篇一：基于物联网的智能农业系统设计
课程设计报告
（物联网技术与应用）
学院：电气工程与自动化学院 题目：基于物联网的智能农业系统设计
专业班级：自动化131班
学号：2420132905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：韩树人
时间：2016年4月30日
摘要
由于现代农业管理中农田的种植范围大、监控点设置多、布线复杂等，为此我们基于物联网技术对于当前的农业管理系统进行优化，研究开发了基于物联网技术的职能农业系统，并能够实现对管理区域内的农作物的土壤、环境、灾情预报、灌溉控制、温度控制在内的多项职能化的农业管理系统。
关键词：农业系统；物联网；系统设计
目录
摘要 ..................................................... 2
第1章 物联网技术的研究现状和发展情景 ................... 1
1.1 研究现状 ......................................... 1
1.2 发展趋势 ......................................... 2
第2章 智能农业概述 ..................................... 3
第3章 系统的需求分析 ................................... 4
第4章 系统的组成 ....................................... 5
第5章 系统的开发平台设计 ............................... 7
5.1 无线传输协议选择 ................................. 7
5.2 硬件节点平台 ..................................... 7
5.3 系统的软件设计 ................................... 8
第6章 系统调试 ......................................... 9
第7章 心得体会 ........................................ 10
参考文献 ................................................ 12
第1章 物联网技术的研究现状和发展情景
1.1研究现状
M2M技术、传感网技术及射频识别（RFID）技术、网络通信技术是物联网的关键技术。
（一）M2M技术。M2M技术通过实现机器与机器、人与人、人与机器之间的通信，与操作者共享了使机器设备、应用处理过程与后天信息系统提供的信息。M2M技术提供了传输数据的优良手段，使设备能够实时地在系统之间、远程设备之间、或个人之间建立无线连接成为可能。
（二）传感网技术。大规模无线传感网络技术、传感器及其智能处理技术的结合便是传感网技术。由于是一种检测装置，传感器能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息，按一定变换规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的存储、传输、显示、记录、处理等要求。实现自动控制与自动检测的首要环节是传感器，在实际应用中，传感器相当于人的“感觉器官。”新型技术的低能耗、小型化、可移动、低成本有点可以满足物联网的“物-物”相联需要，无线传感网能够在满足上述需要的前提下，提供具有自动修复功能和自动组网的网状网络，使无线网络具有初步的智慧功能。伴随着新技术革命的到来，全球已进入全新的信息化时代。在实际应用时，首先应解决的是如何获取准确可信的信息的问题，而在利用信息的过程中，传感器具有非常突出的地位，这是由于传感器是获取生产和自然领域中信息的手段和主要途径。
（三）射频识别（RFID）技术。通常，当特定的信息读写器通过带有电子标签的物品时，读写器激活标签，并向读写器及信息处理系统传送标签中的信息，从而完成信息的自动采集工作。一个典型的RFID系统是由读写器、RFID电子标签及信息处理系统组成的。信息处理系统根据需求承担相应的信息处理及控制工作。由于每个RFID标签都有一个唯一的识别码，如果它的数据格式有很多是互不兼容的，在闭环情况下，对企业的影响不是很大。
（四）网络通信技术。物联网数据是通过传感器的网络通信技术来提供传送
通道的。目前，物联网研究的重点是如何在现有网络上进行增强，适应物联网业务需求。网络通信技术可以分为两类：广域网络通信技术及近距离通信技术。在广域网络通信上，卫星通信技术、2G/3G移动通信技术等实现了信息的远程传输，可以为每个传感器分配IP地址创造可能性，也可以为传感器的发展创造良好的基础网络条件。在近距离通信方面，802.15.4规范是IEEE制定的用于低速近距离通信的媒体介入控制层和物理层规范，以IEEE802.15.4为代表的近距离通信技术是目前的主流技术，工作在工业科学医疗频段，免许可证的2.4GhzISM频段全世界均可使用。
1.2发展趋势
物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。首先，物联网的应用可以提高经济效益，节约成本；其次，物联网的发展可以带动很多相关行业的发展，可以为全球经济的可持续提供动力；还有，物联网的应用可以大大方便我们的生活。在物联网的世界里，每个物体都具有了一定的智能，可以自动完成一些以往需要人类干预才能完成的事情。物联网虽好，但是要建立一个真正高效实用的物联网，有两个因素必不可少。首先是规模性，就是说接入网络的物体必须达到一定的规模，只有具备了规模，智能作用才能真正发挥出来。例如，某个城市的道路上有上百万辆汽车，如果我们只把其中的一万辆汽车接入到网络中，就不能对整个城市的交通有全面的了解，也不可能建立一个智能交通系统；其次是流动性，物体通常处在运动中，要能保证物体在运动状态，甚至是高速运动状态下都能随时进行数据的交换，这就需要建立配套的信息高速公路，尤其是大容量移动互联通道。
篇二：农业物联网系统建设项目
2012年物联网发展专项资金
项目申请报告
项 目 名 称： 农业物联网系统建设项目
项目申报单位：(盖章)
主 管 部 门：(
申报日期：2012年 9 月 6 盖章) 日
目 录
第1章 项目申报单位概况 ...................................... 4
1.1 项目承担单位 .......................................... 4
1.2 承担单位简介 .......................................... 4
1.3
第2章
2.1
2.2
2.3
第3章
3.1
3.2
第4章
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
申请单位近三年经营状况 ................................ 4 项目建设的背景及必要性 ................................ 5 项目概要 .............................................. 5 项目建设背景 .......................................... 6 项目建设的目的和意义 .................................. 8 项目前期开发情况及技术基础 ........................... 11 项目前期开发情况 ..................................... 11 主要技术基础 ......................................... 11 项目实施方案 ......................................... 19 项目建设目标 ......................................... 19 建设内容及规模 ....................................... 19 项目技术方案 ......................................... 20 项目招标内容 ......................................... 40 建设地点 ............................................. 41 建设工期和进度安排 ................................... 41 建设期管理 ........................................... 42
第5章 各项建设条件落实情况 ................................. 44
5.1 环境影响评价 ......................................... 44
5.2 节能 ................................................. 46
第6章 项目投资预算、资金筹措及来源渠道 ..................... 49
6.1
6.2
第7章
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
第8章
第9章
9.1
9.2
9.3
项目投资概算 ......................................... 49 资金筹措及来源渠道 ................................... 52 效益与预期效果分析 ................................... 54 基础数据与参数 ....................................... 54 营业收入 ............................................. 55 经营成本与总成本 ..................................... 56 盈利能力分析 ......................................... 57 偿债能力分析 ......................................... 58 财务生存能力分析 ..................................... 58 不确定性与风险分析 ................................... 59 风险分析 ............................................. 61 申请物联网发展专项资金的理由 ......................... 66 结论 ................................................. 67 经济效益分析 ......................................... 67 社会效益分析 ......................................... 68 生态效益分析 ......................................... 69
第1章项目申报单位概况
1.1 项目承担单位
1.2 承担单位简介
1.3 申请单位近三年经营状况
第2章项目建设的背景及必要性
2.1 项目概要
物联网(The Internet of things)是近年来新兴的一种信息技术，被认为是继计算机和句_联网后又一次新的信息技术革命。伴随着温家宝总理着重提出的“物联网”概念，物联网己成为信息产业中的下一个战略高点，我国己将“物联网”明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006一2020年)》和2050年国家产业路线图。
所谓农业物联网，是指通过物联网技术实现农作物生长、农产品生产流通等信息的获取，通过智能农业信息技术实现农业生产的基本要素与农作物栽培管理、畜禽饲养、灌溉、植保以及农民教育相结合，以提升农业生产、管理、交易和物流等各环节的智能化程度，为推进社会主义新农村建设提供新一代技术支撑平台。
本项目为农业物联网系统建设项目，主要建设内容为3000平方米的物联网信息服务中心、大型智能化育秧工厂、农田环境远程监控系统、农产品检测检验与质量追溯系统、农产品物流服务平台、农产品网上信息发布与交易平台等。通过农业物联网系统的实施，能够实时收集农田温度、湿度、风力、大气、降雨量等数据信息，监视农作物灌溉情况，监测土壤和空气状况的变更，根据用户需求，随时进行处理，为现代农业综合信息监测、环境控制以及智能管理提供科学依据，提高农产品产量。利用物联网技术建立农产品食品安全追溯系统，为农产品增加RFID标签，建立对农产品的种植、生产、加工、运输与销售的全过程跟踪和监控，实现“从农田到餐桌”的全过程质量追溯体系。
篇三：农业物联网监控系统
农业物联网监控系统解决方案
一、物联网监控系统解决方案
物联网应用是将采集数据经行分析后进行的全自动监控灌溉、施肥、喷药、降温和补光等一系列操作，它由中央控制柜与多节点数据采集器构成两级分布式计算机控制网络,具有分散采集，集中操作管理的特点，系统配置可以根据要求灵活增加或减少。通过传感器实时采集温度、湿度、光照等环境参数，并传到各个节点，数各个节点实现和上位机的通讯，在计算机软件界面上可显示所采集到环境参数的值，可进行数据设定、存贮、报警。具体如下：
物联网在农业领域中有着广泛的应用。我们从农产品生产不同的阶段来看，无论是从种植的培育阶段和收获阶段，都可以用物联网的技术来提高它工作的效率和精细管理。例如：
（1）在种植准备的阶段，我们可以通过在温室里布置很多的传感器，实时采集当前状态下土壤信息，来选择合适的农作物并提供科学的种植信息及其数据经验。
（2）在种植和培育阶段，可以用物联网的技术手段进行实时的温度、湿度、CO2等的信息采集，且可以根据信息采集情况进行自动的现场控制，以达到高效的管理和实时监控的目标，从而应对环境的变化，保证植物育苗在最佳环境中生长。例如：通过远程温度采集，可了解实时温度情况然后手动或自动的在办公室对其进行温度调整，而不需要人工去实施现场操作，从而节省了大量的人力。
（3）在农作物生长阶段，可以利用物联网实时监测作物生长的环境信息、养分信息和作物病虫害情况。利用相关传感器准确、实时地获取土壤水分、环境温湿度、光照等情况，通过实时的数据监测和物定作物的专家经验相结合，配合控制系统调理作物生长环境，改善作物营养状态，及时发现作物的病虫害爆发时期，维持作物最佳生长条件，对作物的生长管理及其为农业提供科学的数据信息等方面有着非常重要的作用。
（4）在农产品的收获阶段，我们也同样可以利用物联网的信息，把它传输阶段、使用阶段的各种性能进行采集，反馈到前端，从而在种植收获阶段进行更精准的测算。
总而言之，物联网农业智能测控系统能大大的提高生产管理效率，节省人工（例
如：对于大型农场来说，几千亩的土地如果用人力来进行浇水施肥，手工加温，手工卷帘等工作，其工作量相当庞大且难以管理，如果应用了物联网技术，手动控制也只需点击鼠标的微小的动作，前后不过几秒，完全替代了人工操作的繁琐；），而且能非常便捷的为农业各个领域研究等方面提供强大的科学数据理论支持，其作用在当今的高度自动化、智能化的社会中是不言而谕的。
二、物联网农业智能测控系统所技术特点：
（1）监控功能系统：根据无线网络获取的植物实时的生长环境信息，如通过各个类型的传感器可监测土壤水分、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。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设备、配备无线传感传输具系统，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。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，并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。
（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。
三、主要监测参数（可按自身的要求任意选择）：
测定指标：温度；湿度；光照强度；光合有效辐射；CO2；土壤温度；土壤水分；土壤PH值；电导（盐份）；气压；风向；风速；雨量等等。
四、项目的需求分析：
（一）、信息采集子系统
1. 数据采集点 无线发射模块、太阳能电池板、支架、蓄电池
2. 数据采集传感器 温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、光合有效辐射传感器、CO2传感器 、土壤温湿度传感器、风向、速、雨量传感器等
3. 数据分析及显示部分 电脑、软件、无线接收模块、报警系统
备注：数据采集节点数可根据客户需求或实际分析确定数据采集节点数（建议以大棚或每块田地为单位根据实际大小确定每个大棚或田地的节点数量），其中每个节点附带一个该类型的数据采集传感器，如有传感器及其电脑主机、显示器的尺寸、特殊精度、数量和品牌等要求请在说明一栏中说明。若无特殊说明将按系统的实际情况及其用户要求作出最佳配置选择。
（二）、无线控制部分
备注：其中控制柜具体数量根据控制点的数量而定；变频器可一拖三（即一个变频器可公用与三个水泵等设备），如需特殊要求请在说明一栏中说明。若无特殊说明将按系统的实际情况及其用户要求作出最佳配置选择。
（三）、实时图像与监控部分
备注：如需特殊要求请在说明一栏中说明。若无特殊说明将按系统的实际情况及其用户要求作出最佳配置选择。
（四）、系统整体功能部分
1、气象站及联动棚内各项数据能统计分析，并实时在控制室电脑显示、分析；
2、监控图像、数据分析等图像同时在多台液晶屏上显示；
3、数据及监控图像通过GPRS传到网络，用户可在任何有网络的地方查看，并可根据其用户权限进行相应的操作；
4、可远程控制田间电磁阀，并设定不同的灌溉施肥方案；远程控制监控摄像头。以上远程控制及访问需要设定不同的权限，远程访问都需要有记录保存；
5、收集的数据能设定警戒值，如果超出警戒值可发送警报到控制室或者手机上，以免发生意外情况；
6、根据用户需求，若需要和原有的电磁阀、施肥机等设备进行衔接，在用
户提供原有设备接口和通信协议的情况下可进行有效衔接，但是建议尽量不适用原有设备，以免对以后系统的实施、维护和升级等过程造成困难；
7、能提供充足的升级空间，可满足后续创新园建设中的监控、数据收集、田间灌溉的提升需求并预留接口，可对现有系统进行大规模的升级；
8、大棚可完成自动灌溉、自动喷药、自动施肥（液态肥）等功能，且不需人工干预，只需在办公室进行鼠标操作便可轻松完成上述复杂动作，而且系统可设定自动模式，例如：根据当前自动采集的水分来判定是否需要灌溉等动作，实现系统的自动化；
五、系统设计方案：
A、在办公室及钢构房控制室内各安装一台液晶显示器，实时显示收集的数据及监控画面，且两台显示器需同步显示。
B、供电方式：采用两种供电模式，即市电与太阳能双电源供电系统，保证设备在任何气候环境下都能持续工作。
C、传输方式：模式1 无线传感器网络（WSN）
模式2 全球移动通信系统（GSM）
模式3 无线传感器网络+全球移动通信系统+互联网
（WSN+GSM+Internet）
模式4 无线传感器网络+喷滴灌或只能作业等控制终端（WSN+作业终端）
模式5 无线传感器网络+WebGIS（WSN+WebGIS）
《农业物联网系统》
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