智慧农业解决方案

大田种植 设施农业 畜禽养殖 水产养殖 场景综合解决方案

智慧农业的建设背景

国家对农业信息化高度重视，“十二五”期间农业部出台《关于加快推进农业信息化的意见》，加快推进农业信息化建设；进入“十三五”之后，在“互联网+”快速发展的新形势下，农业部等八部委联合发文《“互联网+”现代农业三年行动实施方案》，积极推进“互联网+”在农业领域的落地；2016年8月农业部印发《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》，并将“信息化是农业现代化的制高点”写入十三五规划。

为贯彻落实国务院“互联网＋”行动计划要求，以实现农业生产智能化、经营电商化、管理高效化、服务便捷化等“四化”为目标，以提升种得好、管的好、卖得好、服务好“四好”为功能定位，促进云计算、大数据、物联网、移动互联网等新一代信息技术与农业生产、经营、管理、服务全面融合发展，加快农业生产方式转变，创新农产品流通渠道，实现农业管理的高效透明，推进农业信息服务进村入户，建立起全面支撑现代农业和城乡一体化发展的信息化新格局。

农业信息化（智慧农业）是实现农业现代化、加速农业大国向农业强国转变的必然选择，信息技术作为一种新型的生产力，是农业现代化的核心要素，是现代农业的制高点，支撑和引领着农业现代化的发展、转型和升级的方向，以农业信息化促进乃至带动农业现代化，对于促进我国经济和社会持续协调发展具有重大意义。

信息化变革农业生产方式

物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术在农业生产领域的应用，推动了农业产业升级，进一步提高农产品产量和质量。例如：物联网技术在大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖等领域的应用，实现了农业资源、环境、生产过程等环节信息的实时获取和数据共享，农户在自己家里，就可以借助信息化平台或智能移动终端实时查看大田里土壤的温度、湿度、光照强度，实现畜禽精细投喂、个体行为监测和疾病诊断，了解养殖内的溶氧量、温度、水、水质等，从而及时进行相应的远程调控，有效提高了农业劳动生产率。

信息化改善农业经营方式

市场经济条件下，信息化作为一种催化剂，改变了农业经营的理念和模式，实现了农业经营的网络化。从内部看，农业种养大户、龙头企业、农民专业合作社、家庭农场以及一些农户等农业主体借助信息化手段，对内部生产过程、投人品、成本核算、人员情况等进行管理，有效地提高了经营的组织化和产业化水平。同时，信息化应用还促使一家一户分散的耕地逐步走向集中连片经营，大大提高了农业经营的规模化水平，提高了资源利用率。从外部看，农村电子商务的兴起，带来了农产品、农业生产资料等销售方式的改变，对于引导农业生产资料和生活用品下乡、建立新的流通模式、打造农产品品牌等方面提供了快捷通道，极大提高了市场流通效率，促进了农产品产销衔接，也使得市场竞争更加自由、充分，农业产要素的交换和配置更有效率。

信息化提升农业管理能力

信息化为“三农”宏观管理提供了有效支撑手段，推动了“三农”管理方式创新，提升了农业部门行政效能，实现了农业管理高效透明。随着农业行业每天产生大量的数据资源，通过大数据分析技术应用，使得数据资源的挖掘更加便捷高效，为农业科学决策提供了有力支撑；通过信息系统建设，对农业生产经营要素、市场、资源等方面的信息监测更加及时靠，分析处理结果更加精准；通过网络、通讯、视频等技术的综合运用，使各级农业部门应对自然灾害、处置突发事件、重大动物疫病防控等方面的反应更加迅速，应急指挥能力显增强。

信息化创新农业服务方式

信息化完善农业综合信息服务体系，拓宽信息服务领域，提升农民信息获取能力，提供灵活便捷的信息服务。信息化为面向“三农”的信息服务开辟了多种现代化的渠道，拓宽信息服务领域，丰富了信息服务手段和模式，实现了服务的灵活便捷。通过电脑、电话、电视、广播以及微博、微信、移动终端等载体，各级农业部门及时发布与农民生产、经营、生活息息相关的信息，为农民提供了政策、市场、科技等全方位的信息服务，大大缩短了小农户与大市场的距离。在“三农”信息服务日渐综合化、多样化的同时，信息服务模式也不丰富，为各类涉农主体及时获取信息、加快农业技术推广、缩小城乡“数字鸿沟”、推动农民生产生括方式改变、促进城乡经济社会协调发展等发挥了积极作用。例如，以12316农业公益服务热线为纽带，农业部门在全国范围内开展农业综合信息服务。目前，12316热线在部分地区已经成为农民和专家的直通线、农民和市场的中继线，农民和政府的连心线。

智慧农业总体框架

智慧农业解决方案基于物联网、云计算、大数据、人工智能等现代信息技术，遵从国家政策文件要求和技术规范标准，以IT基础设施为依托，安全与管理体系为保障，标准规范体系为依据，建设“一个中心、四个平台、N个系统”，一个中心即一个智慧农业云数据中心；四个平台即“互联网+”农业物联网智能生产平台、“互联网+”农产品电子商务平台、“互联网+”农产品质量追溯平台、“互联网+”农业综合服务平台；N个系统涉及农业生产、项目管理、资金监管、综合执法、行政审批、市场信息、农技服务、政务办公等多个子系统。

智慧农业建设内容

农业物联网是指将各类传感器应用于农业生产、管理环节。通过现场采集环境数据，经平台分析、处理，已实现智能化控制，减少量化劳动力及农资投入，提高农业生产效率。通过实施物联网应用，农业将逐渐从已人力为中心转向以信息和软件为中心的生产模式，从而实现智能化、自动化、数据化和可视化的生产和管理。农业物联网方案由三部分组成：感知层、网络层、数据处理层。
◆感知层：通过传感器来全面采集各种数据，包括土壤的、空气的、水质的和动植物生理的；通过摄像头来监控动植物的生长情况、健康状况等；通过设备来调整动植物的生长、仓储等环境参数；
◆网络层：感知层的各种设备通过网络层设备连接到农业业务引擎。网络层支持广泛的连接接入，方便各种终端接入。常用的传输技术包括：LoRa、NB-IoT、WiFi、RS485、Zigbee、RFID、4G、5G等；
◆数据处理层：农业业务引擎和绿洲平台一起组成混合云平台的架构。数据处理层能够把感知层收集到的终端数据做统一标准化处理，提供给上层应用。也可作为大数据的管理平台，此外还可以管理维护设备。

农业物联网方案的价值

针对种植/养殖主体

精准化：完善传统的农业生产流程，节本增效，全面的提高三率和农产品的竞争力。
智能化：实时监测农业生产环境，自动的控制生产设备，异常时预警。
标准化：科学指导和灾害预警，推动农业作业流程标准化，降低种植/养殖门槛。也避免了传统经验农业的主观性、随意性和盲目性。
品牌化：从源头开始监管，生产环节支持溯源查阅，保障农产品安全，提高农产品的附加值。

针对政府相关部门

数字化管理区域内的资料。
全局监控，决策指挥高效。
农资和农产品安全的监管。
通过网络平台及时发布政策消息。

针对农资厂商

推进农资厂商的数字化转型，从卖农资产品到提供种植/养殖服务。
实时获取数据，评估和改进农资产品的使用效果。
给农业生产者提供实时、远程的技术支持。

针对消费者

政策和市场信息传达及时。
信息透明，农产品可溯源，安全可保障。
可定制和满足个性化需求。

方案场景-大田种植

方案由各类传感器和摄像头（感知层）、2G、4G、5G、NBIOT终端（网络层）、农业业务引擎（数据处理层）组成。主要实现大田“四情监测”：包括墒情、苗情、虫情、灾情。
墒情：主要采集土壤温湿度、光照度、空气温湿度、风速、风向、降雨量等环境参数。
苗青/灾情：通过摄像头定期拍摄的农作物生长图片来判断。

虫情：通过摄像头定期拍摄的农作物图片来判断或者通过智能虫情监测设备，通过色诱、性诱的方式诱捕虫，并定期上报图片。

方案场景-设施农业

适用场景：浸种催芽、大棚育苗、大棚种植、观光温室等。
◆设施环境监测：实时监测设施内的空气温湿度、CO2、光照度，以及设施外的风速、风向、压力、降雨量等参数。历史变化曲线展示。异常时预警；
◆土壤参数监测：实时监测土壤温度、土壤水分、土壤PH值、土壤EC值等参数。历史变化曲线展示。异常时预警；
◆生产视频监测：监测作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况等，以及远程视频诊断；
◆生产环境控制：结合监测数据合理有效的控制灌溉、光照、通风等农业设备。支持远程控制和自动控制；保存生长环境关键数据、生长期图片和投入品使用情况。消费者可溯源查询。

方案场景-畜禽养殖

◆畜禽圈舍环境监测：实时监测圈舍内空气温湿度、CO2、光照度、有毒气体（NH3、H2S）、压差等参数。历史变化曲线展示。异常时预警；
◆生产视频监测：监测畜禽的生长情况、健康状况等，以及远程视频诊断；
◆生产环境控制：结合监测数据合理有效的控制灯光、通风等农用设备，保障圈舍环境满足畜禽的生长、发育和繁殖。支持远程控制和自动控制；保存畜禽生长环境关键数据、生长期图片和投入品使用情况。消费者可溯源查询。

方案场景-水产养殖

适用场景：淡水养殖、海水养殖等。
◆养殖环境监测：实时监测气象信息，包括空气温湿度、风速、风向、降雨量、大气压力等参数。历史变化曲线展示。异常时预警；
◆水质参数监测：实时监测水温、溶解氧、PH值、电导率、氨氮、浊度、ORP等水质参数。历史变化曲线展示。异常时预警；
◆生产视频监测：监测水下养殖对象的活动状态与状况；
◆生产环境控制：结合监测数据合理有效的控制增氧、换水和喂料等设备。支持远程控制和自动控制；保存生长环境关键数据、生长期图片和投入品使用情况。消费者可溯源查询。

实时数据采集

通过各种传感器实时的采集动植物生长环境的关键指标参数，包括：

◆环境参数：包括空气温湿度、光照度、二氧化碳、有毒气体（氨气、硫化氢）等参数；

◆气象站参数：包括风速、风向、大气压力、降雨量等参数；
◆土壤参数：旱地主要使用土壤温度和土壤湿度；水田主要使用水温和液位。对于土壤盐分、酸碱度较为敏感的种植品种，还可增加土壤PH值、土壤EC值等传感器；
◆水质参数：包括水温、溶解氧、PH值、电导率、氨氮、浊度、ORP等参数。水质传感器能适应海水腐蚀环境，维护周期能延长到2-3个月。

传感器能可根据现场条件选择市电供电或太阳能供电。
室外部署有防护箱体，水产部署有浮标系统。


远程视频监控
通过在生产现场安装摄像头来实现，建议球机或枪机的像素高于200万像素。

通过视频数据，可用于监测农作物的生产情况、劳动作业情况、投入品使用情况和病虫害情况。

传感网和监控网的合一
同时支持NBIOT终端（用于传感器、农用设备等低速率业务的接入）和WiFi（用于视频监控等高速率业务）接入。
NBIOT终端将传感数据采集网和视频监控网两网合一，降低现场部署和维护成本。
设备智能化控制
主要是通过现场的控制终端来实现农用设备的智能化控制，调节作物处于最适宜的生长环境。

控制模式包括：
◆手动控制：用户现场直接操作控制箱；
◆远程控制：用户远程通过平台来操作；
◆自动控制：用户配置规则引擎，当规则条件满足时，自动触发操作。如结合土壤水分传感器，来智能控制电磁阀的开关。

智能预警
用户可配置各种参数的上限阈值和下限阈值。
当实时采集的参数数据不在上下限阈值之内时，会向用户发送异常告警通知，支持微信、短信等方式。