一、智慧農(nóng)業(yè)的必要性

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，又是一個(gè)自然災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，農(nóng)作物種植在全國(guó)范圍內(nèi)都非常廣泛，農(nóng)作物病蟲害防治工作的好壞、及時(shí)與否對(duì)于農(nóng)作物的產(chǎn)量、質(zhì)量影響至關(guān)重要。農(nóng)作物出現(xiàn)病蟲害時(shí)能夠及時(shí)診斷對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義，而農(nóng)業(yè)專家又相對(duì)匱乏，不能夠做到在災(zāi)害發(fā)生時(shí)及時(shí)出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)，因此農(nóng)作物無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域就有了用武之地。農(nóng)業(yè)信息化，智慧化是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然階段，是新時(shí)期農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)國(guó)民生計(jì)的大事。以農(nóng)業(yè)信息化帶動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大意義。進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，通過(guò)信息技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、裝備現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，通過(guò)信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)小農(nóng)戶生產(chǎn)與大市場(chǎng)的對(duì)接，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)主要包括環(huán)境、植物信息檢測(cè)，溫室、農(nóng)業(yè)大棚信息檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)控，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的節(jié)水灌溉等應(yīng)用模式，例如農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、病蟲害情況、土地灌溉情況、土壤空氣變更等環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測(cè)，收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量，有關(guān)土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等信息的監(jiān)測(cè)。

智能農(nóng)業(yè)控制通過(guò)實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備?？梢愿鶕?jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備(如遠(yuǎn)程控制澆灌、開關(guān)卷簾等)。

二、智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)解決方案

智慧農(nóng)業(yè)解決方案主要包括以下部分
1)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：空氣；土壤溫濕度；光照；CO2空氣傳感器
2)通信控制系統(tǒng)：無(wú)線網(wǎng)關(guān)；中繼；路由器
3)設(shè)備控制系統(tǒng)：澆灌系統(tǒng)；通風(fēng)，遮陽(yáng)；加濕；無(wú)線智能插座
4)視頻監(jiān)控,手持終端、進(jìn)程大屏幕：智能終端，平板，電腦
5)應(yīng)用管理平臺(tái)：智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家指導(dǎo)。

智慧農(nóng)業(yè)大棚將具備如下功能

1)空氣溫濕度監(jiān)測(cè)功能：系統(tǒng)可根據(jù)配置的溫濕度無(wú)線傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)部空氣的溫度和濕度。
2)土壤濕度監(jiān)測(cè)功能：配有土壤濕度無(wú)線傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)部土壤的濕度。
3)光照度監(jiān)測(cè)功能：采用光敏無(wú)線傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)部光照情況的檢測(cè)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
4)安防監(jiān)測(cè)功能：采用無(wú)線入侵探測(cè)器，啟動(dòng)后當(dāng)溫室里面有人出現(xiàn)時(shí)，探測(cè)器便向主控中心發(fā)送信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)光報(bào)警。
5)視頻監(jiān)測(cè)功能：通過(guò)部署無(wú)線WiFi攝像頭實(shí)時(shí)捕獲大棚內(nèi)部的畫面，通過(guò)光載無(wú)線交換機(jī)傳輸給網(wǎng)關(guān)處理。用戶既可以在控制中心的顯示器上看到溫室內(nèi)部的實(shí)時(shí)畫面，又可以通過(guò)PC機(jī)遠(yuǎn)程訪問的方式來(lái)觀看溫室內(nèi)部的實(shí)時(shí)畫面。
6)促進(jìn)植物光合作用功能：植物光合作用需要光照和二氧化碳。當(dāng)光照度達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟風(fēng)扇加強(qiáng)通風(fēng)，為植物提供充足的二氧化碳。
7)空氣加濕功能：如果溫室內(nèi)空氣濕度小于設(shè)定值，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)加濕器，達(dá)到設(shè)定值后便停止加濕。
8)土壤加濕功能：當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)便啟動(dòng)噴淋裝置來(lái)噴水，直到濕度達(dá)到設(shè)定值為止。
9)環(huán)境升溫功能：當(dāng)溫室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)便啟動(dòng)加熱器來(lái)升溫，直到溫度達(dá)到設(shè)定值為止。
10)局域網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問與控制功能：物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)加入局域網(wǎng)。這樣用戶便可以使用PC機(jī)訪問物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)操作界面遠(yuǎn)程控制溫室內(nèi)的執(zhí)行器件，維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定。
11)GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)訪問功能：物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)關(guān)接入GPRS或者3G網(wǎng)絡(luò)。用戶便可以手機(jī)來(lái)訪問物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，了解大棚內(nèi)部環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)（溫度、濕度、光照度和安防信息）。
12)控制參數(shù)設(shè)定及瀏覽：對(duì)所要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的參數(shù)（溫度、濕度、光照度等）進(jìn)行設(shè)置，以滿足自動(dòng)控制的要求。用戶既可以直接操作網(wǎng)關(guān)界面上的按鈕來(lái)完成系統(tǒng)平衡參數(shù)的設(shè)置，又可以通過(guò)PC機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)程訪的方式完成參數(shù)的設(shè)置。
13)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線：實(shí)時(shí)趨勢(shì)數(shù)據(jù)曲線可將系統(tǒng)采集到的大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)變化曲線的形式顯示出來(lái)，便于觀察系統(tǒng)某時(shí)間段內(nèi)整體的檢測(cè)狀況。
14)顯示歷史數(shù)據(jù)曲線：可顯示出大棚內(nèi)各測(cè)量參數(shù)的日、月、年參數(shù)變化曲線，根據(jù)該曲線可合理的設(shè)置參數(shù)，可分析環(huán)境的變化對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。

三、智慧養(yǎng)殖生產(chǎn)解決方案

智慧養(yǎng)殖解決方案主要包括以下部分
1)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：空氣溫濕度；光照；CO2空氣傳感器
2)通信控制系統(tǒng)：無(wú)線網(wǎng)關(guān)；中繼；路由器
3)設(shè)備控制系統(tǒng)：通風(fēng)，遮陽(yáng)；加濕，無(wú)線智能插座
4)視頻監(jiān)控安放系統(tǒng),手持終端、進(jìn)程大屏幕：無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，偷盜安防系統(tǒng)智能終端，平板，電腦
5)應(yīng)用管理平臺(tái)：智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能診療、專家指導(dǎo)

四、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1)環(huán)境監(jiān)測(cè)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，包括室內(nèi)的大棚監(jiān)測(cè)以及室外的農(nóng)田監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容要根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的不同而定制。
2)如圖所述，傳感器獲得數(shù)據(jù)后，通過(guò)中繼器（一般使用ZigBee傳輸技術(shù)），傳送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)WCDMA/GPRS/SMS等運(yùn)營(yíng)商管道不平臺(tái)通信，平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、報(bào)警，確保農(nóng)產(chǎn)品的正常生長(zhǎng)，同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)，提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)與產(chǎn)量。

五、豐富多樣的傳感器

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的傳感器種類繁多，根據(jù)作物的不同，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、土壤ph值、光照（強(qiáng)度、時(shí)間）、風(fēng)力、二氧化碳濃度（也可測(cè)其他氣體濃度）、溶解氧含量、葉面水份等200多種傳感器，其中溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度是最主要的幾種農(nóng)業(yè)用傳感器。