蓝莓物联网生产管控系统

一、模式应用情况 1.基本建设情况

示范园一起位于屈家岭郭家湾，占地2000亩，分为种植区、育苗区和观光采摘区，其中：种植区1800亩，主要定植国内领先南方适种品种；育苗区200亩，全部用于蓝莓钵苗培育，并引进全球领先品种进行适种性研究和培育；观光采摘区50亩，栽植五年生成年蓝莓树。进入成熟期后，育苗区每年繁育蓝莓苗木500万株，种植区年产蓝莓1500吨。

沃林农业（荆门）有限公司作为佳沃蓝莓在屈家岭的项目主体，成立于2013年2月，注册资金1千万，由李春雷担任法人。

作为现代化农业的代表，佳沃农业在农业现代化和信息化极其重视，于2014年6月在屈家岭农水局的项目资金支持下，对蓝莓种植区在机械滴管的基础上进

行了100亩的智慧农业的升级改造。安装设备及技术由浙江睿思特公司提供。 2.物联网技术及产品使用情况

目前基地100亩示范区使用的物联网技术及产品情况介绍如下: 系统 名称 产品名称 功能及参数说明 来源 睿思特自主生10000 产 睿思特自主生4500 产 睿思特自主生30000 产 价格 种植物联网汇总传感器采集的数据并进行无线三参数信息传输到控制箱。采集数据包括土壤物联采集节点箱 pH、土壤湿度数据。 网生产管接入节点箱 控系统 汇聚信息、无线传输模块，包括太阳能板/支杆 农业物联网农业物联网专用控制箱对节点箱采专用设备控集的数据进行处理并对相应设备进制箱 行控制，拟采用32路控制箱 采用高性能传感器，图像清晰，最大红外智能网络球机 视频监控设备 网络硬盘录像机 分辨率可达1920x1080，20倍光学变倍，16倍数字变倍，200万像素，海康威视 5600 可通过浏览器和客户端软件观看图像并实现控制 支持冗余录像，支持ANR技术，实现网络摄像机断网智能补录功能； 支持最大16路1080P同步回放及多路同步倒放；支持8个SATA接口，1个eSATA盘库，可用于录像和备份； 智能灌溉 电磁阀套件 电磁阀、阀门控制器、太阳能自动电控装置、首部收发RTU、中继装置 设备安装所需立杆、光纤、管材、线材、设备箱、存储硬盘等辅材 新疆石达赛 26000 海康威视 4800 配套 3.物联网技术应用解决方案 农业物联网应用平台的整体架构:

系统由传感器节点、数据采集节点、控制节点箱、无线传输网络、系统平台等组成，每个采集节点集数据采集和自组网路由功能于一体，不仅能对本节点下的传感器采集到的数据进行转发和收集，并可对其他节点转发来的数据进行中继传输，与其他节点写作完成一些特定任务。并通过数据采集器，经过网络传输网数据上传至平台（基于系统功能实现）。如图所示：

1）系统感知层

系统感知层位于农业物联网的最底层，是农业物联网应用的基础，是数据收集的信息源，由部署在农业生产现场各种分散的传感器节点组成，并通过数据采集器将各种环境参数数据通过网络上传至系统平台。

2）网络传输层

根据大量的实际调研和项目实施经验，农业生产现场大多都处在偏远的郊区，无线通信网络覆盖存在盲区，并且存在多数农场存在电源短缺、传感器部署分散

等诸多问题，研究设计有效能量控制的数据收集与路由协议，采用自组网、低功耗的Zigbee无线传感网络，采用菱形网格划分方式，首先把传感器区域分成一个个的菱形网格，然后将每个传感器节点布置在菱形网格的顶点上。保证在传感器区域实现完全无缝覆盖。

3）支撑层

支撑层主要是基于Trust应用软件平台，一般运行于PC 或PDA上，主要负责对汇聚节点传过来的数据进行处理，包括采集、分析、存入数据库、查询等。网络环境下不受单个节点失效、通信链路失效和节点移动影响的查询处理技术。基于该技术的查询处理算法，可满足实时性要求、具有动态可扩充能力的新型传感器数据库管理系统。Trust软件系统，融合基于虚拟机中间件、基于Agent 的中间件和采用声明性语言的中间件的思想，Agent 逻辑上由两部分代码组成：应用代码和分发代码。

4）系统应用层

系统应用层实现共性技术的数据处理与存储，用户可以通过Web网页的方式直观的展现给用户，主要负责对采集到的数据进行汇总、存储、展现、分析、查询等，实现对育苗工厂的智能化在线生产管控。

5）展现层

在展现层中，将设备监控信息、设备采集信息的统计与分析、生产过程的统计分析、设备的使用状态统计等等管理员需要查看的数据，以及各种管理功能（如智能呼叫、智能广播、视频监控等）统一规划在展示平台上，提高管理效率。

图1 架构图

系统建设将在农业智能化生产、农业生产安全管理、管理信息统一展示、互联网应用、农产品生产追溯等几个领域进行建设，满足农场的各方面需求。

技术架构：该系统采用J2EE+AJAX+FLEX的分布式面向服务的企业级软件架构，这套架构技术先进、层次清晰、搭配合理、标准统一、应用成熟、开发路线明确，并具有较高的扩展性和可伸缩性，其中J2EE作为目前企业级开发最成熟和先进的企业级软件开发技术体系，已经成为事实上的工业标准；AJAX+FLEX是实现富客户端技术（RIA）的主流技术，其中AJAX是用于提升浏览器客户端的用户体验和性能的一种开发技术，已经成为Web开发的一种重要手段；FLEX技术可以基于浏览器为用户带来更好的界面效果和交互体验，我们在架构中使用这一技术作为复杂图形、动画和交互操作的实现技术,前台同时采用成熟的ETXJS框架，解决了传统JS不能兼容各大浏览器的问题。后台还采用了QUTARTZ框架，帮助实现定时控制和智能控制。技术架构如图所示：

Client ArchitectAjax RIA Web ClientFlex RIA Client PDA ClientC/S Desktop ClientProtocols：HTML、 XML、JSON、FTP、SMTP、RTSPServer ArchitectApplication Service LayerCommon APIsServletPersistence Service ManageNotificationPermissionExceptionService Integration BusAjax Engine（DWR）RMILDAPJMSSOAPJNIWSDLJNDIJSONXMLControlLibrary Integration FrameworkClient Action Handle ComponentBusiness Logic Service LayerBusiness Logic Server （1,2,……N）RMI ServiceBusiness LogicPersistence Service（Hibernate/JDBC）Java I/OEquipment CommunicationWeb ServiceThird Party Service IntegrationSpring BOCORBAEJBWin32 COM/DCOMDelphi.netArc GIS……SecurityLoggingCacheScheduleCommon UtilsOpen APIData & Resource File SystemDBMSEquipment

图 软件技术架构 物联网项目的实施于2014年5月开始建设，7月初建设完成，在基地采集点以及阀门控制器均采用无线的方式，用太阳能供电；该模式是根据基地实际情况1.蓝莓基地是大田耕种，无线避免安全隐患2.无线模式方便耕种3.无线的施工成本相对比较低。

农业物联网在农事生产上拥有着传统农业无法比拟的优势，具有多项先进的功能：

1、实时监测功能

在基地上布有多个传感器和监控摄像头，通过传感设备实时采集土壤水分、土壤pH值、由基地之前建设的气象观测站提供的空气温度、空气湿度、光照、土壤水分、土壤温度、风速等数据；将数据通过移动通讯网络传输给服务管理平台，服务服管理平台对数据进行分析处理。在pH值的监测上，蓝莓对土壤pH值有着严格的要求，需将其控制在一个相对范围类，pH值的实时监测，观察其变化，对基地采取调控措施提供了及时和有效的数据。

2、远程控制功能

在接入光纤后，将不再受地域限制，对电动灌溉系统等机电设备，可实现远程控制功能。可通过手机或电脑登录系统，控制基地内的水阀的开关；也可设定好控制逻辑，系统会根据设定好的情况自动开启或关闭水阀的机电设备。

3、查询功能

基地人员使用手机或电脑登录系统后，可以实时查询基地的各项环境参数、历史温湿度曲线、历史机电设备操作记录、历史照片等信息；对生产安全的产品进行数据保障，实现全程可追溯。

4、数据分析、汇总功能

对传感器自动采集的信息进行存储、统计、管理，以及对生产数据进行存储维护，对生产区的各种数据进行统计分析，形成报表，供管理人员决策。

5、警告功能

警告功能需预先设定适合条件的上限值和下限值，设定值可根据蓝莓的生长周期和季节的变化进行修改。当某个数据超出限值时，系统立即将警告信息发送给基地管理人员，提示基地及时采取措施。预警功能包括环境预警，设备预警。

图二：系统组成图

4.经济效益：

在联想佳沃有限公司蓝莓物联网生产管控系统基地控制室，技术员打开电脑，登录平台，即可查看田间土壤水分、pH值等参数。据基地统计，蓝莓物联网生产管控系统能使灌溉水的利用率由以前的0.50提高到0.95以上，与地面灌溉相比，可节约灌溉用水30%以上，节约耕地5%～7%，节能20%～30%，节省灌溉管理用工30％～40％，年新增经济效益25.19万元，节水率可达45%，增产率53%；