智慧农业整体解决方案-(海芯华夏).pdf

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1、 智智智智慧慧慧慧农农农农业业业业整整整整体体体体解解解解决决决决方方方方案案案案 海芯华夏（北京）科技股份有限公司海芯华夏（北京）科技股份有限公司 2017 年年 03 月月 01 日日 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 2 目录目录 第一章第一章 公司简介公司简介.1 1.公司概况.1 2.公司资质.3 3.公司荣誉.6 4.企业研发能力.10 5.物联网应用项目建设和运营情况.11 第二章第二章 智慧农业概述智慧农业概述.14 1.智慧农业.14 2.智慧农业的特点.15 3.智慧农业的作用.17 第二章第二章 智慧农业必要性智慧农业必要性.18 1.智慧农业“农业物联网”的必要性.18

2、 2.设施农业物联网应用系统的优点.19 3.解决方案概况.21 第三章第三章 温室大棚自动控制系统温室大棚自动控制系统.24 1.系统组成.24 2.产品概述.25 3.产品功能.26 4.卷帘机自动控制设备.28 5.产品参数.29 6.安装方案.31 第四章第四章 远程自动灌溉系统远程自动灌溉系统.41 1.典型设计.41 2.自动化滴灌控制的优点.42 3.工程规划布置.43 4.系统工作原理.44 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 3 5.自动化灌溉模式.45 6.系统主要优势.47 7.系统组成.48 8.工程实例.57 第五章第五章 视频监控系统视频监控系统.61 1.产品概述.

3、61 2.产品功能.66 3.未来平台规划.73 第六章第六章 农产品追溯体系农产品追溯体系.74 1.总体目标.74 2.农产品产出品质量追溯体系.75 第七章第七章 智慧农业管理平台智慧农业管理平台.79 1.PC 端农业管理平台.81 2.手机APP客户端管理平台.91 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 1 第一章第一章 公司简介公司简介 1.公司公司概况概况 海芯华夏（北京）科技股份有限公司成立于 2008 年 7 月 24 日，注册资金 4600 万。公司现有员工 50 人，外围专家团队 100 余人，设有农村信息服务事业部、物联网事业部、电子商务事业部、智能事业部、政府采购部五个事

4、业部及自主研发中心。公司一直秉承着以“听到农民的赞扬”为目标致力于我国农村信息化服务和农业信息化事业。业务覆盖内蒙古、宁夏、青海、甘肃、广西、贵州等 11 个省份、116 个蔬菜种植基地。公司的宗旨是运用物联网、大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术，感知农业生产环境、采集生产信息和市场信息，为农产品的生产、流通、消费、管理等全产业链提供服务。推动我国农业现代化进程。公司从事农业信息化业务 10 年，农业物联网业务和农业大数据业务 8 年。是国内最早一批农业物联网公司。大数据服务平台与 2011年在农业部中国农业信息网上线运行，占据了行业最高阵地。目前物联网覆盖青海、甘肃、宁夏、内蒙、河北

5、、山东等省，共 12000 个终端，是我国终端数量做多的设施农业物联网公司，业内最大。凭借强大的资源整合能力，技术研发能力及服务运营经验，运用物联网，云计算，移动互联网等新一代信息技术服务于我国的农业特别是设施农业的生产和经营全过程。2014 年 4 月 23 日，海芯华夏（北京）科技有限公司在全国中小海芯华夏（北京）科技股份有限公司 2 企业股份转让系统正式挂牌，股份简称：海芯华夏 股票代码：430706。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 3 2.公司资质公司资质 企业营业执照企业营业执照 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 4 质量体系认证证书质量体系认证证书 海芯华夏（北京）科技股份有限公

6、司 5 高新技术企业证书高新技术企业证书 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 6 3.公司荣誉公司荣誉 2017 年 2 月 22 日，首席数据官联盟在京举办中国大数据企业排行榜V3.0 新闻发布会。榜单由北京大学电子政务研究院、中国新一代 IT 产业推进联盟共同指导，中国首席数据官联盟专家组依据中国创新型企业国标作为本次大数据企业评价指标体系，对国内1100 多家大数据企业进行分析，评选出 200 余家上榜企业。2017中国大数据企业排行榜V3.0 从数据准备、数据交易、基础服务、行业应用、领域应用、人机交互、挖掘分析、基础技术服务、智慧城市和大数据周边领域等 10 个大类 64 个细分领域）

7、对国内大数据企业进行全方位的细分与展示。海芯华夏（北京）科技股份有海芯华夏（北京）科技股份有限公司荣登中国大数据企业排行限公司荣登中国大数据企业排行榜行业综合类农业大数据排名第一。榜行业综合类农业大数据排名第一。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 7 中国大数据企业排行榜中国大数据企业排行榜-行业综合类排名如下：行业综合类排名如下：海芯华夏（北京）科技股份有限公司 8 1 获得“2009 年度中国农村信息化杰出贡献单位”。2 获得“2010 年度中国农村信息化杰出贡献单位”。3 获得“2010 中国农村信息化年度大奖”。4 2011 年 11 月在高交会上“大棚管家”设备获得优秀展示海芯华夏（北

8、京）科技股份有限公司 9 奖。5 先后获得 11 项中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书。6 获得 2 项外观设计专利、1 项实用性新型专利。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 10 4.企业研发能力企业研发能力 公司具有强大的核心技术研发创新能力，在农业信息化领域自主承担软、硬件的研发；在农业物联网尚无统一标准时率先制定企业标准，并且具有知识产权创造、运用、管理和保护能力。创造性的建设了农村信息服务内容生产管理平台 与政府相关部门合作建设三农指导服务系统 与国家气象总局和农业部合作建设气象农情信息库运行系统 与农业部合作建设设施农业物联网 主研发设施农业物联网手机客户端 自主研发设

9、施农业物联网终端设备“大棚管家”自主研发大棚管家棚外扩展单元 自主研发大棚管家环境扩展单元 自主研发大棚管家控制扩展单元 自主研发市场信息数据库、生产信息数据库及环境数据库 自主研发作物生长期数据库、基于生长期顺序的最优环境参数数据库及基于生长期顺序的农业技术数据库（栽培、植保、土肥）自主研发环境控制操作分析系统、环境评价体系、积温统计系统、棚内气象预报 自主研发茬口计划专家系统、投入产出统计分析系统及农企ERP 管理系统 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 11 5.物联网应用项目建设和运营情况物联网应用项目建设和运营情况 现已完成：现已完成：1、完成设施农业物联网项目前期全部需求分析 2、完

10、成了针对设施农业生产的数据库建设，包括：针对作物生长最优环境信息库建设、针对设施农业作物生长农事操作信息库建设、农作物种植茬口规划数据库建设等。3、完成了针对多种作物的积温管理系统建设。4、完成了大棚管家的软、硬件的研发。现经过测试阶段，具备批量生产的条件，并已制定企业标准。5、完成了针对农作物产后、产中、产前三个时期的反向计算，完成了从市场对接生产管理茬口规划种植计划进销存管理财务计划等各管理环节的系统建设。6、设施农业物联网应用系统已全面建设并已投入使用，具有产销量可视化功能、用户农产品报价功能。价格涨跌预警功能、农资分类简报功能、产销对比功能、供求信息发布模块功能、茬口规划统计基地产量功

11、能、专家咨询服务功能、大棚论坛模块功能等。7、设施农业物联网服务平台功能完善，操作便捷，适合农户、农企、专家、商户等各用户使用。信息库内容丰富，包含各类作物在各生长期的最优环境参数，异常环境参数与应对农事操作措施信息。项目现已在内蒙古、青海、甘肃、辽宁、山东、河北、项目现已在内蒙古、青海、甘肃、辽宁、山东、河北、河南等河南等 1111 个省份个省份 116116 个基地进行示范推广个基地进行示范推广，得到用户的一，得到用户的一海芯华夏（北京）科技股份有限公司 12 致认可与好评。致认可与好评。实景实景展示展示：安装“大棚管家”智能温控设备，通过空气温湿度传感器监测到园区环境，用户通过设定时间自

12、动起放棉帘，从而节约了人力。安装实景图安装实景图 管理平台管理平台界面界面 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 13 手机手机 APPAPP 管理界面管理界面 管理中心管理中心 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 14 第二第二章章 智慧农业智慧农业概述概述 1.智慧农业智慧农业 所谓智慧农业就是充分应用现代信息技术成果，通过物联网应用技术，集成应用计算机与网络技术、互联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业远程控制、远程监测、可视化远程诊断、灾变预警等智能管理。智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现

13、场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有智慧。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业海芯华夏（北京）科技股份有限公司 15 信息服务等方面的内容。2.智慧农业的智慧农业的特点特点 智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用，主要有远程控制功能、监测功能、实时

14、视频监控功能和农业大数据分析功能。(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的 PH 值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由

15、设备配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 16(3)实时图像与视频监控功能:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络，通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了，在物联网单层数据上看仅仅能看到水

16、分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 17 3.智慧农业的作用智慧农业的作用 智慧农业能够显著提高农业生产经营效率。基于精准的农业传感器进行实时监测，利用云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析，并将分析指令与各种控制设备进行联动完成农业

17、生产、管理。这种智能机械代替人的农业劳作，不仅解决了农业劳动力日益紧缺的问题，而且实现了农业生产高度规模化、集约化、工厂化，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力，使弱势的传统农业成为具有高效率的现代产业。智慧农业能够彻底转变农业生产者、消费者观念和组织体系结构。完善的农业科技和电子商务网络服务体系，使农业相关人员足不出户就能够远程学习农业知识，获取各种科技和农产品供求信息;专家系统和信息化终端成为农业生产者的大脑，指导农业生产经营，改变了单纯依靠经验进行农业生产经营的模式，彻底转变了农业生产者和消费者对传统农业落后、科技含量低的观念。另外，智慧农业阶段，农业生产经营规模越来越大，生产效益越来

18、越高，迫使小农生产被市场淘汰，必将催生以大规模农业协会为主体的农业组织体系。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 18 第二章第二章 智慧农业必要性智慧农业必要性 1.智慧智慧农业“农业物联网”的必要性农业“农业物联网”的必要性 “农业物联网”概述“农业物联网”概述 随着“互联网+”的蓬勃发展，互联网已全面深入到政企办公、经济发展、社会服务等各个领域、层面和环节，全面改变着人们的工作、生产、生活理念，在此形势下，如何顺应信息科技发展潮流，主动运用互联网应用服务行业发展，是政企客户面临的现实选择和必然要求。而设施农业物联网是运用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术，感知农业生产环境、采集生产信

19、息和市场信息，为农产品的生产、流通、消费、管理等全产业链提供服务。我司充分利用物联网技术结合实际需求设计此方案，以实现农业的智能化、信息化及自动化。总体目标总体目标 项目的建设坚持以物联网技术为导向，在物联网终端设备全覆盖情况下将会实时将环境参数传输至服务平台，为农业生产者及专家、农资提供商、协会组织、经纪人等群体提供专业的数据信息服务。物联网终端设备的研发与推广、服务平台的应用，将会使我国的农业生产逐渐走上信息化的生产之路，从而刺激农业生产向标准化、智能化、精细化的方向发展；刺激农业服务向产业化发展。专家也更能集中的为农业生产者提供专业的信息服务、技术服务；农资提供商也能更好的为自己企业的发

20、展找到目标客户群体，为企业创收；协会组织、经海芯华夏（北京）科技股份有限公司 19 纪人也可以为自己找到更好的产品，与消费市场有效对接；政府能够通过农业生产散户和中小型农企的生产计划完成市场的供需调控，或者说，政府可以介入到中小型农企生产计划的制定从而调节未来市场的供需平衡。为社会的和谐稳定起到一定的促进作用。2.设施农业物联网应用系统的优点设施农业物联网应用系统的优点 1、服务于农业生产者（1）产前：指导农户合理制订和调整种计划，有效降低市场风险；（2）产中：指导农户科学种植、提高产量、避免灾害风险；降低劳动强度；（3）产后：指导农户合理选择销售渠道，帮助农户增收致富；（4）综合：根据常年温

21、湿度统计，可指导农户种植新的高价值品种作物，提升农户收入。（5）为规模化的农业生产提供管理手段，降低企业运行成本。（6）推动我国农业生产的工业化进程。2、服务于专家 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 20 （1）区域内全部的实时环境数据、历史数据和作物病虫害照片，有针对性的为农户提供科学的农事操作建议和病虫害防治指导；（2）对在生产中出现的共性问题，专家还可通过平台发布公告，公告将短信的形式发送给农户；与农户进行交流互动，在线回答农户遇到的实际问题。（3）实现信息化的农业技术服务，有效提高为农服务水平。（4）历史温湿度曲线可以为科研提供数据，结合生产情况建立各类作物的最优环境控制模型，逐步形成

22、数字化的农业技术。3、服务于政府 设施农业物联网的广泛应用，依据每栋大棚的面积和茬口规划，通过服务平台的统计可以提供如下数据和服务：（1）每栋大棚的全年生产计划。（2）统计出全基地、全区域的设施农业生产计划。（3）各级政府主管部门可以通过此系统指导农户调整茬口规划，形成合理的农产品供给结构，保障供给。（4）科学调度物流，缩短农产品流通半径，降低流通成本，稳定农产品价格。（5）政府相关部门可以实时查看各生产基地的历史温湿度曲线，判断环境因素可能引发的农产品质量安全隐患，为质量安全监管提供依据。4、服务于流通环节（1）商贩通过服务平台在最短流通半径内连接产地和批发市场，降低物流成本。海芯华夏（北京

23、）科技股份有限公司 21（2）为实现远期交易提供条件，推进小规模生产的订单农业的发展。（3）为批发商和零售商提供交易平台，为实现生鲜农产品电子商务提供条件。3.解决方案解决方案概况概况 本设计整体方案包含温室大棚自动控制系统、温室大棚自动控制系统、远程自动化灌溉系远程自动化灌溉系统、统、远程视频监控系统、农产品溯源体系远程视频监控系统、农产品溯源体系和智慧农业管理平台和智慧农业管理平台。温室大棚自动控制系统温室大棚自动控制系统：小型气象站可实时监测园区的温度、光照强度和风速；大棚管家可实时监测温室大棚内的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、二氧化碳等数据，根据棚内温湿度自动调节风口大小，通过时间

24、设定、遥控器和手机 APP 远程控制或自动起放棉帘，以实现温室设施自动化，使作物处于最佳生长环境。远程自动化灌溉系统：远程自动化灌溉系统：根据建设地域的地貌环境及不同的种植作物，进行分区管理、无线远程控制、平台自动控制和精准施肥等高效的管理手段。避免了人为因素影响，能够严格执行灌溉制度，海芯华夏（北京）科技股份有限公司 22 不仅实现定时、定量、定次的科学灌溉，而且保证了灌溉的均匀度，真正实现了远程控制、精准灌溉、精准施肥，成为精准农业重要的技术保障。远程视频监控系统：远程视频监控系统：食品安全是现在大家最为关注的问题，远程视频监控系统可实现全景监控，从而保证农产品“从田间到餐桌”的全过程尽在

25、掌握。智慧农业管理平台：智慧农业管理平台：用户也可通过登陆网页或手机 APP 实时查看各环境数据及设备状态，还可以对设备进行远程控制，指导管理者的农业生产。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 23 农产品溯源系统：农产品溯源系统：通过采用计算机信息技术、RFID 射频识别技术、结合追溯二维码功能进行综合构建，重点解决农产品、畜禽产品、水产品在生产种植、养殖、屠宰、销售等环节的应用，面向种植生产企业、农户、养殖户屠宰厂、农业执法的实时监管系统，形成“种、养殖-屠宰-销售”全流程的可溯源数据链，实现农产品质量管控。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 24 第三章第三章 温室大棚自动控制系统温室大棚自动

26、控制系统 1.系统组成系统组成 整个系统主要设备均采用无线传输，通过空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器、风速传感器、二氧化碳传感器采集到环境数据，将采集到的信号传输至大棚管家控制箱，控制箱再将这些数据和棚内设备状态等数据上传至系统接收器，所有数据可在系统控制平台中显示，同时数据通过系统接收器的 GSM 网络发送至服务器。用户可自行选择手动/自动来控制卷帘和风口的开合。系统构架如下：海芯华夏（北京）科技股份有限公司 25 2.产品概述产品概述 在每个温室中安装 3 个无线温湿度传感器（东、西、中），并在种植区域安装土壤温湿度传感器、光照强度传感器、风速传感器、二氧化碳传感器，通过

27、传感器实时采集棚内的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、风速、二氧化碳浓度等数据，通过移动互联网络传输至服务管理平台，服务管理平台结合作物生长周期和棚内实时空气温湿度数据，最终通过“大棚管家”自动控制终端实现对棉帘的自动卷放、风口的自动开合，使作物始终处于系统设定的最优温湿度环境。从而节约人力、提升管理、提升农产品品质。此外，系统可将棚内温湿度、土壤温湿度等参数采集并上传至服务器，用户还可通过网站或手机 APP 等手段对各时间段参数进行查看。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 26 3.产品功能产品功能 实时监测功能实时监测功能 通过（东、西、中）三个传感器可以对用户的大棚内外温度、棚内湿度实施

28、24 小时的实时监测，并在系统平台中记录相应数据，方便用户的查询使用。查询功能查询功能 农户使用电脑登录管理平台或登录设施农业物联网网站,查看自家大棚内实时环境参数和历史环境参数；或用户下载安装手机客户端 APP 登录系统平台后查看当前自家棚内的环境参数。实时告警功能实时告警功能 当棚内温度过高或过低时，系统会向用户发送告警短信，通知用户及时采取相应措施，避免造成损失。灌溉控制功能：灌溉控制功能：对于自动化要求较高的大棚，我们的系统可以根据土壤的湿度来进行灌溉的自动控制。茬口规划参考与供求平衡茬口规划参考与供求平衡功能功能 根据不同地域大棚种植者植作物的土壤利用情况、作物生长的地域性、设施条件

29、及作物对温湿度的要求、作物生产时期周边市场的历史行情和作物种植的前期投资情况，进行全面的茬口规划建议，帮助用户设计出较为理想、考虑更为周到的农业生产规划。政府根据这些数据，一方面可以指导农户调整茬口规划，避免跟风种植的情况，形成合理的农产品供给结构，既保障了品种齐全的农产品的供给，又保障了种菜农户的利益；另一方面可以科学调度物流，提高农产品流通效率，降低流通成本。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 27 农技专家在线指导功能农技专家在线指导功能 如果用户有种植方面的问题（如病虫害预防及治理）可在网站上咨询相关农业专家，专家会在 24 小时之内完成问题的回复工作，给用户最满意、最细致的指导。积温计

30、算功能积温计算功能 根据种植的果树品种设置休眠开始时间、休眠温度的区间范围（如 0C-7.2C）和积累时间，设置确认启动积温工具后，在达到用户所设置的累积时间时，系统会给用户发送相应的提示信息，以保证用户所种植的果树在设施条件下正常生长发育，实现高坐果率。大棚环境控制评价功能大棚环境控制评价功能 通过大棚环境控制评价功能服务，可判断出用户大棚内的温湿度环境是否控制在适宜作物生长的范围内，卷（盖）帘时间的把握是否合理，并且可以与系统设置的大棚环境控制标准或其他用户进行对比，以便了解自己在控制大棚环境方面的不足，从而提高控制大棚内环境的能力，为作物生长创造良好环境。任务分配功能任务分配功能 通过此

31、平台可以灵活的把各个大棚分配给固定的管理人员，做到分工合理，责任到人。农企管理人员可通过大棚环境控制评价来评判员工对于大棚环境综合控制的好坏，便于农企对员工进行绩效考核。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 28 4.卷帘机自动控制设备卷帘机自动控制设备 安装实景 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 29 实现原理：实现原理：本系统可实现手动及自动两种控制模式，无特殊情况时系统均采用自动控制方式。该控制模式下，首先设定大棚卷帘及放帘的时间，到达该时间后，系统给予电机动作信号，电机工作，卷帘时，电机正转，棉帘卷起，完成卷帘的过程。放帘时电动反转，卷帘放下，完成放帘的过程。本系统采用双限位设计，配有上下

32、限位开关各两个，确保整个系统在使用过程中更安全。5.产品参数产品参数 无线空气温湿度传感器无线空气温湿度传感器 测量范围：温 度：2060 相对湿度：2090RH(055)测量精度：温 度：1 相对湿度：5 显示分辨率：温 度：0.5 相对湿度：1 响应时间：300 米 供电：2 节普通 5 号碱性电池；使用时间约为 1 年。光照传感器光照传感器 测量范围：0200000Lux 精度:5%FS 分辨率:1Lux 或 100Lux 响应时间:小于 1 秒 稳定性:2%FS 输出电压/电流：4-20mA 输出 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 30 二氧化碳传二氧化碳传感器感器 量程：05000p

33、pm；精度：2%ppm；响应时间：30sec；输出电压/电流：4-20mA 输出 土壤温度传感器土壤温度传感器 温度量程：-55+125 温度精度：0.5 响应时间：200s 探针直径：8mm 探针长度：100mm、250mm、450mm 土壤湿度传感器土壤湿度传感器 量程：0100%RH 精度：3%响应时间：1s 探针直径：3mm 探针长度：60mm 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 31 6.安装方案安装方案 1 1 总体方案介绍总体方案介绍 该系统采用先进的物联网技术，具有自组网、自愈合、云端计算等全新功能。采用 GPRS 无线信号传输，具有极高的安装灵活性。安装在客户现场的环境采集仪把

34、采集到的各项环境参数通过移动网络传输到互联网，用户通过访问互联网或智能终端上网就能实时查看现场的环境参数等信息。2 2 安装流程安装流程 安装安装 以 100 米长、15 米宽的带保温墙体的节能型日光温室为例，结构如下图所示：以 100 米的日光温室为例，安装标准要求如下：1、电源线铺设 基站的电源布线要求：将电源线直接伸入靠近大棚出口旁边。大棚管家终端设备电源布线要求：电源线距门口 5 米（避开大棚人行通道和风口处），固定在大棚的龙骨架上，顺下来距地面 1.4 米。（注：电源线必须要有电源插线板，安装基站和大棚管家控制设备的棚内需要多孔插线板，其电压保证在 220V）海芯华夏（北京）科技股份

35、有限公司 32 2、安装具体过程及要求 2.1 基站的安装：要求 CCU 设备安装在出口旁边，挂在墙上，距地面 1.6 米（避开风口）处；（注：安装好 CCU 后，给其通电观看 CCU指示灯显示是否正常。）2.2 基站及其所属的终端设备位置分配关系，如图 1 所示：图 1 大棚管家网络覆盖示意图 基站位于 700m x 700m 正方形区域的中心，该区域内的所有大棚由此基站管理。对于 100mx 15m 大棚，共有 126 个大棚（大棚管家设备）归属该基站管理。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 33 基站主机安装实景图 2.3 大棚管家控制箱的安装：大棚管家设备的安装要求避开棚内人行过道和通风

36、口，距离门口 5 米、距离地面 1.6 米处，详见图 2 所示。图 2 大棚管家安装示意图-剖面图 控制箱安装实景图 2.4 无线温湿度传感器的安装：要求将大棚长四等分，宽三等分，将传感器安装在 A、B、C 三个等分点上，距地面 1 米，详见图 3 及图 4 所示。（注：在安装传感器前需给传感器安装电池，挂传感器时必须避开风口。）海芯华夏（北京）科技股份有限公司 34 图 3 无线传感器悬挂位置 图 4 大棚管家安装示意图-俯视图 无线温湿度传感器安装实景图 2.5 基站的天线：将基站天线的延长线伸出棚外 4 米高，用配带的支架垂直悬挂在棚顶上，详见图 5 所示。海芯华夏（北京）科技股份有限公

37、司 35 基站及风速传感器安装实景图 图 5 基站、大棚管家与传感器天线安装示意图 2.6 限位器安装：上下各采用两个限位，以保证卷帘到达限位自动停止运行，确保整个系统在使用过程中更安全。详见图 6所示。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 36 图 6 限位开关布置图 上限位安装实景图上限位安装实景图 下限位安装实景图下限位安装实景图 2.7 其他传感器的安装（如有）：光照强度需安装在温棚上方，且根据现场及当地情况适当调整仰角；二氧化碳浓度需根据种植作物选择适当的安装位置；土壤温湿度传感器需安装在作物下方。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 37 光照及二氧化碳浓度安装实景图光照及二氧化碳浓度安装

38、实景图 土壤温湿度传感器安装实景图土壤温湿度传感器安装实景图 2.7 风口控制系统：首先，在后墙中间处柱子上固定好电机，在其余柱子上安装好固定支架，连接好链条、钢丝及绳索后，安装滑轮并固定风口拉绳，设备即可正常运行。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 38 电机安装实景图电机安装实景图 固定支架现场安装实景图固定支架现场安装实景图 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 39 钢丝及滑轮安装过程实景图钢丝及滑轮安装过程实景图 安装完成实景图安装完成实景图 3 3 调试调试 安装结束后，使基站处于运行模式并通电，观察基站上的三个指示灯（绿灯常亮为电源指示灯；黄灯闪烁表示接收到服务器的数据；红灯闪烁表示接

39、收到大棚管家的数据）是否正常。基站的指示灯正常后，观察终端上的 R 值（即终端接收基站的信海芯华夏（北京）科技股份有限公司 40 号强度，有效范围-30-75，单位 dBm，越靠近-30 表示信号越强，越靠近-80 表示信号强度越弱。）是否在有效范围内，如果不在有效范围内，请调整终端设备天线的位置；同时查看大棚管家 LCD 屏幕上显示的棚内温湿度值、棚外温度值、风速值是否正常；检查无线传感器在终端上显示的 R 与 T 值，调试范围为-3580，（单位 dBm，越靠近-35 表示信号越强，越靠近-80 表示信号强度越弱）。调试完成后，所有数值将会实时上传至服务器，供农户通过网页或手机 APP 查

40、询。整个系统便可实现手、自动及远程控制棉帘与风口，实现温棚的智能化控制。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 41 第第四四章章 远程自动灌溉系统远程自动灌溉系统 1.典型设计典型设计 本典型设计以当地典型设计地块选取区域，气候条件及灌溉制度以当地近年各项技术参数为准。可将园区划分为经济作物园区、果树园区、经济林园区、园林绿化区和大田作物区等若干个区域，针对不同的区域定制相应的灌溉施肥计划，通过远程自动控制系统进行分段、精准控制，从而达到增产、节水、节肥、节地、节省劳力及规模效益等目的。远程自动灌溉系统不仅实现定时、定量、定次的科学灌溉，而且保证了灌溉的均匀度，真正实现了精准灌溉，成为精准农业重要

41、的技术保障，成为农业现代化发展的主要方向。项目园区现有水源为地下水，且园区面积较大，如采用大水漫灌的传统灌溉方式，水资源浪费现象严重，灌溉效益低下。本项目针对当地地区的气象、水文、土壤、种植结构的具体情况，建设自动化滴灌系统。工程项目主要建设内容包括田间节水灌溉工程、自动化控制系统两项主要内容，主要工程量包括：建设滴灌系统 xx 个，共计 xxxx亩（以实际测量为准），配套自动化控制系统 X 个。工程建设后，可大大提高灌溉水利用效率，彻底解决由于灌溉工程供水不足、水量紧张造成的用水纠纷，可大大提高灌溉管理水平，大幅度降低灌溉用人工，通过自动化高效节水灌溉措施，推进种植结构调整，促进农业增产和企

42、业增收。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 42 2.自动化滴灌控制的优点自动化滴灌控制的优点 1）增大了田间输水压力，提高了灌水均匀度和水分利用率 原有滴灌系统采用人工控制球阀进行灌溉，种植户不能严格按照设计轮灌，经常人为延长轮灌时间，造成轮灌周期得不到有效控制，作物因灌水不均匀而不能达到理想的节水增产效果。通过滴灌自动控制系统可进行集中规范管理，杜绝了人工开启阀门的随意性。2）提高了人均管理定额，减少了滴灌系统运行成本 滴灌自动控制系统由中央监控站直接发送灌水指令，无需人工到田间开关阀门，提高了人均管理定额，减少了滴灌系统的运行成本。3）滴灌技术的增产潜力得到充分发挥 普通膜下滴灌主要以时令

43、、经验决定是否灌溉，需水量由管理者主观决定，往往考虑不周作物实际需水时间和需水量，从而造成灌水量或大或小，灌溉质量差等。由于自动化滴灌的轮灌制度得到准确执行，灌溉周期、灌水量均得到了有效保障，作物产量有一定程度的提高。总之，滴灌自动控制技术具有很多的优点，它杜绝了人为因素影响，可保证滴灌系统按照水利设计要求正常运行，能严格执行灌溉制度，保证灌溉均匀度；它提高了滴灌系统设备运转效率，方便、灵活的根据农作物不同生育期的需水规律合理分配和调整灌水量，使有限的水资源得到最合理的分配；它提高了滴灌系统电能利用率，减少维护费用，节约电费；它减轻了劳动强度，提高劳动生产率，节约人力成本，实现人所力不能及的劳

44、动。该技术的示范推广也为全国全面实现精准农业奠定了基础，它促海芯华夏（北京）科技股份有限公司 43 进了滴灌技术的健康持续发展，提高了劳动生产率，降低了劳动强度，提高了作物产量，增加了农业效益。3.工程规划布置工程规划布置 水源工程 本滴灌系统的水源为机井，水质符合农田灌溉水质标准，可用于滴灌，水量可满足总的灌水量要求(系统总供水流量的确定需做水量系统总供水流量的确定需做水量平衡分析平衡分析)。首部枢纽 为便于运行管理，首部位置定于机井所在位置。首部枢纽设备分别采用潜水电泵、“网式自清洗(120 目)过滤器”、压差式施肥罐(安装在网式自清洗过滤器前面)，首部装有压力表、进排气阀、闸阀、水表等设

45、备和仪表。输配水管网 根据条田宽度，本工程输配水管网采用支管轮灌的系统模式，由主干管、分干管、支管、毛管组成，主干管、分干管采用 0.6MPa 的PVC-U 管以地埋形式铺设；支管、毛管铺设于地面，支管选用“90 薄壁 PE 管”，毛管见灌水器。灌水器 本系统毛管采用内镶贴片式滴灌带，沿种植方向一管两行布置，铺设间距通常为 120cm，其参数见表。滴灌带参数表 额定工作水头 h(m)10 滴头间距 Se(m)0.3 额定流量 q(L/h)3.0 毛管布设间距 SL(m)0.9 毛管内径 d(mm)16 流态指数 0.5 海芯华夏（北京）科技股份有限公司 44 4.系统工作原理系统工作原理 灌溉

46、自动化系统融合最新的物联网和云计算技术，系统工作原理如下图所示。主要包括三部分组成：灌溉云数据中心、灌溉现场无线网络及设备、及监控中心和移动管理客户端组成。灌溉云数据中心是由厂商提供的灌溉自动化管理系统云应用平台，实现的功能：运行 GPRS 通讯数据传输软件，负责接收和发送各个监控点的监控器的采集数据、传送控制命令；运行灌溉管理软件，实施灌溉计划管理、灌溉预警管理、远程自动化控制管理等功能。灌溉现场无线网络及设备由无线采集节点、无线阀控节点及机井智能控制站组成，机井智能控制站既是一台远程机井智能控制器，同时也是无线网关节点。无线采集节点负责采集田间墒情、气象等信息，无线阀控节点实现阀控和状态监

47、测等功能，同时利用自身的短距离通讯模块实现与机井智能控制站的通讯，各无线节点之间可以通过接力自组网方式与机井智能控制站通讯，网关节点可以通过 GPRS/4G 模块与云数据中心实现通信。监控中心和移动管理客户端可以采用电脑、手机等方式通过INTERNET 网实现远程通讯控制，也可以通过 GPRS/4G 网络、现场短距离无线自组网络等方式实现远程及本地控制。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 45 图 基于物联网技术的灌溉自动化系统工作原理 5.自动化灌溉自动化灌溉模式模式 基于物联网和云计算技术的灌溉自动化系统支持多层次、多途径实现随时随地的灌溉管理和控制。1.无线遥控机井和阀门启闭 灌溉管理员可

48、以通过移动灌溉管理终端在田间地头现地遥控该灌溉管理员权限内的指定机井和田间阀门启闭，查看机井和阀门状态，也能够依托云数据中心，利用 GPRS/4G 网络实现远程机井和阀门启闭控制管理。在主监控中心和村级监控中心能够全面查看辖区内的灌溉机井和田间阀门状态，发送控制指令，启闭水泵或阀门。灌溉自动化系统会实时监控灌溉系统的运行状态，及时发送报警和状态信息给灌溉管理员和监控中心。实现灌溉系统的安全运行。如电磁阀门具有反馈功能，非操作人员若在田间打开偷水，破坏灌水制海芯华夏（北京）科技股份有限公司 46 度，管理人员能够及时发现。2.自动化轮灌，无线管理灌溉状态和运行参数 自动化轮灌是指按照轮灌分组，系

49、统自动按照预设时间或灌溉水量自动控制田间阀门启闭，完成灌溉管理。灌溉管理员只需要做好两方面的事情：（1）根据系统提示报警和状态信息，做好运行维护，如设备故障需要更换设备等；（2）结合系统土壤墒情、灌溉水量、气象降雨等信息，同时现地查看灌溉效果，在授权范围内实行补灌或调整灌溉运行参数。主监控中心和村级监控中心作用：（1）实时显示轮灌状态和报警信息，保障灌溉系统安全运行；（2）系统管理员结合当地的土壤、气候、水资源状况选用“按预设时间程序进行自动灌溉”，并根据气象站、土壤湿度传感器采集的数据作为辅助参数，进行合理有效的分析，对设定好的灌水制度作适合实际的调整，以制定准确、合理的灌水计划。并输入系统

50、，并可根据运行情况及时调整运行参数；（3）系统统计机井和阀门开启时间、灌溉水量、监测土壤墒情、气象和地下水位变化，协助水利灌溉管理者分析农业灌溉用水效率和用水总量情况，指导科学高效用水。3.融合墒情和气象实现智能化灌溉，无线管理决策模型 利用农业气象信息，计算作物参考蒸发蒸腾量 ET,结合土壤墒情和作物生育期，依据专家灌溉决策模型，系统自动生成灌溉计划，启动机井和田间阀门实现智能化灌溉。系统管理员需要设定决策最优目标：如作物高产、灌溉水利用效率最高等，也可以对系统决策结果依据实际经验进行调整。海芯华夏（北京）科技股份有限公司 47 系统可靠准确全面获取土壤墒情、地下水位、灌溉水量和农田气象等信