详细介绍

第*部分概述

1. 系统概述

智慧农业监控系统*为户外应用研制，内置GPRS无线通信模块，另外同时具备图像监控和数据采集两大功能，可以灵活应用于户外场所的信息分析应用，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理各类信息数据。系统构成如图1所示。

系统的无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度等环境参数，并通过*种低功耗自组网的短程无线通讯技术实现传感器数据的传输，所有数据汇集到中心节点，通过*个无线网关与互联网相连，利用手机或远程计算机可以实时掌握农作物现场的环境状态信息，*家系统根据环境参数诊断农作物的生长状况与病虫害状况。户外现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号。用户通过电脑或3G手机，随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节设备。

图* 系统结构图

1) 户外监控现场：同时监控农田、排污口、果园、户外电力系统等现场，获取温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度、水质、病虫害、电流、电压等环境参数，为管理者提供决策依据。

2) 传感器：主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。

3) 管理中心：户外监控现场的相关参数，经过传输基站到达室内管理中心，经过智慧农业软件系统处理，得出结论，发送至智能终端，给使用者以精确数据依据。

4) 智能移动工作终端：

集成智能手机、GPS手持机、无线对讲机设备优点形成移动单兵设备,*机在手随时无忧。通信双通道模式解决林区通讯死角问题，随时随地通讯无阻、精准定位、采集同步数据，是农业工作者的好助手。

5) 农业监控系统：

在监控温湿度、光照、水质、风向等参数的同时，还可以对农作物资源、生态环境、病虫害等进行有效监控。

2. 本方案的特点优势

· 系统建设成本低，日常使用费低，维护费用低

· *清图像显示监控现场，远程数据采集，直观明了

· 定时拍摄，远程主动索取，降低巡检次数，减少人力物力成本

· 科技创新应用，统*集成，规模化管理

· 历史数据存储，全部数据汇总分析

第二部分 系统结构

利用无线GSM网络，并通过各种外接传感器可对农田作物生长环境温度、湿度等环境参数以及作物图像实现实时远程监测，图像、环境数据通过GPRS传回到管理中心，管理者通过后台数据汇总分析农田环境、虫害情况，及时作出预防措施，同时管理者也可通过后台管理中心设置定时获取环境数据、图片。系统结构如图2所示。

图2 智慧农业监控系统体系架构

传感与执行层：

该层将数据传感器的采集的数据通过ZigBee和Rs485/232两种模式上传至网关。根据传输方式的不同，温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到zigBee节点上；有线版采用电缆方式将数据传送到Rs485/232节点上。无线版具有部署灵活，扩展方便等优点；有线版具有*速部署，数据稳定等优点。

无线传感器节点实时采集农作物生长所需的温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等环境参数并上传到ZigBee网关。

接收远程控制指令，通过继电器控制各种农业生产设备，包括：喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

通过IP网络摄像头可实时对作物情况、人员和安全视频流上传至服务器。

传输层：

该层主要将设备采集到的数据，通过3G/GPRS/Inernet网络传送到服务器上，在传输协议上支持IPv4现网协议及下*代互联网IPv6协议。

应用层：

该层负责对采集的数据进行存储和信息处理，为用户提供分析和决策依据，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

用户终端：

3G手机、PC机终端通过接入网络实时查看各种由传感器传来的数据，并能调节温室内喷淋、卷帘、风机等各种设备。

第三部分 网络拓扑结构

系统在网络方面采取了多种制式，远程通讯采用3G无线网络，近距离传输采取无线ZigBee模式和有线RS485/232模式相结合，保证网络系统的稳定运行。智慧农业监控系统网络拓扑结构如图3所示。

图3 智慧农业监控系统网络拓扑结构

第四部分监控系统主要设备

视频采集单元

通过整合来自各种系统传感器的数据，保证精确、完整和可靠的传感器信号或感知信息。通过显示技术，计算机图形，体感技术，计算机多媒体技术将虚拟信息叠加到现实环境或者现实物体上，产生三维信息以增强人对真实世界的感知。传感器增强现实摄像头具有实时结合、实时交互、三维标定的特性，依托于显示技术和三维跟踪标定技术来实现。

数据采集单元

传感器单元主要包括气体温湿度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照传感器、传感器、有毒气体传感器、土壤酸碱度传感器、水质传感器等。采集器集数据采集传输于*体，电池供电时间长，安装简便，成本低。传感器实现数字信号采集、太阳能供电、Mesh无线传输等技术，应用于不方便布线的场合。