一、项目提出的目的及意义

智慧化农业就是充分应用现代信息技术成果(例如云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等),全面升级改造农业全产业链。 目前,智慧化种植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”。为农作物提供适宜的生长条件,及时掌握棚内空气温湿度、土壤温湿度、土壤氮磷钾、和光照强度等参数的变化情况,并进行干预调节,实现农业大棚科学、智能化、高效率的管理。

智慧农业能够有效改善农业生态环境,对农作物的生产种植环境进行系统、精密运算,保障农业生产环境精准控制在可承受范围内。 智慧化种植能够显著提高农业生产经营效率,将农业生产数据进行采集与多层次分析, 联动物联网设备进行智慧生产与管理。 智慧农业能够转变农业生产者、消费者观念,改变农业组织体系结构成为农业生产者的大脑,指导农业生产经营。 总而言之, 智慧农业作用于农业全产业链, 能后扩大农业生产经营规模,提高农业生产经营效益, 完善农业服务体系,使农产品从田间到舌尖的过程更高效、完善。

基于上述背景,开展“基于物联网技术的花生智慧化种植监测控制系统”的可行性方案的研究,“智慧农业物联网大数据平台”是大连云动力科技自主研发的一款针对海量时序型传感器数据进行处理和分析的物联网服务平台。可轻松接入各领域物联网终端设备,开放的API接口保证数据的安全和全方位应用。为企业提供一站式大数据解决方案。

智慧化种植系统网络拓扑图

图1:智慧化种植系统网络拓扑图

物联网大数据平台提供多样的采集数据可视化图形输出、多重算法数据分析、全方位数据智能预警、感应器指令管理,传感器远程调控等功能。开放的API接口,可以轻松搭建出丰富的应用,让物联网大数据改变我们的生活。

物联网大数据平台功能图

图2:物联网大数据平台功能图

二、主要内容及技术

2.1土壤监测的意义

花生施肥的原则以有机肥料为主, 无机肥料为辅。 有机肥养分全,能增加土壤团粒结构,改善土壤理化性状,并有益于根瘤菌活动, 增加氮素来源。有机肥料与化学肥料配合使用可减少无机肥料的流失和固定。

(1)施足基肥,适当追肥。有机肥作基肥,在施足基肥情况下, 应根据生长情况,用速效肥料适时适量追施。
(2)氮、 磷、 钾、 微肥合理搭配。
(3) 肥料投入不足且偏面, 历来是限制花生产量的主要因素之一,特别是中低产田,要适当增加投肥量,满足花生整个生育期的需要。花生基肥占总肥量80%—90%,以有机肥料为主,配合氮、磷等化学肥料。具体施法随施肥数量和种类而异。

2.2温湿度监测的意义

“花生比较适合的生长温度是15℃到22℃。花生是喜温而不耐低温作物。发芽的最低气温为12〜15℃,最适气温为25〜35℃,高于41℃时发芽率下降,达46℃时不能发芽。

幼苗斯适宜生长温度为20〜27℃,气温低于8℃时幼苗停止生长;在0〜4℃低温条件下,经制左冇幼苗就会死亡。幵花下针时期适宜平均气温为23〜28℃,低于21℃或高于30℃,开花数量显著减少。

授粉到受精约需10〜18天,此时温度低于18℃或高于35℃都不利于受精。当气温低于19℃时,不能形成果针。荚果发育最适温度为25〜33℃,大粒花生气温低于15℃,小粒花生低于12℃时,荚果逐渐停止生长。花生果仁饱满成熟期最适宜土壤温度为25〜35℃,超过40℃或低于20℃均不利。日平均气温稳定在12℃以上时才能播种;主要生育期中要求20~28℃的气温,秋季气温降至11℃左右时,荚果即停止发育。生育期100~150天,个别晚熟品种可达180天。

2.3智慧化种植技术

“基于物联网技术的花生智慧化种植监测控制系统” 可对花生种植的土壤温度、湿度、氮、磷、钾数据进行采集,将土壤温湿度传感器分布在种植土壤区域,设备本身可监测环境温度、湿度,光照,可不配外接探头。

在大面积、少人的田间作业环境中,人工作业效率远远不能满足大规模生产的需要。由于地质环境的限制,有线控制系统不能很好地实现作物种植领域中的开槽、布线、安装等一系列传统步骤。“基于物联网技术的花生智慧化种植监测控制系统”所搭配的环境感知传感器设备可通过4G移动网络传输采集的数据,不受地点、布线限制,且可通过太阳能供电运行,无需外置电源供电。

工作人员可随时随地得知花生种植环境状态,对出现的环境危机进行科学合理的应对措施。

图3:实际应用案例

2.4硬件产品参数

智能无线环境感知设备GS1-AL4G1RS采用全封闭式防水防尘设计,加强了机身强度的防尘抗压耐高温能力, 有效防护灰尘渗透,稳定运行,配备定制的防水胶圈,达到IP65的深度防水防尘性能。适用于溅水或粉尘比较多的农业恶劣环境。

智能无线环境感知设备GS1-AL4G1RS、可接入RS485通信外接传感器使用,强大的拓展性丰富了产品功能,适用于更多使用环境,满足使用者的个性化需求。

智能无线环境感知设备GS1-AL4G1RS,采用2900mAh锂电池,在增加电池容量的同时,采用低功耗方案,续航能力大大提升,解决电池不够用的烦恼; Type-C接口双面可用,充电+传输二合一,充分发挥性能,确保充电与数据传输同时进行。2A快速充电,高效速率充电更省时。

图3:产品参数图

智能无线环境感知设备GS1-AL4G1RS通过移动网络传输接入物联网大数据云平台,实时采集、监测并上传温度、湿度、光照*等多重传感器数据,并可在手机、平板、电脑等多终端进行访问使用。

大数据平台

为用户和开发者打造和提供最佳的体验平台,帮助企业和中小开发者快速低成本扩展自己的产品。为了帮助开发者建立自己的业务,可定制化的将轻松连部分功能整合至第三方平台;同时我们还为开发者提供更多完善稳定的接口,做到真正为开发者提供一个可用、好用、易用的大数据平台。

2.4软件系统功能

2.4软件系统功能

实时数据

实时数据

历史数据

历史数据

共享数据

共享数据

数据转发

数据转发

动态巡检

动态巡检

预警规则

预警规则

三、预期成果和预算

3.1预期成果

按照“生产智能化、管理数据化、经营网络化和服务在线化”的设计,以推动大数据、云计算、物联网、人工智能技术在农业各领域融合应用,推动农业可持续发展,实现精细化管理,科学化使用,合理化分配,数据互联互通、产业融合发展,农业农村现代化建设。

人工智能技术

农业农村现代化建设

面向智慧种植,提出“智能硬件+应用软件+大数据平台”三位一体的完整解决方案,将智能无线环境感知设备用于温湿度、光照、风速、土壤肥力、水质等多维数据采集,应用软件实现“物”“数”互通,大数据平台将数据可视化输出,提供数据分析、数据统计,智能预警等功能。无需测量工具,数据精准可存储,并支持多种通讯连接方式,无需场地布线,两分钟轻松部署,彻底解决农业领域部署困难问题,自动化联动控制,感知环境变化规则,发出警报自动调节,突发情况轻松应对。将多项前沿技术与农业完美结合,为农业用户提供科学务农的技术服务。

图3:中国农科院 农业大田土壤环境监测案例

远东国兰 大棚温室温湿度监控案例

上海沃祺 无土栽培水质监测解决案例