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1、 中国移动集团苏州分公司基于物联网的苏州地区智能农业应用与示范区建设与实施方案22目 录1.项目概述31.1.项目背景31.2.项目总体目标32.系统建设目标和设计依据42.1.应用目标简述42.2.系统规划的设计原则42.2.1.先进性原则42.2.2.实用性原则52.2.3.可扩充、可维护性原则52.2.4.可靠性原则52.2.5.经济性原则62.3.设计依据63.解决方案描述83.1.系统组成83.2.系统架构93.3.数据采集系统93.4.视频采集系统113.5.控制系统123.6.无线及有线传输系统。133.7.信息处理与虚拟化体验系统133.8.电视墙展示系统154.系统维护服务1
2、64.1.维护内容164.2.人员安排174.3.故障排除185.供货和技术文件195.1.供货195.2.技术文件196.设备安装调试、开通及试运行216.1.安装和调测216.2.验收和保修217.技术服务、技术培训和技术支持227.1.技术服务227.2.技术培训277.3.技术支持288.技术文件298.1.技术文件内容298.2.技术文件介质及数量298.3.技术文件补充要求299.其它11.项目概述1.1.项目背景我国农业发展正处于从传统农业向现代化农业过渡的进程当中，急需用现代物质条件进行状态，用现代科学技术进行改造，用现代经营形式去推进，用现代发展理念引领。2009 年 7 月
3、，中国移动与农业部联合签署了“共同推进农业农村信息化战略合作框架协议” 。中国移动充分发挥移动通信技术专长，全力推进农业、农村信息化建设。以基于物联网技术的传感器网络、微机电系统、嵌入式计算技术和无线通信为基础，推动具有感知能力、计算能力和通信能力的传感器节点在智能农业领域的应用，促进传统农业向着现代农业转变，推动粗放生产向精细化经营的转变。1.2.项目总体目标本项目依托苏南经济发达地区的市场环境、技术优势和苏州市物联网相关产业基础，以苏州市相城区虞河蔬菜产销专业合作社为主体，联合南京农业大学、中国移动苏州公司、昆山诺金传感技术有限公司、苏州市绿色食品行业协会强强联合，规划与建设本项目。基于项
4、目区现有现代化农业设施，综合应用物联网、云计算、移动通信、高性能计算、数据挖掘等技术，建成集大田作物、设施蔬菜、设施养殖、农机调度、农业资源环境监测、农产品质量控制与全程追溯于一体的现代化智能农业示范区。2.系统建设目标和设计依据2.1.应用目标简述智能农业是通过光照、温度、湿度、二氧化碳等无线传感器，对大田作物、设施蔬菜、设施养殖场所内的室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、二氧化碳浓度、以及水质、尾水排放等环境参数进行实时采集，自动开启和关闭指定的设备，如排气风扇、浇灌设备等。同时，对温室、养殖场现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信息。用户通过电脑，或远程大屏幕监控室随时观
5、察现场情况，查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节设备。现场采集到的数据，可以为农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。同时通过建立农产品环境动态监测网络，构建产地环境质量评估模型，集成开发作物生长环境质量监测与评估综合知识系统，为农业产业发展提供安全可靠保障。2.2.系统规划的设计原则本项目的系统规划原则以满足设计目标中的要求为基本，遵循系统整体性、先进性和可扩充性的基本设计原则，建立经济合理、资源优化的系统设计方案。2.2.1.先进性原则新建立的系统应具有全省、全国范围的示范效应，能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。这些先进性体现在：采用当
6、今国内、国际上最先进和成熟的物联网、传感器技术，整体系统结构先进的、开放的体系结构；采用先进的网络通信技术，如网络交换技术、3G 通信技术等。2.2.2.实用性原则能够最大限度地满足实际要求，是系统对用户最基本的承诺。充分考虑用户当前各环节管理中的便利性和可行性，把满足用户实际需求作为第一要素进行考虑；采取总体设计、分步实施的技术方案，在总体设计的前提下，首先进行实际农作物管理过程中的底层操作，稳步向全面自动化过渡；2.2.3.可扩充、可维护性原则提高项目的可扩充性和可维护性是智能农业向未来发展的必备手段：以参数化方式设置各个监控设备的配置、删减、扩充、端口设置等；整体系统采用模块化的结构构造
7、，充分考虑各个部分可维护性和可移植性，即可以根据需要修改某个部分、增加新的功能等；2.2.4.可靠性原则任何一个信息系统的故障都有可能给用户带来不可预计的损失，这就要求系统具有高度的可靠性。采用具有容错功能的传感器、控制设备以及网络设备，出现故障时能够迅速恢复并有适当的应急措施；每台设备、每个传感器均可应急替换;采用网络管理、严格的系统运行控制策略等系统监控功能。2.2.5.经济性原则在满足系统需求的前提下，尽可能选用价格便宜的设备，以便节省投资，即选用性能价格比优的设备。2.3.设计依据系统设计所涉及的设计标准和规范主要有：传感器网络 第 1 部分：总则征求意见稿 国家传感器网络标准组工作组
8、发布传感器网络 第 2 部分：术语征求意见稿传感器网络 通信与信息交互 第 1 部分 低速无线传感器网络网络层和应用支持子层技术规范征求意见稿传感器网络 接口 信号接口规范征求意见稿传感器网络 信息安全 通用技术规范征求意见稿传感器网络 标识 传感节点编码规范征求意见稿无线通信设备电磁兼容性通用要求GB/T 22451-2008无线应用协议（WAP）系统安全框架指南 （YD/T 2250-2011）终端光组件用光纤带 （YD/T 2284-2011）工业企业通信接地设计规范 （GBJ79-1985）电气装置安装工程线缆线路施工及验收规范 （GB50168-92）建筑物防雷设计规范 （GB500
9、57-2904）3.解决方案描述3.1.系统组成建成基于物联网的规模化设施作物智能监控系统。应用农业领域传感器技术，对农作物生长环境进行监控，针对温室排风扇、喷淋装置等执行设备的智能化控制网络，结合视频采集系统随时观察、诊断现场状态。建成基于物联网的设施畜禽智能监控示范区。示范与应用基于环境参数的实时监控技术以及环境参数指标的高效安全养殖支持系统和预警系统。示范与应用基于物联网的农业资源与环境智能监测与管理技术。以农作物的增产和农产品品质的提升为优先目标，通过多种传感器对大气、水体等农业资源环境要素进行立体监测与控制，确保示范区内有机及绿色无公害农产品符合相关标准。示范与应用基于物联网的智能农
10、业展示技术与互动体验技术。搭建基于可视化、虚拟技术的多媒体展示平台与电子商务平台，拓展智能农业的市场空间，打造现代农业的最新产业经营形态。促进新型农业传感器技术的研发与产业化。通过应用具有自主知识产权的基于作物生长参数、畜禽生理参数监控的农业领域传感器，拓展农业物联网中传感器的应用范围，促进新型传感器的研发、示范和推广，并通过产业化和规模化降低单位成本，有效提高我省传感器生产企业的竞争力。3.2.系统架构智能农业示范系统技术架构分为传感信息采集、网络传输、终端展现、终端展示平台几个部分，其组成架构如图所示。终端展现数据平台网络传输大棚及养殖场现场 数据采集温度、湿度、光 照传感器控制设备视频监
11、测传感器数据场异常报警分析汇总数据远程控制IP网络摄像机水环境传感器自动浇灌系统自动换气系统大屏幕展示墙监测控制平台GPRS 网络光纤网络ZigBee汇聚 节点自动卷帘系统3.3.数据采集系统主要负责蔬菜大棚内部的光照、温度、湿度、二氧化碳含量、水环境量等数据的采集和控制。温度包括空气温度、土壤温度；湿度包括空气湿度等。数据传感器的上传采用 ZigBee 和 GPRS 两种模式。采用 ZigBee 发送模块将传感器的数值传送到信息采集节点上，采集节点再通过 GPRS 网络将数据发送到监测网络系统软件。该方案兼具部署灵活和数据稳定等优点，同时最大化节省投资。管理与展现平台传感采集视频监控智能分析
12、远程控制温湿度传感器光照传感器CO2传感器水环境传感器作物生长情况人员监控阀值报警空间场图时间曲线风机系统控制喷淋系统控制大棚内温度、湿度、光照度、水环境等数据通过无线网络传递给数据处理系统，如果传感器上报的参数超标，系统出现阀值告警，并可以自动控制相关设备进行智能调节。系统可以对历史数据进行汇总、分析，并形成知识库为决策系统的建立提供支持。数据分析功能：系统将采集到的数据通过直观的形式向用户进行展示，采用时间分布状况（如折线图）和空间分布状况（场图）等形式，提供实时状况和历史报表。数据采集系统从硬件到软件实现了冗余设计，无单点故障，有效提高系统的可靠性。3.4.视频采集系统每个大棚和养殖场各
13、配置一个采集点（共 6 个） ，每个采集点包括 4 个130 万高清网络摄像机和 1 个可变焦的一体化 IP 球机（720P 高清） 。摄像头通过一台交换机汇聚到采集点的监控主机上，监控主机使用光纤将视频数据实时传输到远端监控室的媒体网关上。媒体网关将采集到的视频进行解码，输出到电视墙上进行显示。同时，通过网络视频接入交换平台对视频数据存储和转发。磁盘阵列视频专用网络大屏幕LCD拼接墙视频解码器操作控制台网络视频接入交换平台媒体网关大棚监控摄像头养殖场监控摄像头光纤收发器光纤网络光纤收发器摄像头参数传感器类型传感器类型1/2.5“ CMOS 有效像素有效像素1280(水平) 720(垂直) 镜
14、头接口镜头接口C/CS 接口自动电子快门自动电子快门支持 最低照度最低照度0.1Lux /F1.2 自动光圈自动光圈DC 驱动 信噪比信噪比大于 50dB 模拟输出模拟输出1Vp-p Composite Output（75 欧姆/BNC） 压缩标准压缩标准 视频压缩标准视频压缩标准H.264 Main profile/JPEG 压缩输出码率压缩输出码率32 K8M，也可以自定义 音频压缩标准音频压缩标准MPEG4-AAC,G.711 编码图像编码图像 最大图像尺寸最大图像尺寸1600x1200 帧率帧率1600x1200 15 帧 1280720 30 帧 其他功能其他功能 移动侦测移动侦测支
15、持 子码流子码流支持 SD 卡本地存储卡本地存储支持 心跳机制心跳机制支持 密码保护密码保护支持 支持协议支持协议TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,RTP/RTCPRTSP,PPPoE,FTP,IPSAN,N TP接口接口 语音输入语音输入1 路，3.5mm 音频接口 语音输出语音输出1 路，3.5mm 音频接口 网络网络1 个 RJ45 10M/100M 自适应以太网口 RS4851 路报警输入报警输入1 路，信号量 报警输出报警输出1 路，开关量 无线通信无线通信Wifi 支持3.5.控制系统该系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成，通过继电器可以自由控制各种设备，包括排风扇
16、、卷帘等空气调节系统，以及喷淋、滴灌等喷水系统等，从而对监测现场环境参数进行调节。3.6.无线及有线传输系统。系统在网络方面采取多种制式，远程通信采用中国移动 GPRS 无线网络，近距离传输采取无线 ZigBee 模式和光纤传输模式相结合，以保证网络的稳定运行。在现场采集测，各个传感器通过 ZigBee 无线网络连接到信息采集节点，信息采集节点汇聚各个传感器信息后通过 GPRS 网关系统发送到中国移动云计算平台，并在云计算平台上对信息进行决策和展示。另一方面，视频信号通过光纤网络实时传输到监控中心，供视频展示、监控和现场参观。来自控制系统的控制信息也同样经过光纤，从监控中心发送指令到现场控制单元。在传输协议上，支持 IPv4 现网络协议以及下一代互联网 IPv6 协议。系统对于网络设计的基本原则是，增强其可扩展性，采取管理控制和媒体流分离的架构设计，从而消除系统平台形成瓶颈的缺陷，同时也支持未来扩展的大容量部署。3.7.信息处理与虚拟化体验系统搭建基于可视化、虚拟技术的多媒体展示平
