篇一：智能农业需求分析
沈阳师范大学
科信软件学院
智能农业需求分析
结合最近的市场调研，针对目前西瓜种植过程中出现的问题，如土地的选择、土地的最大化利用、温湿度、水分、CO2浓度及光照的需求等，整理出智能农业（农作物为西瓜）需求分析文档。该文档由沈阳师范大学可信软件学院嵌入式方向小组成员完成。
2013年12月17日
目录
一、 引言........................................................... 4
1.1 目的 ........................................................ 4
1.2 系统开发背景 ................................................ 4
1.3 文档格式 .................................................... 4
1.4 预期的读者和阅读建议 ........................................ 5
1.5 范围 ........................................................ 5
1.6 术语 ........................................................ 5
1.7 参考文献 .................................................... 6
二、 系统概述....................................................... 7
2.1 概述 ........................................................ 7
2.2 系统功能 .................................................... 8
2.2.1 温室环境实时监控....................................... 8
2.2.2 智能报警系统........................................... 8
2.2.3 远程自动控制........................................... 8
2.2.4 历史数据分析........................................... 9
2.2.4 手机客户端............................................. 9
2.3 运行环境................................................. 9
2.4 假设与依赖 ................................................. 10
三、 系统特性...................................................... 11
3.1 系统角色 ................................................... 11
3.2系统概述.................................................... 11
3.3 ZigBee用于智能农业大棚的可行性分析......................... 12
3.4 系统特点及优势 ............................................. 13
四、 系统功能描述.................................................. 17
4.1 数据采集 ................................................... 17
4.1.1 温度、湿度检测流程图 ..................................... 17
4.2 视频监控 ................................................... 18
4.3 数据存储 .................................................. 18
4.4 数据分析 ................................................... 18
4.5 远程控制 ................................................... 18
4.6 错误报警 ................................................... 18
4.7 统一认证 ................................................... 19
4.8 手机监控 ................................................... 19 五、 智能农业体系结构图............................................ 20
5.1 系统总体结构设计 ........................................... 20
5.2 分系统模块功能实现描述 ..................................... 22
5.2.1 智能农业远程控制网络.................................. 22
5.2.2 农业网关.............................................. 22
5.2.3 农业主节点............................................ 23
5.2.4 农业设备节点.......................................... 23
5.3 主体硬件选型 ............................................... 24
5.3.1 ZigBee硬件选型 ....................................... 24
5.3.2 数据采集部分设计...................................... 25
六、 风险性分析.................................................... 29
6.1 经济风险性 ................................................. 29
6.1.1中国整体大环境经济 .................................... 29
6.1.2国际经济风险 .......................................... 29
6.1.3中国智能家居产业行业重点区域运行分析 .................. 30
6.1.4区域经济侧重风险 ...................................... 31
6.2 智能家居行业政策风险 ....................................... 31
6.2.1分析智能家居宏观产业政策 .............................. 31
6.2.2 避环保政策风险........................................ 32
6.2.3 规避节能政策风险...................................... 32
6.2.4 规避区域政策风险...................................... 32
6.3 项目开发风险 ............................................... 32
6.3.1项目选择风险 .......................................... 33
6.3.2 方案设计风险.......................................... 33
6.3.3 方案经济风险.......................................... 33
6.3.4 组织实验风险.......................................... 33
6.4 行业市场风险 ............................................... 34
6.4.1 产品市场需求风险...................................... 34
6.4.2 智能家居项目产品市场前景预测.......................... 35
6.4.3 至今为止市场容量分析.................................. 36
6.4.4 价格风险.............................................. 37
6.5 参考文献 ................................................... 37
一、引言
1.1 目的
本文档的目的是增产增收、节约资源、保障安全。智能农业还能促进农村产业结构调整，实现科技对农业的贡献，并在保持水土平衡、调节气候、改善地理环境，促进生态平衡方面发挥重大作用，具有良好的社会效益和生态效益。
1.2 系统开发背景
我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%。随着经济的飞速发展,人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。特别是我国加入世贸组织后,国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国,这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此,如何提高我国农产品的质量和生产效率,如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理,是一个既前沿又当务之急的科研课题。
棉花套种西瓜，能充分利用棉花苗期行间空闲，提高土地利用率，增加经济效益。棉花与西瓜套种，使棉农前期可以收获西瓜，后期可收获棉花，并且套种比纯作棉花基本不减产。
土壤的改良利用应遵循因地制宜，统一规划，综合治理的原则。主要措施可概括为三个方面：一是水利措施，包括排水、灌溉、放淤；二是农业生物措施，包括平整土地、土壤培肥、种植耐碱作物与绿肥；三是化学改良措施，主要是使用化学改良剂。 西瓜根系发达，耐早、耐瘠薄，对土壤的适应性强。但西瓜根系生长需要较高的土温，需要一定的空气氧含量，不耐水涝，故最适宜种西瓜的土壤是土质疏松、有一定保水保肥能力的沙填土。沙壤土的通透性好，春季升温快，有利于西瓜根系的发育伸展，栽培西瓜发苗快，果实易早热，品质好。特殊土壤种西瓜时还应采取不同的管理措施。
1.3 文档格式
本文档按以下要求和约定进行书写：
（1）页面的左边距为2.5cm，右边距为2.0cm，装订线靠左，行距为最小值20磅。
（2）标题最多分三级，分别为宋体小三、宋体四号、宋体小四，标题均加粗。
（3）正文字体为宋体小四号，无特殊情况下，字体颜色均采用黑色。
（4）出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号，各级别的序号依次为（1）、1）、a)等，特殊情况另作规定。
1.4 预期的读者和阅读建议
本文档的主要内容共分4部分：综合描述、系统特性、和非功能性需求和外部接口描述。综合描述部分主要对系统的整体结构进行了大致的介绍；系统特性部分对系统的功能需求进行了详细描述，是本文的主要部分；非功能性需求部分对非功能需求进行了详细的描述；外部接口需求部分对用户界面、软件接口、硬件接口和通讯接口等进行了描述。
本文档面向多种读者对象：
（1）项目经理：项目经理可以根据该文档了解预期产品的功能，并据此进行系统设计、项目管理。
（2）设计员：对需求进行分析，并设计出系统，包括数据库的设计。
（3）程序员：配合《设计报告》，了解系统功能，编写《用户手册》。
（4）销售人员：了解预期产品的功能和性能。
（5）用户：了解预期产品的功能和性能，并与分析人员一起对整个需求进行讨论和协商。
1.5 范围
农业生产具有地域性、季节性和周期性的特点，农业生产问题的认知过程是非常复杂的行为，涉及环境、气候、土壤、品种、水分、肥力、技术、管理等多个因素。所以本产品适用与任何种植地点，能够改善土土壤情况、温度等诸多因素。
1.6 术语 (1) 智能农业
是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。
(2)客户端（Client）
亦称为用户端。是指与服务器相对应，为客户提供本地服务的程序。客户端在运行时需要建立特定的通信连接，使用网络中有相应的服务器和服务程序来提供相应的服务。
(3)无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)
篇二：智慧农业物联网系统建设方案
智慧农业物联网系统建设方案
一、项目概述：
园区拥有拥有温室设施栽培、大田蔬菜种植基地、水产养殖基地蔬种植基，配备有完善的温室、灌溉、增氧设施基础。本系统主要内容是在园区内完成农业物联网温室环境信息、大田环境信息、养殖水体信息监测；温室、大田、养殖可视化监控；温室设施及灌溉自动化控制、水产养殖增氧的实施建设。根据系统建设要求，本次系统建设利用光纤网络通讯方式扩展前端农业物联网系统建设范围和功能、构建农业物联网专用的视频图像传输与自动化控制专属网络，配合农业物联网环境信息采集设备系统形成一套符合现代化智能农业物联网展示与应用需求，具有切合实际用户需求、功能全面、技术领先的综合农业物联网应用系统。
二、建设内容：
2.1、系统构成项目在连栋温室内架设1套环境信息采集器，大田架设2套环境信息采集器，水产养殖架设1套信息采集器，利用传感器采集环境温度、湿度、土壤含水量、土壤温度、光照强度、水体溶解氧、水体PH、作物生长与水产养殖所必须的环境因子的数据，通过无线网络传输到农业物联网生产管控平台，进行数据的存储、分析比对系统设定的数据阀值，将反馈控制命令通过无线通讯方式传输至农业物联网智能控制柜，自动控制温室卷帘、通风、喷滴灌、水产增氧机设备，使环境遇水体保持在适宜作物与水产生长的条件下。
视频系统是利用在连栋温室安装的高清数字摄像机，通过光纤网络传输方式对作物生长状况、设备运行状态、员工工作场景全方位视频采集和监控；农场管理者可以应用农业物联网生产管控平台根据系统显示的作物生长情况与水产环境信息远程对农场温室设施、肥水灌溉与水产增氧实现自动化的控制，同时可远程对生产进行指导管理。集中体现农业种植的集约化、科技化、现代化。
病虫害预防系统是农场主利用身边的手机等移动终端图像上传农业物联网平台病虫害防治系统，经系统分类由专家诊断后传回病虫害诊断信息与具体防治措施。
2.2无线网信息采集系统建设农业环境信息的采集和农业设施的智能化、自动化，是设施农业有别于传统农业的核心技术之一。农业物联网智能控制的基础首先要通过传感器进行环境参数的采集，传感器的选择对于获取数据的准确性和功能性非常关键。同时农业生产应用中特殊的高温、高湿度和培养液的高腐蚀性对于传感器的功能性要求很高，既需要能长期耐高温、耐高湿、耐腐蚀的传感器。
根据本项目农业物联网实际建设需求，温室架设二套环境信息采集器，采集器放置在温室中间与温室边缘；大田内架设两套环境信息采集器，根据实际应用需求环境信息采集器采集5种环境参数：空气温度、2、空气湿度、3土壤水分、4土壤温度、5光照强度。水产养殖区架设1台环境信息采集器采集参数为：1水体溶解氧、2、水体PH
2.3实时视频监控系统建设农场视屏采集系统配套有1个高清数字球型摄像机和6台枪型摄像机。均采用网络数字摄像机，区别于传统模拟摄像机，清晰度更高，兼容Internet传输协议，可通过网络传输图像信息，同时可以与中央服务器主机组成局域网，在农业物联网生产管控中显示。
视屏系统通过铺设光纤方式实现图像传输，沿园区道路铺设8芯单模光纤，在温室、大田、水产区分别架设小分纤柜，采用分纤方式在每个温室内留有一芯的光纤，剩余5芯光纤预留备用。分纤后采用单芯光纤或尾纤进入每个点，点内架设光纤收发器、交换机、最终通过网线方式连接到摄像头。摄像头分布：温室大棚2台枪机；大田1台枪机1台球机；水产养殖区2台枪机。
通过可视化监控系统可直观的观测连栋温室与水产养殖区设备运行状况与动植物生长情况，配合物联网信息采集系统上传的数据对设备进行及时准确的操作管理。园区办公室接入互联网之后，在任何地方只要能连接网络就可以通过网页访问方式实时看到园区测试点的实时图像信息，配合信息采集与智能化管理系统对试验点设施进行远程科学化管理。系统监控画面如下图所示：
（2）定时生产控制根据设定的作物生长规律与水产养殖管理经验，在特定的时间对农业设施设备与水产增氧机进行特定时段的开启关闭定时操作。
（3）远程或手动控制 农业物联网生产管控平台可以设置成手动模式，在这种模式下，管理者可远程通过互联网对园区所有可控设备进行人工管理，以便处理应用过程中的复杂情况。
2.5病虫害信息采集预警系统 病虫信息采集预警系统软件是植保工程的基础设施，是构筑整个病虫害监测预警和控制体系的基础通信平台，能够全面提高病虫害的监测和控制系统信息化工作水平。系统满足病虫害调查数据信息的系统化采集、统计、分析、发布，实现信息资源共享的需要。园区管理者可将农作物生长与病害状况的图片信息录入病虫害信息采集预警系统，通过系统的分类汇总，结合数据库与专家会诊对病虫害种类进行判断给出准确的判断由系统回传预防与防治办法。系统保证园区农作物的生产安全，降低病虫害大面积发生概率，合理进行病虫害防治工作。
2.6拼接屏系统建设：
系统采用3*3的共九块46寸液晶显示拼接屏建设而成。屏幕采用墙挂式支架，借用原有办公室墙面采用铝合金与角件搭建，屏幕建成后进行包边处理。系统配置有拼接屏矩阵，可对物联网平台图像信息进行图像接入与分块处理。同时系统采用三星拼接屏采用的是工业级设计，满足各种环境长时间高清显示，支持365(天)×24(小时)不间断工作，最大限度的保障了各种环境对其持久稳定工作的需求。
2.5农业物联网生产管控平台软件建设
针对本项目多点分布的情况本项目结合园区实际应用需求将物联网生产管控平台集成两部分：
1、基地平台：基地平台针对的是农场的实际生产管理者。基地平台在实验中心架设一台物联网平台服务器，对农业物联网信息采集系统采集的信息进行分析处理为智能控制决策提供依据，构建完整控制、展示、远程访问平台。农场管理者可通过农业物联网生产管控平台实时直观的看到温室、水产养殖区实时数据与图像信息，也可通过平台软件对测试点设施进行科学合理的控制，本平台注重的是实际生产应用。
2、管理展示平台：管理展示平台应用对象为管理者与参观展示人群。平台配有GIS地图功能，可将园区生产基地的基地平台整合到GIS平台中，在平台中可显示生产基地地理位置信息、基地生产温室环境信息、配合视屏图像管理。让管理者与参观者对园区的生产基地拥有直观生动的了解。本平台可作为园区的宣传通道，传达公司农业生产管理的现代化、智能化、集约化管理理念，提升公司科技含量与知名度。
2.4物联网自动控制系统建设本项目采用分布式布点统一控制模式实现园区内的自动化控制，在水产养殖区域架设一台农业物联网控制柜，控制柜拥有24路控制点，将温室大棚与大田灌溉控制都集中到水产区进行统一的控制，温室大棚区控制遮阳、通风、灌溉，大田区控制水泵及电磁阀进行灌溉，水产区控制增氧机。智能控制设备通讯接入光纤局域网络，根据物联网信息采集系统信息经过物联网生产管控平台处理决策后，控制信号通过光纤网络方式传输至智能控制柜达到实时监测自动控制目的。系统控制模式分为三种：
（1）自动控制自动控制系统根据信息采集系统上传的数据通过生产管控平台专家系统对环境参数的分析结果，可以对肥水灌溉、设施操作水产增氧进行智能控制。比如系统判定土壤湿度小于作物事宜生长湿度度，系统会对电磁阀设备进行开启操作实现提高土壤湿度的目的，当温度恢复到植物生长正常土壤湿度则关闭电磁阀。对水产养殖进行预警阀值设置，当溶解氧含量低于预警值时自动开启增氧机
环境信息采集器通过无线自组网方式接力传输环境信息，相互间通讯距离可达1公里。环境信息采集器兼容市电及太阳能供电两种供电模式，当光照充足或者园区内断电时采用太阳能供电保证设备正常不间断运行。环境采集器信息经过接力传输后最终汇聚到农场管理办公室的无线接收器中接入农业物联网平台，并通过农业物联网生产管控平台实时显示环境信息。
篇三：智慧农业云平台解决方案
智慧农业平台
实施方案
2016-02-24
第1部分：物联网服务平台
一、 需求描述
1、功能需求
1.1、环境/长势监控——数据分析——远程可视（含手机端）。
1.2、通过电脑、手机随时查看实时或历史视频，了解现场种植情况。
1.3、标准化种植流程，针对种植人员的任务管理，任务下达，生产信息记录（施肥、用 药、调整温度、土壤湿度、光照等），任务过程监控。
1.4、监测数据的存储、查询，支持基于历史数据的条件性查询和多条件关联统计，核心数据MD5加密。
1.5、在统一平台下进行移动远程监测和控制【基于IOS、Android的APP客户端】。
1.6、专家系统
二、 系统架构
系统架构包括感知层、传输层、数据层、应用层、终端层
感知层：终端各类传感设备的数据智能采集、终端控制设备接收指令并智能控制设备
传输层：基于3G、2G、WIFI网络的安全数据通道
数据层：基于SQL Server企业级分布式数据存储
应用层：包括监控中心、报表中心、任务管理中心、交流中心、溯源中心、流程中心等核心业务实现
客户端：智能手机及平板电脑客户端【IOS、Android】应用、电脑网页浏览及应用
系统架构
为保证系统先进性、适应未来信息化发展及业务需求，系统设计遵循以下技术标准：
以.NET Framework4.0为基础构建服务平台，服务平台支持微软公有云及私有云部署，以JSON数据格式传输，支持Socket、HTTP通讯协议，以JQuery构建Web前端，以Android和iOS构建移动应用终端。
? 支持10000个以上传感设备并发连接，每1秒一个心跳业务处理。
? 支持中间层高性能分布式部署，支持多个Web前端站点，支持跨域访问。
? 支持Http及https协议数据访问。
? 支持服务接口令牌Token安全审计和校验。
? 支持核心数据MD5加密。
平台拓扑结构
三、 系统功能
3.1. 物联网服务平台
3.1.1 系统概述
物联网服务平台利用国际领先的“物联网、移动互联网、云计算”技术，借助个人电脑、智能手机，实现对农业生产现场气象、土壤、水源环境的实时监测，对大棚、温室的灌溉、通风、降温、增温等农业设施实现远程自动化控制。结合视频直播、智能预警等强大功能，帮助广大农业工作者随时随地掌握农作物生长状况及环境变化趋势。该系统的使用可减少人工、精准调控，规避风险。
3.1.2 系统功能
? 环境传感监测
通过部署在农业生产现场的物联网设备，如采集器、传感器、高清摄像头、摄像机等，可以及时监测采集生产现场的数据，并及时上传至服务器或云端。用户通过手机或者电脑登陆智慧农业云平台即可查看园区的气象数据、土壤数据、设备状态等。具体包括：
气象数据：空气温度、空气湿度、光照时长、光照强度、降雨量、风速、风向、二氧化碳浓度
土壤数据：土壤温度、土壤含水率、土壤pH值、土壤EC值
设备状态：水泵压力、水肥流量、设备运行记录
? 视频图像监控
在种植现场安装360°视频监控设备以及高清摄像机，可实现对种植现场进行实时监控。用户只需要通过手机或者电脑就可以对作物情况进行远程查看。同时可进行视频录像，视频回放。
? 农业设施远程控制
设定监控条件后，可实现定时计划控制，传感联动自动控制。无须人工参与，系统即可根据设定条件远程控制生产现场的设备，自动实现灌溉、排风、降温等作业。
3.2. 标准化生产管理系统
3.2.1 系统概述
基于时间驱动和条件驱动的任务管理，结合物料采购、生产种植、采摘包装、物流销售等环节，提供标准化生产流程管理，实现工作任务的自动创建，分配，跟踪与管理。实现了农产品种植的高度规模化、集约化，提高产量和质量。种植精细化管理，智能调控大棚环境，使整体资源消耗显著降低。为管理者提供一个全局地平台对生产活动进行动态的调配，使人力资源应用最大化，通过执行力分析系统实现绩效考核，实现现代化农业的人力资源的优化管理。
3.2.2 系统功能
? 个人任务中心
提供功能强大的工作任务发布、跟踪与分析功能。农技工作人员可以在系统中建立工作任务，确定任务执行人，并向执行人提出详细的汇报要求，包括汇报时间，现场图片、地理位置等。任务一旦创建，系统将同时通过电脑与手机将任务推送给指定人员，并跟踪人员对任务的响应与汇报情况。在任务进行过程中，一线生产人员需要及时汇报任务执行情况，而管理人员则可以随时随地通过手机了解任务进展，查看现场图片，获取人员位置，并与执行人沟通交流。
? 标准流程管理
对各种计划性任务提供自动流程管理功能。通过系统提供的流程管理功能，农技工作人员可以将一系列计划性任务组成固定的工作流程，并对流程内的任务设置“时间日期，先后顺序，传感变化”等启动条件，并指定对应的生产园区。标准化工作流程一经启用，相关园区的第一线工作人员即可在手机上收到管理系统发送的任务指令，并按任务要求进行操作与汇报。在整
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