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远程可视化农业物联网云服务技术在果蔬园区的应用研究

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资料介绍

为提高果蔬生产效率,降低生产成本,增加果蔬园区收入,设计一套适用于果蔬生产园区的远程智能化物联网管理系统,该系统只需在园区布置一套信息果蔬园区信息采集系统、可视化视频监控系统、自动控制柜等设备即可完成远程化云托管服务.信息获取后直接通过Internet传输到云端,并在云端对实时信息处理后,将控制指令远程传输给控制执行机构,实现果蔬园区的可视化与智能化远程监控,大大提高园区管理效率,降低物联网应用成本,并结合实例取得了较好的应用效果,对未来果蔬产业信息化与自动化发展具有重大意义.

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2015年第56卷第12期

澎讧学业种学

圆

文献著录格式：洪之奇，聂鹏程，黄凌霞，等．远程可视化农业物联网云服务技术在果蔬园区的应用研究[J]．浙江农业科学，2015，56

(12)：1967—1969．

DOI：

10．16178／j．issn．0528-9017．20151217

远程可视化农业物联网云服务技术

在果蔬园区的应用研究

洪之奇8，聂鹏程¨ ，黄凌霞8，何

勇“

(浙江大学a农业与生物技术学院，b生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州310058)

摘要：为提高果蔬生产效率，降低生产成本，增加果蔬园区收入，设计一套适用于果蔬生产园区的远程

智能化物联网管理系统，该系统只需在园区布置一套信息果蔬园区信息采集系统、可视化视频监控系统、自动

控制柜等设备即可完成远程化云托管服务。信息获取后直接通过Internet传输到云端，并在云端对实时信息处理

后，将控制指令远程传输给控制执行机构，实现果蔬园区的可视化与智能化远程监控，大大提高园区管理效率，

降低物联网应用成本，并结合实例取得了较好的应用效果，对未来果蔬产业信息化与自动化发展具有重大意义。

关键词：物联网；果蔬种植；云服务；自动化

126

中图分类号：S

文献标志码：A

文章编号：0528—9017(2015)12—1967-03

我国是农业大国，而非农业强国，近30年来

果园高产量主要依靠农药化肥的大量投入，大部分

化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大

量养分损失并造成环境污染。我国果园生产仍然以

传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌

溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水

土保持构成严重威胁，对农业可持续发展带来严峻

挑战‘1。3|。

统需24 h不间断运行，因此对服务器的性能与质

量提出更高要求，对于经济实力和技术实力相对薄

弱的农村来说，是一种沉重的经济负担，日后的维

护也存在一定困难。

为解决上述难题，本文研发了实时、动态的农

业物联网信息采集系统，实现果园信息快速实时监

测，并将信息及时上传至云端，通过云端分析处理

后，将控制指令从云端发往现场控制柜，实现果蔬

生产的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控

制，节省了基地端硬件服务器投入，大大降低了系

统维护难度，并为远程管理提供了稳定可靠的技术

保障，对现代农业技术具有重要的现实意义。

物联网技术的发展有效地解决了上述肥水浪费

和作业效率低等难题，国内外众多学者逐步将先进

的物联网技术应用于农业生产的方方面面，取得了

较好的应用效果旧。71。但是，目前农业物联网的推

广仍然存在一些问题，比如管理分散、硬件投入高

等，具体来说就是当前物联网技术的应用对农业从

业人员素质提出了相当高的要求，农民必须具备一

定的设备与软件维护能力。其次，当前物联网系统

以基地为单位，每个基地必须配置一台服务器。系

1果蔬园区的物联网系统设计

1．1

果蔬园区信息获取

果蔬信息获取主要采用无线传感网络监测系

统，由无线传感节点、汇聚节点、路由节点、中心

收稿日期：2015-06-20

作者简介：洪之奇(1988一)，男，浙江义乌人，硕士研究生。E-mail：449365772@qq．com。

通信作者：聂鹏程，副研究员，博士。E-mail：npc2012@zju．edu．en。

and

cauliflower(Brassica

plant productivity

variability

[13]

[14]

刘伟明，汪恩国，何道根，等．西兰花穴盘育苗幼苗生长

oleracea

L．botrytis)[J]．Scientia Hortieulturae，2000(83)：

动态及其数学模型研究[J]．农学学报，2012(2)：

83一107．

46—53．

simulation model of climate effects on

K．A

Olesen

JE，Grevsen

(责任编辑：张韵)

万方数据

2015年第56卷第12期

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图1

无线传感器的网络

I．3

传感节点负责采集、存储其所在地点的各种土

远程可视化农业物联网系统设计

壤和环境参数，包括空气温度、湿度、光照强度、

土壤温湿度等数据。传感节点通过自组网无线组网

通信方式将数据传输给汇聚节点。

在信息获取基础上，在园区安装数字化视频

监控系统，考虑到农村网络传输速度与性能问

题，将视频服务器部署在基地端，通过网络可实

时访问到可视化信息，但视频存储仍然在基地端

完成，当远程端需要读取的时候，可通过网络实

时读取任一时段的视频信息。同时，物联网信息

系统与自动控制系统均通过Internet与云端系统

通信，考虑到农村Internet网络覆盖范围有限，

因此，在不通网络的基地内，本研究设计以3G

或4G网络代替Internet网络，实现基地端与云端

的互联，如图3所示。

1．2

果蔬园区的智能化控制系统

在信息获取基础上，将实时获取的信息在云端

进行实时存储与记录，并且实时传输给控制决策系

统，控制决策系统调用相关的控制模型后，将实时

信息作为输入变量，通过模型库的运算后产生控制

指令，控制指令通过Internet下传至基地控制柜，

从而实现基地内的自动化灌溉与环境调控等远程化

智能控制，如图2所示。

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控制模型库

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信号转化器

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l可视化信息I

I农业生产信息i

|智能化系统l

图2 基于云服务的园区自动化控制系统结构

图3 远程可视化物联网信息系统的整体结构

万方数据

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