江西省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鐘志宏，管幫富，姜振國，楊 眉，黃友土，熊倩華，蘭 峰，趙 華，時(shí) 黛，高 蕊

(1.江西省農(nóng)業(yè)信息中心，江西 南昌 330046;2.江西省畜牧技術(shù)推廣站,江西 南昌 330046)

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江西省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鐘志宏1，管幫富1，姜振國1，楊 眉2*，黃友土1，熊倩華1，蘭 峰1，趙 華1，時(shí) 黛1，高 蕊1

(1.江西省農(nóng)業(yè)信息中心，江西 南昌 330046;2.江西省畜牧技術(shù)推廣站,江西 南昌 330046)

以設(shè)施溫室環(huán)境為研究對(duì)象，基于設(shè)施溫室蔬菜對(duì)環(huán)境條件的不同需求，設(shè)計(jì)搭建物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)。通過傳感器、攝像頭感知設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度等環(huán)境因素以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)畫面，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。研究設(shè)施溫室的病蟲害測(cè)報(bào)防控系統(tǒng)能夠和溫室設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié)，有效減少病蟲害對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的有害影響，搭建農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)，提高對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的感知與病蟲害的預(yù)警和綜合診斷能力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供更為便捷的應(yīng)用服務(wù)。農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)電腦PC端、手機(jī)客戶端2種方式登錄，使平臺(tái)的應(yīng)用更加廣泛與便捷。

設(shè)施溫室;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);環(huán)境監(jiān)測(cè);病蟲害預(yù)警

為加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強(qiáng)省建設(shè)，按照“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，江西省農(nóng)業(yè)廳率先運(yùn)用PPP模式推進(jìn)全省智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)。發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為江西由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強(qiáng)省轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵點(diǎn)。開發(fā)建設(shè)一套全省標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享的江西農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)，并在全省“百縣百園”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)推廣應(yīng)用，可以避免各地自建體系、自成標(biāo)準(zhǔn)，有助于形成全省農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，為我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化遠(yuǎn)程管理、智能化決策。

本文以設(shè)施溫室環(huán)境為研究對(duì)象，基于設(shè)施溫室蔬菜對(duì)環(huán)境條件的不同需求，研發(fā)多功能融合的新型集成化感知層產(chǎn)品、智能數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置，通過智能化操作終端可實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物種植產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的全過程監(jiān)控、科學(xué)管理和即時(shí)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)種植集約、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全和可追溯的目標(biāo)，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，形成基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)，提供各自所需的信息服務(wù)以實(shí)現(xiàn)信息共享和交換。

1 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

針對(duì)目前種植環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)困難、監(jiān)測(cè)手段落后等缺點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，采用物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，3個(gè)層次分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。以終端模塊作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層，采集設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度，利用以太網(wǎng)、GPRS、4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)時(shí)將種植環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)揭怨芾碥浖脚_(tái)為核心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到環(huán)境參數(shù)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)平臺(tái)提示警報(bào)或通過短信方式向種植戶報(bào)警，即使用戶身在外地也可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)實(shí)時(shí)查看溫室內(nèi)農(nóng)作物種植環(huán)境的狀態(tài)[1-3](圖1)。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)

在物聯(lián)網(wǎng)的感知層除了依賴各類環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器，平臺(tái)利用安裝具有360°調(diào)節(jié)視角高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)，通過有線、無線局域網(wǎng)組建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)溫室內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行全天候視頻監(jiān)控，完善所需的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，便于監(jiān)測(cè)與觀察。管理人員可以隨時(shí)隨地通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)查看作物的生長(zhǎng)情況及周邊環(huán)境情況，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行農(nóng)事指導(dǎo)，減少人工現(xiàn)場(chǎng)巡查次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

1.2 病蟲害測(cè)報(bào)與防控系統(tǒng)

病蟲害測(cè)報(bào)與防控系統(tǒng)將設(shè)施溫室監(jiān)測(cè)影響農(nóng)作物病蟲害發(fā)生的關(guān)鍵因子，平臺(tái)建立農(nóng)業(yè)病蟲害發(fā)生模型，利用智能算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲害發(fā)生的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并有針對(duì)性地進(jìn)行防控指導(dǎo)。

通過在農(nóng)作物種植園區(qū)設(shè)置多個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)布置若干個(gè)物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過設(shè)備自動(dòng)采集園區(qū)有害生物信息，利用無線網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，獲取園區(qū)某塊區(qū)域的有害生物種類、數(shù)量，通過與氣象數(shù)據(jù)的耦合，分析園區(qū)有害生物種類數(shù)量與環(huán)境條件變化的相關(guān)性，有害生物自動(dòng)監(jiān)測(cè)使農(nóng)作物種植園區(qū)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警變得更加完善。

1.3 溫室設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

在通過物聯(lián)網(wǎng)所建立農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合所建立的病蟲害預(yù)警系統(tǒng)，建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，主要由測(cè)控模塊、配電控制柜及安裝附件組成，利用GPRS等無線通訊技術(shù)與管理監(jiān)控中心連接，當(dāng)環(huán)境采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照等參數(shù)超標(biāo)，以及通過監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)視頻發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況異?；虬l(fā)生病蟲害，農(nóng)戶可及時(shí)通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備，包括控制溫室的卷簾機(jī)、風(fēng)機(jī)和灌溉設(shè)備，改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境。通過設(shè)定環(huán)境因素閾值及系統(tǒng)邏輯運(yùn)算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運(yùn)作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。通過溫室設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)所形成的設(shè)施溫室的環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)所形成的農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)(環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等)和無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策，使用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、感知的全面信息化[4-5]?；谖锫?lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)主要包括農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、生產(chǎn)視頻監(jiān)控、農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)警及溫室設(shè)備遠(yuǎn)程控制4個(gè)功能設(shè)計(jì)模塊，其總體功能模塊設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 系統(tǒng)總體功能模塊設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析

3.1 環(huán)境指標(biāo)自動(dòng)采集系統(tǒng)

針對(duì)目前設(shè)施溫室種植環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)困難、手段落后等缺點(diǎn),將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，以終端模塊作為物聯(lián)網(wǎng)的感知層。采集室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度和光照度，利用以太網(wǎng)、GPRS、4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)時(shí)將種植環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)揭怨芾碥浖脚_(tái)為核心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)設(shè)施溫室內(nèi)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到環(huán)境參數(shù)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)平臺(tái)提示警報(bào)或通過短信方式向種植戶報(bào)警，即使戶主身在外地也可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)實(shí)時(shí)查看設(shè)施溫室的狀態(tài)[6-8](圖4)。

圖4 通過電腦PC端實(shí)時(shí)查看設(shè)施溫室狀態(tài)系統(tǒng)

3.2 生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過安裝在設(shè)施溫室內(nèi)的高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)，360°調(diào)節(jié)視角，對(duì)設(shè)施溫室內(nèi)蔬菜生長(zhǎng)狀況進(jìn)行全天候視頻監(jiān)控，管理人員隨時(shí)隨地通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)監(jiān)控設(shè)施溫室的情況，對(duì)管理人員進(jìn)行農(nóng)事指導(dǎo)，減少人工現(xiàn)場(chǎng)巡查次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。從科學(xué)種植、提高管理水平和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化種植的角度來看，視頻監(jiān)控是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

圖5 實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控

3.3 農(nóng)業(yè)病蟲害自動(dòng)預(yù)警

平臺(tái)根據(jù)作物特點(diǎn)、生長(zhǎng)環(huán)境、氣象特征、病蟲害種類和爆發(fā)征兆等信息，為各類數(shù)據(jù)制定相應(yīng)指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各類指標(biāo)體系的編輯、維護(hù)等操作。根據(jù)指標(biāo)體系設(shè)立相應(yīng)閾值(閾值可動(dòng)態(tài)變化、可根據(jù)專家建議自行設(shè)定)，并劃分預(yù)警災(zāi)害等級(jí)，當(dāng)前端數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)判斷災(zāi)情等級(jí)及影響范圍。病蟲害測(cè)報(bào)預(yù)警模型：每類病蟲害爆發(fā)都有預(yù)兆或者引發(fā)條件,根據(jù)豐富的病害特征庫，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)匹配病蟲害指標(biāo)體系，運(yùn)用病蟲害測(cè)報(bào)預(yù)警模型對(duì)農(nóng)作物的病蟲情信息進(jìn)行識(shí)別與分析，并實(shí)時(shí)計(jì)量處理，當(dāng)計(jì)算結(jié)果達(dá)到預(yù)警條件時(shí)，以圖表等方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，包括病蟲種類、發(fā)生密度、發(fā)生程度和預(yù)警等級(jí)[9-10]。如小麥銹病預(yù)警方式：在適合的溫度(條銹病1.4～15 ℃、葉銹病15～20 ℃、稈銹病3～18 ℃)、濕度>80%、積溫>150～160 ℃·d時(shí)，結(jié)合大田的風(fēng)速風(fēng)向，一旦爆發(fā)小麥銹病，可及時(shí)預(yù)測(cè)出傳播覆蓋范圍。

平臺(tái)采用計(jì)算機(jī)實(shí)測(cè)環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)極限值反饋報(bào)警保護(hù)。根據(jù)作物的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定溫室環(huán)境的極限值和作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)極限值報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。具備短信報(bào)警、基地監(jiān)控中心屏幕閃爍提示、遠(yuǎn)程WEB頁面閃爍標(biāo)注提醒等。

當(dāng)病蟲害發(fā)生后，采用專家咨詢?cè)\斷的方式，本文系統(tǒng)專家咨詢?cè)\斷整體架構(gòu)如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)專家咨詢?cè)\斷整體架構(gòu)圖

通過平臺(tái)客戶端能夠方便實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程前端的對(duì)講，但前端不能輕易實(shí)現(xiàn)和監(jiān)控中心的對(duì)講。針對(duì)本項(xiàng)目要求“系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向語音對(duì)講”的需求，本方案在前端采用告警開關(guān)量的輸入，使用報(bào)警聯(lián)動(dòng)的方式來觸發(fā)。具體實(shí)現(xiàn)的方法就是通過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的報(bào)警接口接入一個(gè)緊急呼叫按鈕開關(guān)來觸發(fā)報(bào)警，報(bào)警信息會(huì)傳送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過告警信號(hào)建立一個(gè)通道與前端進(jìn)行語音對(duì)講。向農(nóng)戶提供在線指導(dǎo)和病蟲害遠(yuǎn)程診斷服務(wù)，農(nóng)戶也可以通過平臺(tái)進(jìn)行在線咨詢[11]。其示意圖如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)專家咨詢通信示意圖

3.4 溫室設(shè)備遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由測(cè)控模塊、配電控制柜及安裝附件組成，利用GPRS等無線通訊技術(shù)與管理監(jiān)控中心連接，當(dāng)環(huán)境采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照等參數(shù)超標(biāo)時(shí)，戶主可通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備，例如控制溫室的卷簾機(jī)、風(fēng)機(jī)和灌溉設(shè)備，使設(shè)施溫室內(nèi)部達(dá)到適宜作物生長(zhǎng)的環(huán)境，從而促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量(圖8)。

圖8 溫室設(shè)備遠(yuǎn)程控制終端

依據(jù)預(yù)先設(shè)置的控制閾值，自動(dòng)控制或按照短信提醒手動(dòng)控制設(shè)施內(nèi)的卷簾、風(fēng)機(jī)、水簾、灌溉等執(zhí)行設(shè)備，以調(diào)節(jié)設(shè)施內(nèi)部小氣候。用戶可根據(jù)專家建議自行設(shè)置控制閾值。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運(yùn)算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運(yùn)作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度。CO2發(fā)生裝置按需比例調(diào)節(jié)環(huán)境CO2濃度，夏季室外屋頂噴淋，在保證室內(nèi)光照強(qiáng)度的前提下，組合調(diào)節(jié)環(huán)境溫度與通風(fēng)，達(dá)到強(qiáng)制降低環(huán)境溫度的效果。通過計(jì)算機(jī)對(duì)溫室各電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，自動(dòng)調(diào)控到作物生長(zhǎng)所需求的溫、濕、光、水、氣等條件[12-13]。舉例如：設(shè)施溫室黃瓜對(duì)溫度、濕度要求較嚴(yán)，一般黃瓜葉面不能結(jié)露(如結(jié)露時(shí)間不能超過2 h)，因此要及時(shí)放風(fēng)排出濕氣。生長(zhǎng)前期早上放風(fēng)1 h，上午閉棚，溫度升至28～32 ℃且不超過35 ℃，空氣相對(duì)濕度保持在80%～90%。中午放風(fēng)3 h，溫度降至20～25 ℃，空氣濕度保持在70%～85%為宜；傍晚閉棚，如夜間室外溫度達(dá)到13 ℃，可整夜放風(fēng)。

設(shè)施溫室環(huán)境智能控制單元由測(cè)控模塊、電磁閥、配電控制柜及安裝附件組成，通過無

線網(wǎng)絡(luò)與管理監(jiān)控中心連接。根據(jù)溫室設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度水分、光照強(qiáng)度及CO2濃度等參數(shù)，對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制，包括內(nèi)遮陽、外遮陽、風(fēng)機(jī)、濕簾水泵、頂部通風(fēng)、灌溉電磁閥、CO2氣肥機(jī)等設(shè)備。

3.5 手機(jī)客戶端

本文系統(tǒng)不僅適用于電腦PC端，而且開發(fā)了手機(jī)客戶端，支持Android 2.0、IOS 4.0及其以上版本的操作系統(tǒng)。戶主可以通過手機(jī)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為及時(shí)做出相關(guān)種農(nóng)技調(diào)整和制定新的規(guī)劃方案提供數(shù)據(jù)支持，主要有以下功能：(1)提供每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)，包括：空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳和光照強(qiáng)度；(2)提供數(shù)據(jù)查詢，支持過去某一時(shí)段的數(shù)據(jù)查詢，對(duì)一些突發(fā)事件提供數(shù)據(jù)依據(jù)；(3)提供歷史曲線查看，通過對(duì)過去某一時(shí)段變化趨勢(shì)的觀察，可以總結(jié)出相應(yīng)的變化規(guī)律，從中可以總結(jié)出一些寶貴經(jīng)驗(yàn)；(4)提供實(shí)時(shí)報(bào)警功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的任一個(gè)參數(shù)達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，監(jiān)測(cè)平臺(tái)會(huì)提示數(shù)值閃爍報(bào)警和短信提醒，為相關(guān)管理人員提供報(bào)警提示；(5)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，可遠(yuǎn)程控制相應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)健康種植、節(jié)能降耗的目的；(6)監(jiān)測(cè)應(yīng)用平臺(tái)使用簡(jiǎn)單，參數(shù)設(shè)置人性化，不需要復(fù)雜設(shè)置，不要需要專業(yè)知識(shí)，易于推廣與普及。

系統(tǒng)開發(fā)了方便用戶隨時(shí)查看、管理、控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的手機(jī)軟件。用戶通過安裝在手機(jī)上的客戶端軟件實(shí)時(shí)掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息。主要包括以下模塊：(1)綜合應(yīng)用模塊：實(shí)現(xiàn)手機(jī)客戶端登陸用戶密碼管理、報(bào)警信息設(shè)置、基地基本信息管理等；(2)手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程采集模塊：通過該模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集顯示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)及其他信息，使用戶實(shí)時(shí)了解農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境；(3)手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程控制模塊：通過該模塊，用戶可以隨時(shí)使用手機(jī)遠(yuǎn)程控制相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備的開啟和關(guān)閉，通過手機(jī)掌控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；(4)手機(jī)客戶端視頻接入模塊：實(shí)現(xiàn)視頻圖像接入手機(jī)客戶端，用戶可以通過客戶端軟件實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)基地的視頻圖像信息，了解農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)及基地狀態(tài)，查看各種執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行狀態(tài)；(5)與平臺(tái)接口模塊：實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)及數(shù)據(jù)交換的接口，通過該接口模塊，向平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫發(fā)送請(qǐng)求，并反饋平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫返回的信息，達(dá)到手機(jī)客戶端與平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步的目的；(6)手機(jī)客戶端自動(dòng)更新服務(wù)模塊：實(shí)現(xiàn)手機(jī)客戶端軟件版本的遠(yuǎn)程自動(dòng)更新，保障用數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范及要求。

用戶通過瀏覽器，下載安裝手機(jī)客戶端，注冊(cè)登錄系統(tǒng)，即可使用短信對(duì)溫室設(shè)施溫室各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)的查詢及各類系統(tǒng)設(shè)置，并可以通過手機(jī)客戶端隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)基地的情況，還能控制球機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，全面監(jiān)控基地。該客戶端操作方便、實(shí)用，并提供客戶端自動(dòng)升級(jí)服務(wù)，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品[14-15]。

在手機(jī)客戶端上可以添加任何想要查看的監(jiān)控點(diǎn)信息。添加完成后即可在設(shè)備列表里查看到。通過設(shè)備列表可以打開該監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。查看實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像。打開客戶端，進(jìn)入手機(jī)客戶端主界面(圖9)。

圖9 手機(jī)客戶端主界面

4 結(jié)論與討論

本文以設(shè)施溫室環(huán)境為研究對(duì)象，基于設(shè)施溫室蔬菜種植對(duì)環(huán)境條件的不同需求，進(jìn)行了基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究。通過“統(tǒng)一設(shè)計(jì)架構(gòu)、統(tǒng)一開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式”軟件工程設(shè)計(jì)思路，打造一個(gè)開放互聯(lián)、匯聚全省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的省級(jí)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺(tái)，突出平臺(tái)的開放性和可定制性，著力打造為廣大農(nóng)民朋友提供公共服務(wù)的新型物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，推廣覆蓋到更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線和實(shí)體。

2015年該物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已部署在江西省鳳凰溝、青原區(qū)、贛縣、豐城市、永修縣等5個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園內(nèi)，為推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供范本承擔(dān)應(yīng)用與推廣功能。2016年在另外5個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園開始建設(shè)，未來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的覆蓋。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)通過傳感器、攝像頭感知設(shè)施溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度等環(huán)境因素以及生產(chǎn)實(shí)時(shí)畫面，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。利用以太網(wǎng)、GPRS、4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，與設(shè)施溫室內(nèi)布設(shè)的生產(chǎn)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的有效感知監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上，研究設(shè)施溫室的病蟲害預(yù)警與防控方法、溫室設(shè)備的遠(yuǎn)程及自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié)，有效減少病蟲害對(duì)作物的影響，集合形成農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)，提高對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境的感知、病蟲災(zāi)害的預(yù)警和綜合診斷能力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供更為便捷的應(yīng)用服務(wù)，并依此開發(fā)出農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的電腦PC端和手機(jī)客戶端2種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，使系統(tǒng)的應(yīng)用更廣泛與便捷，并對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能模塊進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)，增加了系統(tǒng)實(shí)施可靠性。

下一階段工作將重點(diǎn)深入以下方面的研究：(1)對(duì)平臺(tái)中的設(shè)施溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行計(jì)算模擬與評(píng)估中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化研究，以提高環(huán)境因素監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。(2)提高平臺(tái)的適用性，完善系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中種植各類作物環(huán)境因素指數(shù)與閥值，并以此提高對(duì)卷簾機(jī)、通風(fēng)機(jī)等設(shè)施溫室設(shè)備的有效精確控制，加強(qiáng)設(shè)施溫室的環(huán)境調(diào)節(jié)能力。(3)進(jìn)一步研究設(shè)施溫室農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)警與防治方法，加強(qiáng)設(shè)施溫室對(duì)于病蟲害的抵御能力，并提供更多的應(yīng)用來完善系統(tǒng)的各模塊功能，提高系統(tǒng)實(shí)用性。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Design and Implementation of Jiangxi Agricultural IOT Integrated Service System

ZHONG Zhi-hong1, GUAN Bang-fu1, JIANG Zhen-guo1, YANG Mei2*, HUANG You-tu1,XIONG Qian-hua1, LAN Feng1, ZHAO Hua1, SHI Dai1, GAO Rui1

(1. Agricultural Information Center of Jiangxi Province, Nanchang 330046, China;2. Animal Husbandry Technology Popularization Station of Jiangxi Province, Nanchang 330046, China)

In this paper, the greenhouse environment is taken as the research object, and an agricultural IOT (Internet of Things) integrated service system is designed and constructed based on the various environmental condition demands of vegetable crops in the greenhouse. Through sensor and camera, this system can automatically collect the real-time images of vegetable production, and can effectively monitor the air temperature, air humidity, soil temperature, soil humidity, carbon dioxide concentration, illumination intensity and other environmental factors in the greenhouse. The designed greenhouse disease and insect pest forecasting and control system with remote-control equipments can realize the automatic control of greenhouse environment, and effectively reduce the occurrence rate of diseases and insect pests. The constructed agricultural IOT integrated service system can improve the sensibility to greenhouse environment, and enhance the ability of early warning and comprehensive diagnosis of diseases and insect pests. This system can be logined by PC or mobile client, which makes its utilization more extensive and convenient.

Greenhouse; IOT technology; Environmental monitoring; Early warning of disease and insect pest

2016-08-02

國家級(jí)星火計(jì)劃項(xiàng)目(2015GA730006)。

鐘志宏，女，江西贛州人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)信息化研究。*通訊作者：楊眉。

S625.5

A

1001-8581(2016)11-0075-05