智慧農業(yè)應用解決方案全套

智慧農業(yè)應用解決方案全套目錄第一章概述41.1項目背景41.2建設需求及目標51.3建設原則5第二章系統優(yōu)勢5第三章系統設計113.1系統框架圖113.2物聯網感知層功能介紹113.2.1智能檢測113.2.2視頻采集系統介紹123.3中心處理端介紹133.4應用端介紹153.4.1PC客戶端觀看：153.4.2WEB觀看：153.4.3手機觀看：16第四章系統部署174.1系統結構圖174.2監(jiān)控中心：174.2.1監(jiān)控中心結構部署174.2.2網絡部署184.2.3存儲部署184.2.4監(jiān)控視頻顯示系統19第五章成功案例20某集團農業(yè)大棚智能監(jiān)控20概述1.1項目背景"物聯網"被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內專家認為，物聯網一方面可以提高經濟效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。目前，美國、歐盟、中國等都在投入巨資深入研究探索物聯網。我國也正在高度重視物聯網的研究，工業(yè)和信息化部會同有關部門，在新一代信息技術方面正在開展研究，以形成支持新一代信息技術發(fā)展的政策措施。農業(yè)物聯網，即在大棚控制系統中，運用物聯網系統的溫度傳感器、濕度傳感器、值傳感器、光傳感器、傳感器等設備，檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、值、光照強度、土壤養(yǎng)分、濃度等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，保證農作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境。遠程控制的實現使技術人員在辦公室就能對多個大棚的環(huán)境進行監(jiān)測控制。采用無線網絡來測量獲得作物生長的最佳條件，可以為溫室精準調控提供科學依據，達到增產、改善品質、調節(jié)生長周期、提高經濟效益的目的。我國是一個農業(yè)大國，又是一個自然災害多發(fā)的國家，農作物種植在全國范圍內都非常廣泛，農作物病蟲害防治工作的好壞、及時與否對于農作物的產量、質量影響至關重要。農作物出現病蟲害時能夠及時診斷對于農業(yè)生產具有重要的指導意義，而農業(yè)專家又相對匱乏，不能夠做到在災害發(fā)生時及時出現在現場，因此農作物無線遠程監(jiān)控產品在農業(yè)領域就有了用武之地。農業(yè)信息化，智慧化是國民經濟和社會信息化的重要組成部分，是農業(yè)發(fā)展的必然階段，是新時期農業(yè)和農村發(fā)展的一項重要任務，是實現國民生計的大事。以農業(yè)信息化帶動農業(yè)現代化，對于促進國民經濟和社會持續(xù)、協調發(fā)展具有重大意義。進一步加強農業(yè)信息化建設，通過信息技術改造傳統農業(yè)、裝備現代農業(yè)，通過信息服務實現小農戶生產與大市場的對接，已經成為農業(yè)發(fā)展的一項重要任務。農業(yè)物聯網建設主要包括環(huán)境、植物信息檢測，溫室、農業(yè)大棚信息檢測和標準化生產監(jiān)控，精準農業(yè)中的節(jié)水灌溉，作物生長遠程觀察，專家遠程指導等應用模式，例如農作物生長情況、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，收集溫度、濕度、風力、大氣、降雨量，有關土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH值等信息的監(jiān)測和遠程視頻查看等。1.2建設需求及目標智能農業(yè)控制通過實時采集農業(yè)大棚內溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數，自動開啟或者關閉指定設備?？梢愿鶕脩粜枨?，隨時進行處理，為農業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據。大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器，對農作物溫室內的溫度，濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度等環(huán)境參數進行實時采集，為實現現代農業(yè)生產提供前端的實時精確數據，同時通過遠程視頻查看場景實際情況。做為農業(yè)生產加工的依據，為自動化生產提供智能控制功能。本方案針對智能農業(yè)大棚，采用目前先進的無線和有線結合傳感技術，智能控制終端和控制軟件等，分為三個組成部分：無線傳感器網絡，網絡攝像機，智能控制系統。無線傳感器網絡采用適合物聯網應用的ZigBee傳感器件，以達到無線，低功耗，自適應組網等要求。智能控制系統通過采用智能控制終端、網絡攝像機，配合控制中心的智能控制軟件，對遠端采集的各種信號進行分析和匯總，自動控制和開啟相關設備，對農作物的生長環(huán)境進行精確調節(jié)，以達到智能，自控，高效，高產的目的。1.3建設原則充分應用現代信息技術成果，集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、無線通信技術及專家智慧與知識，實現農業(yè)可視化遠程診斷、遠程控制、災變預警等智能管理。依托部署在農業(yè)生產現場的各種傳感節(jié)點（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無線通信網絡實現農業(yè)生產環(huán)境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析、專家在線指導，為農業(yè)生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。第2章系統優(yōu)勢1）信息獲取精確"華邁智慧農業(yè)遠程監(jiān)控解決方案"與現代生物技術、種植技術等高新技術融合于一體，實現智能化土地資源管理，提升精準和效率。2）改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境將農田、畜牧養(yǎng)殖場、水產養(yǎng)殖基地等生產單位和周邊的生態(tài)環(huán)境視為整體，并通過對其物質交換和能量循環(huán)關系進行系統、精密運算，保障農業(yè)生產的生態(tài)環(huán)境在可承受范圍內，智能化生產過程管理和病蟲害綜合防治。3）提高效率，解放勞動力基于精準的農業(yè)傳感器進行實時監(jiān)測，利用云計算、數據挖掘等技術進行多層次分析，并將分析指令與各種控制設備進行聯動完成農業(yè)生產、管理。這種智能機械代替人的農業(yè)勞作，不僅解決了農業(yè)勞動力日益緊缺的問題，而且實現了農業(yè)生產高度規(guī)?；?、集約化、工廠化，提高了農業(yè)生產對自然環(huán)境風險的應對能力，使弱勢的傳統農業(yè)成為具有高效率的現代產業(yè)。4）信息獲取便捷能夠徹底轉變農業(yè)生產者、消費者觀念和組織體系結構。完善的農業(yè)科技和電子商務網絡服務體系，使農業(yè)相關人員足不出戶就能夠遠程學習農業(yè)知識，獲取各種科技和農產品供求信息；專家系統和信息化終端成為農業(yè)生產者的大腦，指導農業(yè)生產經營，改變了單純依靠經驗進行農業(yè)生產經營的模式，徹底轉變了農業(yè)生產者和消費者對傳統農業(yè)落后、科技含量低的觀念。5）變革農業(yè)管理和服務模式依靠數據和分析服務進行科學決策，改變盲目性較強的行政手段管理。農業(yè)生產者可以從"農業(yè)云"上隨時隨地獲取所需的數據分析結果和專家指導服務，驅動農業(yè)管理和服務模式進入"云時代"。6）全面提升農業(yè)的現代科技武裝智慧農業(yè)為農機具、灌溉設備等農業(yè)基礎設備裝上"眼睛"、"鼻子"、"耳朵"和"神經系統"等，使它們具有了"靈性"。另外，信息技術是農業(yè)其他科技運用的重要支撐，如利用信息系統能夠更有效地開展新品種選育、基因圖譜的解析等。7）極大拓展農業(yè)的開放度和影響力一方面，提高農業(yè)的科技含量，有利于打造形成全球農業(yè)的科技示范中心；另一方面，利用信息、金融杠桿引導全國和國際農產品物流，建立形成農產品集散中心和定價中心；再有，通過應用虛擬、仿真等高新信息技術積極發(fā)展休閑農業(yè)、文化創(chuàng)意農業(yè)等新興農業(yè)形態(tài)，吸引國內外知名企業(yè)參與發(fā)展，打造我國農業(yè)的國際品牌，成為中國古老農耕文化的傳播中心。8）網絡化監(jiān)控：在各個監(jiān)控采集點使用華邁網絡監(jiān)控產品，用戶可通過網絡在任何一臺電腦任何時間和地點輸入用戶名和密碼即可觀看權限范圍內的實時視頻圖像。也可隨時調用監(jiān)控采集點的錄像存儲文件。9）數字化存儲根據預先設定的存儲時間和方式，監(jiān)控采集點可以自動完成不間斷的滾動式文件存儲，也可在設定的指定時間內完成存儲動作。方便進行歷史信息查詢，為相關事件（事實）提供確切證據。10）現場語音控制傳輸現場環(huán)境聲音實時監(jiān)聽，點對點遠程對講通話。（監(jiān)控設備根據型號的不同，不帶拾音頭和擴音器的主機需外購音頻采集及播放設備）11）先進的技術，符合國際潮流華邁網絡視頻監(jiān)控設備采納先進的嵌入式操作系統，設備體積小，視頻處置速度快，穩(wěn)固性高，適合在無人值守的環(huán)境中使用。支持互聯網或3G移動網絡等方式進行聯網，并提供NET穿透及路由穿透等獨創(chuàng)功能。通過網絡，可以遠程對系統硬件設備進行軟件升級和維護。平臺里的硬件設備有主動恢復功能，前端出現電路或網絡故障，當電路或網絡故障恢復時，整套系統里的軟硬件設備可自主啟動并連接網絡，無需人工干預。采用創(chuàng)新的設備管理及P2P視頻流傳輸方式，用戶操作使用簡便，無任何使用障礙，做到能上網就會使用，極大減輕了對用戶的培訓工作。12）網絡化、數字化、低成本華邁視頻平臺系統采用的TCP/IP協議，終端設備內置HTTP服務器，提供RJ-45以太網接口，利用現成的計算機網絡環(huán)境即能架設在局域網、廣域網、INTERNET和無線網絡之上，無需另行鋪設視頻線纜，節(jié)儉了鋪設長距離線纜的成本。由華邁網絡監(jiān)控設備構架的安防技術方案里不需要增加專業(yè)的監(jiān)控顯示設備，使用普通計算機進行監(jiān)控錄像即可。將監(jiān)控設備和計算機合二為一，降低設備采購成本。需要瀏覽視頻圖像時，無論是使用手機網絡還是固話寬帶網絡，均能自由訪問并管理遠程監(jiān)控點。13）高清晰無延遲圖像華邁網絡監(jiān)控設備采取H.264圖像編碼壓縮技術，圖像清晰度高，即使是在低帶寬情況下依然可實現高質量視頻圖像傳輸。視頻傳輸延遲極低，正常網絡環(huán)境下視頻傳輸延遲僅1秒左右。14）強大的后臺功能設計華邁平臺具備遠程聯網監(jiān)控的所有功能，包括遠程圖像實時監(jiān)看、遠程調看錄像資料、遠程遙控云臺鏡頭、遠程報警接收，還可通過網絡對各網點攝像機的基本參數進行設置；提供錄像、手動錄像和報警錄像三種錄像模式，具備異地分布式錄像存儲功能，錄像幀速可調節(jié)。15）視頻平臺擴容及產品的維護通過使用華邁網絡監(jiān)控設備和華邁專用視頻管理軟件，極大的簡化了監(jiān)控系統中可能涉及的設備種類和數量，它完全代替了傳統安防監(jiān)控系統中的視頻矩陣、切換器、畫面分割器、字符疊加器等需要緊密配合才能使目標功能實現的設備。不僅大大降低了整個系統建設的成本，還大大減少了調試設備的施工周期。同時由于減少了設備的使用環(huán)節(jié)和種類，有效提高整套系統的穩(wěn)定性和可靠性，極大的降低了后期維護設備的難度。成都華邁通信提供設備遠程維護的技術支持，系統產品嚴格按照國家和行業(yè)發(fā)布的相關標準進行設計，并且執(zhí)行國家電子產品保修標準。第3章系統設計3.1系統框架圖3.2物聯網感知層功能介紹3.2.1智能檢測通過密集分布的無線溫度、濕度、光照度、CO2濃度等傳感器，定期實時采集大棚內和土壤的溫濕度、棚內光照度、空氣中的CO2含量等數據，并將數據實施通過WiFi傳輸到控制中心?？刂浦行牡能浖幸呀涱A設各種數據的臨界范圍值，一旦某個參數超出范圍，系統將發(fā)出預警信號，通過聲光裝置進行報警，同時也可以發(fā)出控制指令，啟動智能插座令各種設施如加溫器、加濕器、進/排氣扇、遮陽棚、噴淋器等進行工作，可對溫室災害性氣候進行預警，用以對抗常見（特別是西部地區(qū)）的低溫，干旱，光照度過強，晝夜溫差大等氣候影響。采用土壤濕度傳感器對土壤的濕度進行實時監(jiān)測并將數據上傳到控制中心，一旦土壤濕度低于預設值，系統將發(fā)出指令啟動噴淋滴灌系統，做到精準控制；當土壤濕度回復到農作物生長的正常值之后，系統又可發(fā)出指令讓噴淋滴灌系統停止工作，以最大限度地達到高效滴灌，做到溫室節(jié)水高效滴灌控制、節(jié)約用水的目的。通過在每個大棚中部署光照度傳感器以及CO2濃度傳感器，將數據匯集到控制中心，實現集群式的光照度和CO2環(huán)境數據采集和控制。通過手動或者自動控制遮陽棚、進/排氣扇的啟動和關閉，可以有效地成片控制溫室大棚內的光照度和空氣，分布式日光溫室群檢測，以達到農作物最為適宜的光照和CO2濃度。通過無線傳感器收集大棚中農作物的實時生長環(huán)境參數：溫度、濕度、光照強度等。這些環(huán)境實時信息，通過網絡傳輸到中心控制室并保存在數據庫中，可以隨時供專家系統軟件調用分析。同時，系統軟件中還預置了專家經驗數據庫，給出了各種參數值的范圍和理想值，以及針對各種問題的指導意見和解決問題的詳細操作指導。另外，用戶可以在大棚現場通過手機拍照，將圖片通過WiFi上網直接發(fā)送給專家進行診斷。部署在現場的無線視頻頭也可以提供實時的大棚內農作物的生長態(tài)勢照片及視頻圖像，通過系統傳輸并存儲在控制中心，隨時供專家調用和分析，實現遠程指導。3.2.2視頻采集系統介紹1）網絡遠程監(jiān)控功能通過網絡，登錄平臺即可實現遠程視頻管理、展示等功能；支持客戶端及手機查看。2）圖像分屏查看支持多畫面圖像同屏顯示及多畫面切換。3）紅外夜視功能槍機產品支持紅外夜視30m～50m。4）支持多用戶、多設備瀏覽管理一臺攝像機支持多名用戶同時在線瀏覽；一個帳戶可綁定、管理多臺攝像機。5）H.264壓縮格式，視頻流暢、清晰采用H.264MainProfile@level3壓縮算法，獨立研發(fā)優(yōu)化編碼算法，低帶寬也能傳輸流暢視頻；最低帶寬占用僅8K，最高分辨率達到1080P；可根據網絡實際帶寬，動態(tài)調節(jié)畫面質量。6）移動視頻監(jiān)測及報警支持關鍵區(qū)域的移動視頻監(jiān)測、關鍵區(qū)域遮擋報警，可支持外接報警設備?？芍苯影l(fā)送圖片或報警信息到指定的郵箱、手機。7）遠程云臺控制，使用場景設置遠程控制云臺，視角更廣；多個場景選擇，實用性更強。8）雙向語音交流傳輸能同時傳輸音視頻資料，可以大大方便遠程管理。通過攝像機本身語音對講功能，即可實現遠程語音、監(jiān)聽。也可外接音頻設備，增強語音、監(jiān)聽效果。9）產品即插即用，使用便捷插上網線，接通電源即可完成產品安裝；只要有網絡的地方就能監(jiān)控，可以輕易傳輸到互聯網的任意區(qū)域；不借助第三方軟件，使用IE瀏覽器即可管理；10）定時錄制，圖像抓拍、開機自錄、斷電續(xù)傳支持工作日定時錄制及圖片抓拍，支持SD卡及本地保存。11）錄像功能提供計劃錄像、手動錄像和報警錄像三種錄像模式，錄像幀速可調節(jié)。具備異地分布式錄像存儲功能；3.3中心處理端介紹監(jiān)管系統的核心，承擔集中監(jiān)管功能，對視頻信息的獲取和管理享有最高權限。因此考慮到總控制中心，實現全網監(jiān)控視頻接收、重要視頻集中存儲、監(jiān)控設備統一管理以及權限統一分配。從"統一規(guī)劃、分級管理"的角度出發(fā)，采用華邁公司的多級管理IP監(jiān)控解決方案，按其組織架構以及各級機構對監(jiān)控業(yè)務的不同需求建設總控制中心、分控制中心、監(jiān)管點的多級管理模式。1）網絡化、數字化、低成本系統采用TCP/IP協議，內置HTTP服務器，提供RJ-45以太網接口，能架構在局域網、廣域網、INTERNET和無線網絡之上，不需要鋪設視頻線纜，實現計算機網絡和視頻網絡合二為一，節(jié)儉了鋪設長距離線纜的成本。本方案不需要專門的監(jiān)控設備，使用普通計算機進行監(jiān)控錄像，將監(jiān)控設備和計算機合二為一，降低設備采購成本?？扇我庠O置網關，完整支持跨網段、有路由器的遠程視頻監(jiān)控環(huán)境。2）高清晰度圖像圖像采取H.264編碼尺度，圖像清晰度高，在低帶寬情況下可實現高質量視頻圖像傳輸。3）多權限功能系統監(jiān)控中心和各分控中心可以對管轄范疇內多個本地和遠程監(jiān)控前端進行實時監(jiān)控，不同的用戶可依據職務分配不同的掌握權限。依據權限的不同，使用者可在服務網站或客戶端上行使不同功能。4）適用性與即插即看華邁網絡攝像機具備了所有需要用來樹立遠程監(jiān)控體系的構件。安裝時只需要插上網線、接通電源即可通過網站或客戶端查看遠程視頻圖像。5）設備簡單，便于施工通過使用網絡攝像機和監(jiān)控系統軟件，極大地簡化了監(jiān)控系統中可能涉及的設備種類和數量，它完整代替了模仿監(jiān)控系統中的視頻矩陣、切換器、畫面分割器、字符疊加器等需要配合使用能力實現的功能，不僅減少了調試設備的施工周期，同時較少設備的使用，有效提高整套系統的穩(wěn)定性和可靠性，減少日后維護設備的難度。6）良好的可擴容性當系統擴容時，在監(jiān)控中心，管理人員只需要將增添的監(jiān)控裝備參加監(jiān)控地點組別，這樣就完成了全體的系統升級擴容工作。同時也可以應用此網絡進行數據傳輸及與總部聯網，并不需要再行搭建計算機網絡。7）設計特點具備強大的網絡接入功能，支持所有網絡的安裝接入，并提供路由穿透等獨創(chuàng)功能。采用創(chuàng)新的服務器管理及P2P視頻流傳輸方式，用戶操作使用簡便，無任何使用障礙，做到了能上網就會使用。提供靈活擴展的服務器遠程視頻查看模式，滿足客戶多路并發(fā)遠程視頻監(jiān)控需求。視頻傳輸延遲極低，正常網絡環(huán)境下視頻傳輸延遲僅1秒左右。系統支持多個用戶同時訪問一個視頻監(jiān)控點，或一個用戶同時訪問多個視頻監(jiān)控點，各點之間相互獨立，互不干擾。具備遠程聯網監(jiān)控的所有功能，包括遠程圖像實時監(jiān)看、遠程調看錄像資料、遠程遙控云臺鏡頭、還可通過網絡對各網點攝像機的基本參數進行設置?？蓪Ω骶W點的不同攝像機進行分組管理，支持4重目錄樹劃分，并可根據客戶需求增加多級目錄樹?？煞峙涓髯訋ぬ柕墓芸貦嘞?，通過多級權限劃分機制使不同帳號享有不同操作權限，以區(qū)分管理層次，加強管理的安全性；3.4應用端介紹應用端由PC客戶端、WEB網頁、手機客戶端來完成。3.4.1PC客戶端：管理部門可通過我公司提供的專用客戶端軟件通過專網/互聯網同時查看所有網絡攝像機實時圖像，客戶端具有多畫面分屏查看功能，所有監(jiān)控點圖像一目了然，并可對熱點區(qū)域進行全屏觀看。3.4.2WEB觀看：該方式為最便捷的使用查看方式，用戶可在任意電腦上登錄運營平臺，根據IPC設備是否需要授權訪問許可，輸入授權的用戶名及密碼選擇要關注的監(jiān)控地點即可立刻查看遠程視頻圖像，根據權限分配還可進行截圖、錄像等操作。3.4.3手機觀看：支持使用Android和IOS操作系統的手機第4章系統部署4.1系統結構圖4.2監(jiān)控中心：監(jiān)控中心由存儲服務器、視頻顯示（電視墻）組成。4.2.1監(jiān)控中心結構部署監(jiān)控管理中心作為整個系統的核心，擔負著整個系統的協調、監(jiān)管職責。只有保證總監(jiān)控中心內所有的設備7*24小時不間斷運行，才可以保證網絡視頻監(jiān)控系統的質量，同時滿足用戶建立網絡化遠程監(jiān)控的需要。應用服務器應用于多服務器監(jiān)控網絡系統，綜合管理系統中所有的存儲服務器、管理平臺（客戶端）和網絡數字矩陣，為所有使用和訪問監(jiān)控網絡系統的用戶提供統一的入口。應用服務器提供的系統服務包括：系統中所有設備的索引、數據的索引，系統中所有管理平臺（客戶端）的權限管理和接入，以及擴展的數據和錄像功能。應用服務器：接收源于網絡視頻監(jiān)控設備和物聯網傳傳感器采集的數據，將數據分配給存儲服務器，控制網絡存儲服務器及數字矩陣服務器。存儲服務器：接收及存儲源于應用服務器分配的網絡視頻監(jiān)控設備和物聯網網關的數據，為其管轄范圍內的視頻設備提供存儲、轉發(fā)服務。數字矩陣服務器：接收及處理源于應用服務器分配的網絡視頻監(jiān)控設備的數據，并使其需要觀看的重點視頻輸出上電視墻，用于完成輸出、切換、存儲遠程控制視頻等功能。4.2.2網絡部署1）中心網絡部署：根據監(jiān)看數量（同時）配置監(jiān)控中心互聯網網絡；如果外網（互聯網）同時觀看10個設備（標清攝像機），至少需要2M網絡帶寬（上行），20個設備即為4M（上行）網絡。以此類推。如果外網（互聯網）同時觀看10個設備（高清攝像機）