盐城市设施果蔬智能监控系统建设实践

唐义军++王军++仓晶晶++施建军

摘要 系统介绍了设施果蔬智能监控平台的研发和建设过程。首先，介绍了项目建设总体架构和监控点建设方案。其次，介绍了项目实施成效，重点阐述了智能监控系统研发内容和1个监控指挥中心、4个监控点的建设成果。最后，对项目的实施效益和经验做法进行了概括。

关键词 农业物联网；设施果蔬；监控系统；江苏盐城

中图分类号 TP273+.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）24-0175-02

Construction Practice of Intelligent Monitoring System for Fruits and Vegetables in Yancheng City

TANG Yi-jun 1 WANG Jun 1 CANG Jing-jing 1 SHI Jian-jun 2

（1 Yancheng Agricultural Information Center in Jiangsu Province，Yancheng Jiangsu 224002； 2 Yancheng Siyuan Network Technology Co.，Ltd.）

Abstract This paper introduced the research and construction of intelligent monitoring platform for fruit and vegetable.First of all，introduced the overall construction of the project construction and monitoring points of the program.Secondly，introduced the project implementation results，focused on the research and development content of the intelligent monitoring system，as well as the construction results of the one monitoring command center and four monitoring points.Finally，the implementation benefits and experiences of the project were summarized.

Key words agricultural internet of things；facility fruit and vegetable；monitoring system；Yancheng Jiangsu

農业信息化不仅是农业现代化的重要内容，而且是实现农业现代化的有效途径。设施农业是盐城市的优势主导产业，是高效农业发展的主攻方向。根据《盐城市“十三五”现代农业发展规划》，盐城市将建设江苏省最大的高效设施农业基地。研发设施果蔬生产智能监控系统，建成智能监控技术示范点，有利于以点带面，示范带动大面积设施农业应用信息化、智能化、精准化的生产管理技术，加快推进盐城高效设施农业第一市的建设[1]。2015年4月至2016年10月，盐城市农业信息中心承担并实施了江苏省农业“三新”工程项目《设施果蔬智能监控技术集成与示范应用》，研发了设施果蔬智能监控软件，建成了1个市级监控指挥中心和4个监测点，搭建了盐城市设施果蔬智能监控平台，实现了对4个设施农业园区21 hm2棚室果蔬生产管理的实时监测和远程控制。

1 项目实施方案

1.1 项目总体架构

设施果蔬智能监控系统由1个监控指挥中心和4个监控点组成，二者通过网络相连。系统监控点内部合理布局无线传感器网络节点、控制节点和网关，组成无线传感器网络监控系统。同时，部署高清摄像系统进行视频监控，园区通过B/S模式，通过电脑浏览器对监控采集数据进行实时查询和实时操作控制设备，也可通过手机登录实时操作[2]。

1.2 监控点建设方案

1.2.1 棚室环境参数监控设备研发与部署。研发基于WIFI网络的无线传感器节点，集成棚室环境参数采集器，并在果蔬菜种植棚室内安装、部署采集器，实时采集棚室内温度湿度、土壤温湿度和二氧化碳浓度等环境参数，并通过网关将数据实时传送到服务器，实现对棚室内环境参数的实时采集与监测。

1.2.2 果蔬作物生长状况监测设备部署。每个监控点均在果蔬种植棚室内安装、部署高清摄像头，摄像头采集的实时图像由网关传送到远程服务器，对棚室内果蔬作物生长状况进行实时监测[3]。

1.2.3 预警调控参数研究与设置。根据不同瓜果蔬菜作物品种及不同生育阶段，通过专家模型设置环境控制的合理阈值，并将采集器采集的实时数据与之进行对比，依据对比发出预警和设备控制信号。

1.2.4 棚室环境远程调控研发与部署。研发、设计受网络控制命令控制和脱离网络能自控的闭环控制器，通过WIFI网络，远程自动控制风机、喷滴灌、湿帘等环境调节设备。

2 项目实施成效

2.1 研发了智能监控系统

2.1.1 系统硬件。设计、研发了数据采集节点和控制节点，节点由微控制器、无线射频模块和扩展接口组成，其中环境数据采集节点可外接光照、空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳等各类低功耗高精度传感器，控制节点通过PLC控制棚室内执行机构开启与关闭[1-2]。

2.1.2 系统软件。数据采集节点用单片机自主编程设计，采用操作系统TinyOS，运行自主开发的协议栈，可实现持久稳定的数据采集。网关能管理和协调整个传感器网络的数据通信，且能实现采集端与服务器的TCP/IP通信，实现传感器网络通过外部网络与远程服务器的指令和数据的快速可靠交换[1-2]。

2.1.3 设备控制系统。棚室内设置了电气控制柜，具有手动与自动切换功能，可满足多种控制操作要求。服务器接收棚室数据采集节点发回的各种环境参数信息，经专家系统决策并发送控制指令，指令由网关转发至控制节点，控制节点通过控制风机、喷滴灌、湿帘等设备，实现棚室环境参数的调节[1-2]。

2.1.4 信息管理系统。信息管理系统由数据库、服务器应用软件和Web系统三部分构成。数据库可实现多表联合查询和数据逻辑分析，为前台应用提供数据操作接口，实现设施大棚数据信息的可靠存储和便捷管理查询。服务器应用软件由用户管理模块、数据管理模块、实时信息显示模块、报警模块和控制模块五大模块组成。Web系统可实现棚室数据的实时采集和显示设施果蔬作物生长状况的实时场景视频的获取，且支持Firefox 、IE、Chrome以及主流智能手机平台的访问[1-2]。

2.2 建成了4個设施农业远程视频监控点

在亭湖区盐红羊角椒专业合作社、亭湖区八戒生态果蔬专业合作社、亭湖区南洋镇洋湾农业园区、盐都区罗炜果蔬专业合作社等地建成了4个设施果蔬智能监控示范点，4个智能监控示范点都安装了安装环境数据采集、视频图像采集、环境调节设备控制、数据高清显示等设备，并铺设了移动高速光纤线路，可实时收集与存贮作物生长发育的视频和图像以及空气和土壤的温湿度、光照强度等环境参数；并具有短信预警功能，避免环境参数超过设定阈值；此外，可以实现棚室滴灌、风机等设备的自动控制。

2.3 建成了1个市级监控与指挥中心

地点位于盐城市农委大楼主机房和视频会议室，主机房安装了大容量服务器，视频会议室安装2台60寸创维电视机，用于棚室环境和果蔬视频图像等数据的分频显示。中心主要功能有3项：一是监测控制功能。远程监测4个监控点的视频图像和棚室环境数据，并实现设备的远程调节。二是诊断决策功能。果蔬栽培技术专家对各监控点采集、处理的实时图像和数据，进行会商诊断[1-2]，得出当前基地设施果蔬生产管理意见。三是指挥调度功能。根据专家的决策，农业部门及时发布设施果蔬生产管理意见，引导基地调整生产技术措施。

3 项目建设效益

3.1 经济效益

由于建成了智能监控管理系统，促进了蔬菜、瓜果作物的智能化、标准化、精准化生产，减少了人工、水肥等投入成本，提升了品质、产量和效益。据4个监控点使用效益调查，一般设施果蔬可增收1.95万元/hm2以上。

3.2 社会效益

系统建成后，监控与指挥中心服务指导覆盖4个设施农业园区、21 hm2的果蔬棚室。一方面技术推广部门可实时监控各园区设施果蔬生产动态，另一方面可在线服务指导基地农户，提升农户生产管理水平。同时，辐射带动4个设施农业园区周边更多的企业和农户自觉应用智能化管理系统，实现增收。

3.3 生态效益

通过系统的建设与运营，实现了智能化栽培和精准化管理，有效减少了农药、化肥和生化制剂的使用量，保护了生态环境，促进了设施果蔬产业的健康、可持续发展。

4 主要经验做法

4.1 强化组织领导

为确保项目建设工作顺利进行，成立了项目工作领导小组和技术攻关小组。采用项目组人员指点实施、挂点调研、蹲点服务的方式，先后组织126人次深入示范基地，通过面对面指导、手把手辅导帮助解决技术难题，推进项目有序实施。

4.2 强化规范运作

项目实施过程中，加强全过程督查控制，严防违规违纪现象发生。电脑、服务器、传感器、高清摄像机等硬件设备购置，全部通过政府采购，确保设备质优价廉。在仪器设备发放上，制作了发放清单，设备接受单位和责任人要签字盖章，做到去向明确、手续规范、责任到人。

4.3 强化协作推进

多次召集协作单位召开项目推进会议，按照合同要求，实行挂图作战，明确时间节点，明确质量标准，明确职责分工，保证项目建设速度和质量。邀请盐城市蔬菜所、盐城农科院蔬菜室等单位的果蔬生产专家深入基地调查研究，建立了设施果蔬监测与控制参数模型，为系统平台研发打好基础[4]。

4.4 强化宣传报道

先后在《盐阜大众报》、江苏农业网、盐城农网等媒体平台刊发20多篇文章，宣传报道了项目示范基地利用农业物联网技术提升设施果蔬生产的典型事例，营造了良好的舆论氛围，扩大了项目实施效应。

5 参考文献

[1] 王军，唐义军.盐城市设施农业生产远程监控系统建设实践[J].中国园艺文摘，2014（6）：212-213.

[2] 查学东，李霞.淮安市现代农业远程视频监控平台建设探讨[J].农业网络信息，2014（2）：95-98.

[3] 赵霞，吴建强，杜永林，等.物联网在现代农业中的应用研究[J].农业网络信息，2011（6）：5-8.

[4] 查学东，李霞，贾蔚.淮安市农业物联网智能管理平台建设探讨[J].农业网络信息，2016（7）：33-35.