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    維控智慧農業應用方案(V1.0)

    1、維控慧網

    1.1 維控物聯網系統

    維控慧網是輕量級、可二次開發的通用工業物聯網平臺,用戶可以基于自身需求,通過慧網和慧盒(V-BOX),快速搭建各行各業的工業互聯網應用,實現設備管理、數據對接、無人值守、遠程運維的功能。

    圖片1.png 

    1.2 維控慧網部署節點

    維控慧網(VNET)是維控公司自主研發的通用工業互聯網平臺,在全球部署有三個節點:

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    1.3 維控慧網安全框架

    維控慧網倡導全面安全的系統架構:在涉及到慧網任何一個產品功能角落,都必須有相應的安全措施報價護航。

    根據系統的模塊劃分,維控慧網安全可以分為以下幾個部分:

    硬件安全:慧盒能識別并拒絕未經授權的訪問請求,防止網關硬件被非法復制,對平臺發來的控制請求進行確認,以確保設備安全、硬件及其通信安全。

    平臺安全:防止未經授權的設備接入平臺;防止未經授權的用戶訪問平臺;防止用戶數據被未經授權地使用或者訪問。

    通信安全:防止通信被竊聽;防止通信被劫持;防止通信過程用戶信息泄漏。

    用戶安全:阻斷不當或可能導致危險的用戶操作;核實用戶身份、提醒用戶保護個人信息。

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    2、智慧農業

     

    2.1 智慧農業的背景和意義

      隨著城市的不斷發展,環境問題越來越嚴峻,同時耕作土地的減少,農業大棚蔬菜種植逐漸成為新農業發展的主要內容。農業智能大棚技術***是將物聯網技術應用到傳統農業,利用工控技術采集大棚各類傳感器的數據,并通過物聯網智能網關上傳到相關平臺。實現了土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2含量等參數的檢測和圖像、數據存儲,并基于采集數據進行分析,進而實現調溫、調光、換氣、自動灌溉、自動放風、自動卷簾等自動控制,并可以遠程適時監控,從而提高生產經營效率。管理人員可遠程實現對所有大棚的實時可視化管控。

    2.2 智慧農業的現狀

     農業是我國國民經濟的基礎,是關系國計民生的重要產業,但是我國農業長期落后的面貌至今沒有******改變。黨的*********報告和國家“十三五”規劃,都把推進農業現代化發展擺在重要位置。

    當前,我國農業面臨著資源環境和勞動力等方面的壓力,處于由傳統農業向現代農業轉型的關鍵時期,農業正在朝數字化、******化、智能化、生態化的方向發展。農業大棚蔬菜種植逐漸成為新農業發展的主要內容。

    2.3 智慧農業的發展趨勢

    當前,我國智慧農業的發展正處在起步階段,未來一個時期,隨著國家“互聯網+”行動計劃的出臺,現代信息技術將快速向農業領域滲透,智慧農業的發展將進入加速期,智慧農業將成為農業現代的制高點。


    3、智慧農業系統架構和應用

     

    3.1 系統架構

    維控智慧農業系統采用應用層、網絡層、設備層和傳感層的四層結構體系:

    應用層(平臺管理層)將物聯網技術與行業專業系統相結合,實現廣泛的物物互聯應用,實現對信息資源進行采集、開發、利用和存儲,形成與業務需求相適應、實時更新的動態數據資源庫,為農業的各類業務提供統一的信息資源支撐。

    網絡層將來自設備層的各類信息通過網絡傳輸到應用服務層,為設備和應用層提供******的數據傳輸。

    設備層:根據系統設定,來自傳感層的結果做出反應,實現智能控制。

    傳感層:感知獲取農業環境中發生的物理事件和數據信息(光照、空氣、溫濕度數據、音視頻數據等)。

     

    3.2 平臺部署方式:云商模式

    無須經過慧網,直接通過V-BOX將用戶的設備接入第三方云平臺,并將設備數據上報至該平臺,并支持網關的自己定義,隨時可修改對接云平臺的協議。

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    3.3 設備層控制方式

    維控智慧農業方案通過PLC自帶的485與各環境傳感器進行modbus通訊包含:空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、風向風速、土壤EC/PH值等。擴展的485口做為從站與LED大屏或其他設備進行數據交換。

    圖片2.png 

     

    3.4 系統建設目標

    1、將物聯網技術應用到傳統農業,利用工控技術采集大棚各類傳感器的數據,并通過物聯網智能網關上傳到相關平臺。

    2、實現土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2含量等參數的檢測和圖像、數據存儲,并基于采集數據進行分析,進而實現調溫、調光、換氣、自動灌溉、自動放風、自動卷簾等自動控制,并可以遠程適時監控,從而提高生產經營效率。管理人員可遠程實現對所有大棚的實時可視化管控。

    6.png 

    3.5 系統應用場景

    智慧農業大棚控制維控遠程方案主要由環境氣象站子系統、大棚智能環控子系統 、智能灌溉(滴灌)控制子系統等部分組成??梢詫崟r遠程獲取大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像,通過智能分析控制,自動控制簾風機、噴淋灌溉、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備。同時系統還可以通過手機、計算機等信息終端向管理者發送實時監測信息、報警信息。

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    3.5.1 環境氣象站子系統

    環境氣象站分為室內和室外環境,控制方案主要采用維控PLC:LX-3V0806MR+RS485BD  屏PI3070和V-BOX組成。

    環境實時監測數據主要通過PLC自帶的485與各環境傳感器進行modbus通訊包含:空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、風向風速、土壤EC/PH值等。擴展的485口做為從站與LED大屏或其他設備進行數據交換。

    屏主要作為本地查看各環境氣象站的實時數據。

    而通過維控V-BOX可以實時遠程獲取大棚的各環境數據進行分析查看。

    例圖:

    8.png   

    3.5.2 大棚智能環控子系統

    控制方案主要采用維控PLC:LX-3V3624MR 屏PI3070和V-BOX組成.

    根據農作物生長實際的環境要素指標需求,進行生產設備運作閾值的設置,使設備在特定時間內進行特定時長的開啟/關閉。設備運作策略的設置,可使生產設備24小時無障礙、自動化,根據生產環境的變化進行智能化的策略應對、開啟自動化的運作模式??刂平K端根據監測的環境數據,實現對農業生產設備的遠程智能控制,例如遮陽、保溫、補光、通風等設備。支持遠程、本地手自動控制。

     

    9.png 

     

    3.5.3 智能灌溉(滴灌)控制子系統

    控制方案主要采用維控PLCLX-3V3624MR+RS485BDPI8102V-BOX組成。

    水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術。水肥一體化是借助壓力系統(或地形自然落差),將可溶性固體或液體肥料,按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點,配兌成的肥液與灌溉水一起。

    通過可控管道系統供水、供肥,使水肥相融后,通過管道和滴頭形成滴灌、均勻、定時、定量,浸潤作物根系發育生長區域,使主要根系土壤始終保持疏松和適宜的含水量,同時根據不同的作物的需肥特點,土壤環境和養分含量狀況;作物不同生長期需水,需肥規律情況進行不同生育期的需求設計,把水分、養分定時定量,按比例直接提供給作物。

     

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    3.6 方案建成效果

    3.6.1 生產管理界面

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    3.6.2 視頻監控

    主要通過維控慧盒V-BOX添加螢石云攝像頭進行視頻圖像采集,視頻監控系統可實時監控種植區域內環境、人員、活動、農作物生長狀況??赏瑫r監控多個區域或放大至單個區域進行單獨的精細化的查看和管理。

    1、規范和監控種植人員的行為,并做好安全化、標準化種植作業管控;

    2、規范管理采摘人員的行為及違規預警;

    3、與溫室大棚內的溫濕度傳感器物聯疊加,及時監測預警大棚內的環境變化;

    4、觀察監控種植作物的長勢分析應用;

    5、與巡檢系統聯動,實現移動可視化種植作業巡護。

    視頻監控系統實現遠程監控、視頻采集、錄像回放和智能運維,并為智能硬件數據傳輸提供服務。

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    3.6.3 云組態畫面

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    3.6.4 大屏顯示畫面

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    4、智慧農業方案總結

    4.1 方案優勢

    一人,一APP,農場

    通過在農業生產現場搭建全面的“ 物聯網”監控網絡,在實時掌握了生產基地的氣候環鏡、土壤墑情、作物長勢情況下,同時可遠程自動化控制現場農業設施設備,真正做到24小時不間斷實時監測、異常情況智能預警、險情災害及時排解、設施設備******控制,***終實現降低成本、提高效率、改善產量與品質的目的。真正實現無人值守和遠程運維。

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    群控群力,集中管理

    一個灌溉網關可同時控制方圓6公里內的灌溉節點,個節點可接2個電磁閥,集中管理。且每一次的操作都會生成操作日志,讓設備的操作有根可尋。

    智能決策,節水節能

    用戶可利用電腦、APP等終端,實現定時或策略灌溉,可參數化地控制灌溉,系統經過實踐多次地改良,邏輯合理,效果******。

    4.2 方案總結

    智慧農業可以讓職工坐在家里只需動動手機發個信息,***可以遙控完成大棚卷簾機自動升降棉被、自動開合風口、自動灌水施肥等工序。智慧農業主控設備具有科學智能、低成本、安全******、省工省時的特點。

    當前中國農業還是四化實現同步發展的短腿,是個弱項,中國農業發展到這樣一個階段,結構性問題也非常突出,既有產業本身結構的問題,也有區域性結構問題,未來的道路依舊任重而道遠!

     

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