感知农业物联网精准农业管控追溯项目介绍

中国联通江苏省分公司 董明

感知农业物联网精准农业管控追溯项目介绍

中国联通江苏省分公司 董明

近年来，我国进入食品安全事件频发期,“问题食品”之多，涉及范围之广，造成恶果之重，已到了令人谈“食”色变的地步。如何找到有效的跟踪、管理、追溯与评估方法保证安全，是中国目前在食品安全问题上急待解决的重要课题。鉴于此，江苏联通联合无锡大来互动网络有限公司，与无锡市某生态农庄发展有限公司三方联手打造针对有机农产品（蔬菜）的智能信息化项目。

物联网；食品追溯；农业

项目背景

近年来，我国进入食品安全事件频发期。食品安全问题被列为中国商业十大热点问题之一。“问题食品”之多，涉及范围之广，造成恶果之重，已到了令人谈“食”色变的地步。明天我们还能吃什么？如何找到有效的跟踪、管理、追溯与评估方法保证安全，是中国目前在食品安全问题上急待解决的重要课题。

鉴于此，在物联网网发展的大环境下，江苏联通联合无锡大来互动网络有限公司，与无锡市某生态农庄发展有限公司签订了投资额超千万元的项目协议，三方联手打造我省首个针对有机农产品（蔬菜）的智能信息化项目。

项目实现方案

1、项目介绍

感知农业——物联网精准农业管控系统通过现代传感技术及通信技术对有机蔬菜从来源、生产、检测体系及现代物流等环节进行全过程可视数字化管理，并为消费者提供全过程可视追溯查询平台，通过对种植不同品种农作物的农业设施大棚部署基于无线智能传感网络而开发的物联网管控系统终端，系统可全面自动采集农作物生长环境信息，透过传感器网络将实时数据连接到通讯模块，并通过联通公司2G/3G无线传输发送至智慧农业系统平台；从而实现对设施大棚通风系统、内外遮阳系统、湿帘水泵、滴灌喷淋等设备进行远程操控；也可以通过智慧农业系统平台将监测结果和控制设备实现联动，用户只需要输入相关农作物生产环境参数即可实现对农业设施大棚农作物生长环境的全自动控制，为设施大棚内所种植的农作物提供最佳的生长环境、实现增产增效；智慧农业系统平台可以实现界面提示、声音告警和短信联动报警等多方面提醒方式，确保工作人员在第一时间收到相关告警信息，使之响应速度达到最高。相关农业科技人员及涉农科研院所根据各自职责分工，将被授予不同的管理和查看权限，根据各自系统登录账号，可以随时随地通过互联网或联通智能终端方式登录系统平台，实时监测农业设施大棚内相关传感器动态信息、监控视频信息、进行远程技术指导、农产品生长数据模型库建立、农产品生长数据调用查询、农产品食品安全级生产过程全程溯源等功能。对江苏省内或者其他地区相关物流企业或个人开通网上信息发布平台和有授权的查询功能，使其可以快速便捷的在物联网精准农业管控系统查找第三方物流信息，使其能保证将农作物24小时内送至货主手中。

2、网络架构图

3、系统功能：

（1）、RFID电子标签

在蔬菜身上安装电子标签，并代表该蔬菜的ID代码。当蔬菜进入RFID固定式阅读器的识别范围，或者工作人员拿着手持式阅读器靠近蔬菜时，阅读器就会自动将蔬菜的数据信息识别出来。如果将阅读器的数据传输到物联网农业示范应用平台，便可以实现对蔬菜的跟踪。通过使用RFID等无线技术的管理监测设备自动记录影像与土壤酸碱度、温湿度、日照量乃至风速、雨量等微气象，详细记录农产品的生产成长记录。采集和处理网络覆盖区域中被监测对象的信息并发送给观察者。

（3）、智能温室控制

智能温室控制主要是根据外界环境的温度、湿度、二氧化碳含量、光照以及风速、风向、雨量等气候因素，来控制温室内的温度、湿度、通风、光照，创造出适合作物生长的最佳环境，同时还需对影响作物生长的各种营养元素进行动态的配方管理。在这种控制中，温度、湿度、二氧化碳含量、光照等被控量之间存在着强烈的相互关系，某个被控量的改变，会影响到其他被控量的变化。

（2）、无线传感器节点（WSN）

在传统农业中。人们获取农田信息的方式都很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力，而通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息。

无线传感器网络是一种无中心节点的全分布系统。通过随机投放的方式，众多传感器节点被密集部署于监控区域。这些传感器节点集成有传感器、数据处理单元、通信模块和能源单元，它们通过无线信道相连，自组织地构成网络系统。其目的是协作地感知、

针对智能温室的特点，智能温室控制系统应是一种具有良好控制精度、较好的动态品质和良好稳定性的系统。对植物生长不同阶段的需求制定出监测的标准，对温室环境监测，将测得的参数进行比较后进行调整。

温室生态环境控制系统的由三个部分组成：信息采集信号输入部分，它包括室内、室外温度、湿度、二氧化碳浓度及光照信息采集等；信息转换与处理部分，主要功能是将采集的信息转换成计算机可识别的标准量信息进行处理，输出决策的指令；输出及控制部分，控制风机、喷雾系统、遮阳系统及窗的开关等系统，使植物的生长实现工厂化的生产控制过程。

可控制的设备：根据采集到的各种信息与温室内栽培作物的专家系统知识，对排风扇、湿帘降温系统、喷滴渗等灌溉系统、内外遮阳网系统、加温系统、湿度调节系统及补光系统等各种设备进行控制，以创造适合植物生长发育的适宜条件。

本系统由联通WCDMA-3G实现无线数据传输。同时温室监控系统中添加手机短信发送功能，可以在监控软件中设定紧急状况的短信通知功能，实现大棚管理的数字化、智能化。

（4）、现场图像传送

为了便于过程追溯，本项目建立农庄蔬菜大棚图像传输系统，根据需要，每小时对监控的大棚菜地进行拍照存档，并通过联通3G网络进行图像实时传送。下图为实时监控画面。

案例意义

1、经济效益：

经济效益可观，每亩地成本8000元，收益：蔬菜成活率提供40%-60%，每亩有机肥使用量下降30%，人力成本下降50%，系统投产一年后可以收回成本。可以广泛采集植物生长数据特征库，实现大部分品种的跨地域种植。

建立准确农业信息服务技术体系，并进行试验，形成“科研机构+公司+农业专业合作社+农户”的低成本、傻瓜化绿色农业信息服务新模式。形成产业规模后，工程有望成功复制到全国。从中可获得可观的经济效益。通过应用示范，广大农户将获得显著的经济与社会效益，从信息服务中尝到了甜头,可采取收取少量服务费的方式维持项目的持续运行。信息的使用，必将会引进通信服务集成商的兴趣，通信中会给服务集成商带来一定的市场空间，无论是设备、信息流量、相关产业的带动都会出现一些新的利润增长。通过农业信息通信服务的形式，以及建立网上销售平台等业务，从而获取一些基本费用。最终发展为依靠信息增值服务自行解决运行费用问题，形成可以良性的绿色农业信息服务的长期运行模式。

该物联网农业示范区项目完成后，经济效益主要体现在通过技术转化与扩散为企业带来的效益。近期（3年内）通过技术扩散，预计能够为相关企业增加产值约5000万元，中期（4—6年）增加产值达2亿元。力争实现经济能力不断增强，保持良好持续的发展能力，较长时间内处于良性循环状态。

2、社会效益：

项目将通过农村信息化技术的突破，将从根本上改变农业管理与发展模式，实现传统农业的绿色化改造，转变农业经济增长模式，提高农业的整体管理水平，促进农村经济发展，通过示范区应用，辐射与带动周边区域经济增长，加快实现农村跨越发展模式探索。

项目将有利于提升农民的信息能力，提高农民科技文化素质，改变农民的传统生产观念、生产方式、有利于农民做出生产决策，并且激发农民学习科技技术知识的积极性、培养造就懂科学、会管理、善经营的新型农民，充分体现科技进步对农村社会发展的作用。

3、联通项目中的收益

联通积极参与物联网示范应用项目，除基本的数据、图像传输的数据流量费用外，通过项目实施，让更多的人了解联通3G网络的品质，使用联通3G手机。按生态农庄试验田1000亩计，平均1亩设置一个传输点，需要3G无线模块1000台套，按50元计算，可获通信收入5万。