个液晶屏拼接的拼接屏直观室外农场现场的视频监控图 像。3.5设备互动设计触摸屏界面正常显示的是相关宣传视

23、频，来宾点击屏幕后进入操作界面。操作界面 显示上方当时温室户内外环境指标，中间为自动控制机构的开启关闭按键，及控制结果。 下方为当前展区内作物品种、生长期介绍等。还可以公网方式，可登录“智能农业监控管理系统”平台，可依据用户权限进行监 控农业项目基地的信息查询、统计、操作设备、基地现场视频等。系统支持手机短信查询功能，接收报警短信。事先可将来访者手机号码录入系统， 在来访者参观的时候，来宾可接收到系统短信信息，增强互动效果。3.6系统功能说明3.6.1温室大棚环境监控系统蔬菜在种植过程中的不同生长阶段，对环境因子都有不同的要求。本系统可以通过 对环境温湿度光照等传感器定时采集，并把采集的数据传

24、送给服务器系统，系统根据实 时环境数据与目标值进行对比，从而做出合理的控制指令，及时进行灌溉及其他控制动 作。系统组成模块a. 传感器采集模块:实时采集环境内环境因子，并将采集结果发送到中央控制计算 机，供查询与自动控制决策。b. 自动控制模块:根据传感器采集模块采集的环境因子的值，结合自动控制逻辑， 实现对环境的自动调节。自动控制描述a. LED植物补光灯:通过室内数据采集器传回来的高灵敏度的光照值，与设定目标 值进行对比，如高于设定目标值，则自动关闭补光灯。如低于设定目标值，则自动打开 补光灯。同时，内部有一个光照累积时间的设置值，如累积时间不够的话，则补光灯会在选 定时间打开补光灯，进行

25、补光。可通过定时器，来设置不同时间，开启补光灯，开多长 时间b.灌溉控制系统内部有一套根据土壤湿度传感器采集的值，与设定目标值进行对比，如高于设 定目标值，则自动关闭灌溉阀门。如低于设定目标值，则自动打开灌溉阀门。3.6.2养殖区环境监控系统生猪养殖区域环境监控，是基于无线传感网络的，可以实时监测猪舍内氨气、硫 化氢等多种猪舍环境指标，并能智能化控制猪舍中风机和电源的开启和关闭系统系统组成模块a. 环境检测模块：生猪养殖的环境中最易产生有毒气体，滋生细菌，养猪场内环 境监测模块实时监测内环境中的有毒气体（NH3、H2S等），从而实现对养殖场环境参数 的在线采集、处理与传输。b. 自动控制模块：

26、根据传感器采集模块的环境因子，结合自动控制逻辑，实现对 养殖场内环境的自动调节自动控制描述当猪舍内的有毒气体浓度达到一定阈值时，系统会自动发出报警信息给用户，并启 动风机进行通风。3.6.3水产养殖区环境监控系统水产养殖环境监测控制系统是面向水产养殖集约、高产、高效、生态、安全的发展 需求，基于智能传感器、无线传感网、通信、智能处理与智能控制等物联网技术开发的， 集水质环境参数在线采集、智能组网、无线传输、智能处理、预警信息发布、决策支持、 远程与自动控制等功能于一体的水产养殖物联网系统。系统组成模块a. 水质监测站：监测水温、溶解氧、PH值等环境参数，从而实现对养殖场水质环 境参数的在线采集、处理与传输。b. 增氧控制站：根据水质监测站采集的信息，针对不同养殖品种对溶解氧的需求， 通过算法模型控制增氧设备运转。自动控制描述水质监测站采集水中溶氧量的值传到中央控制计算机，会自动与设定目标值进行对 比，如高于设定目标值，则自动关闭增氧机。如低于设定目标值，则自动打开增氧机。