智慧农业物联网系统

　　一、系统简介

　　“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”是一套基于modbus/bacnet协议及lora无线通讯系统平台，实现农业生产的智能化及绿色生态管理。该系统利用多种类型的传感器、自动化控制设备、多功能采集节点，以及无线组网系列设备等组建农业智能化生产与监测专用的无线传感网, 对农业生产环节的空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等信息进行采集，并传输到云数据管理中心，通过特定的算法建立云数据库，并为农业管理部门及农户提供生产管理依据。此外，农户可在自己的管理权限范围内，对农业生产现场(如农业大棚、大田、水产品养殖场等)进行实时监测、设备远程控制、节能管理以及化肥等化学产品的使用管理，在保证农业生产的同时，实现农业生产的智能化管理，降低农业生产对自然环境的影响，实现农业生产过程的绿色生态管理。

　　目前，由于人们普遍认为农业本身就是绿色的，所以绝大多数智能农业的项目普遍关注农业生产的智能化，而很少关心农业生产对生态环境的影响。事实上，虽然农业本身是绿色的，但农业生产并不是绿色的，农业生产中使用的化肥、农药以及农机设备均会对自然环境造成影响。因此，“智慧绿态农业/花卉大棚环境云监测物联网系统”在设计思想上，与现有的智能农业物联网系统不同，该系统在实现农业智能化生产的同时，还尽量降低农业生产对环境的影响。通过物联网技术、云计算技术提高我国农业生产的管理水平，推动我国绿色生态农业的发展，提高我国农业的智能化、绿色生产水平，实现农业生产的智能化及绿色生产管理。

　　北京创羿兴晟科技公司研发了多款lora产品，例终端节点CY-LRB-102、终端节点CY-LRB-101、lora控制终端CY-LRW-102、lora检测终端CY-LRW-101等产品型号，还有多款产品正在研发中，将窄带物联网技术充分应用于现代农业中，打造智能农业系统。

　　图1 智慧绿态农业物联网系统示意图

　　图2 智能绿态农业大棚物联网系统应用示范示意图

　　图3 系统界面示意图

　　二、系统构成

　　1、物联网通讯的基础技术：物联网核心底层modbus/bacnet的通讯协议

　　2、传感数据采集及农用设备控制系统：包括空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等多种无线传感监测设备，以及节能灌溉水阀、自动施肥设备、自动喷淋设备、能耗管理设备等多种远程自动控制设备;

　　3、无线传感网网络组网传输系统：包括lora控制终端CY-LRB-102、lora检测终端CY-LRB-101;

　　4、无线云传感网通讯管理云平台及客户端通讯管理软件：无线云传感网服务器端通讯管理软件和客户端通讯管理软件，实现无线传感网采集节点的信息与云数据管理平台的对接。

　　5、无线云传感网数据管理云平台：实现农业生产现场信息的实施监测、农作物或养殖产品的生命状态分析、历史记录信息查询、异常状态报警，以及农机设备的远程控制、工作状态监测、故障分析报警等。

　　6、农业专家系统：运用人工智能的专家系统技术，并集成了地理信息系统、信息网络、智能计算、机器学习、知识发现、优化模拟、虚拟现实等多方面高新技术，汇集农业领域知识、模型和专家经验等，采用合宜的知识表示技术和推理策略，运用多媒体技术并能以信息网络为载体，向农业生产管理提供咨询服务。

　　7、绿态农业管理系统：依据农业生产现场监测数据及农业专家系统的决策，在保证农作物或养殖产品正常生产的环境下，对农业生产现场的施肥、饲料添加、农药喷淋、农机设备的能耗等进行精细化管理，降低有害物质对自然环境的影响，同时减低整个系统的能量消耗。

　　图4 智慧绿态农业物联网系统结构图

　　三、数据传输

　　在农业大棚中安装光照传感器、CO2传感器、温湿度传感器来监测大棚中的环境状况，安装土壤温湿度传感器、PH值传感器来监测大棚中的土壤状况，连接有基于modbus/bacnet协议的终端节点CY-LRB-102可以将传感器采集信息汇集至LoRa网关，LoRa网关汇集的信息通过处理器处理与云服务中心建立通信，当采集的数据出现异常时，系统会启动智能控制系统。如当光照值不够时，系统自动打开卷帘机和开窗，当环境温度过高时，系统自动启动通风设备;当土壤湿度不够时系统自动启动喷灌设备。数据具体传输图如下：

　　图5 数据传输示意图

　　四、系统技术优势

　　1、物联网通讯的基础技术：物联网核心底层modbus/bacnet的通讯协议;

　　2、支持单个、分组、广播级无线智能控制;

　　3、支持多级自动中继组网;

　　4、支持动态组网，多级路由;

　　5、支持现场数据采集;

　　6、系统采用针对“智慧绿态农业物联网系统”无线采集节点多的特殊情况，采用专利防碰撞算法，可以保证数百个目标同时快速100%可靠读取，可以满足各种应用场景下的苛刻要求;

　　7、系统采用按需工作方式，没有信息外泄与监听的可能;

　　8、采用数据认证来实现数据的完整性;

　　9、采用消息认证，确保数据的正确性;

　　10、采用了广播指令加系统修正的方式确保时钟同步;

　　11、准确可靠的农业专家系统，确保农作物或养殖产品处于优良成长状态，可提高产出率;

　　12、专业的农业专家提供诊断服务，当农作物或养殖产品存在潜在的病态时，农业专家和系统会第一时间通知农户采取适当的预防措施;

　　13、完善的自诊断体系，当任何作物、养殖产品或农机设备发生异常时，系统会及时通知农户及相关农业专家;

　　14、 绿态节能管理，可使农业生产对自然环境的影响达到最小。

　　五、产品介绍

　　5.1 lORA控制终端CY-LRB-102

　　产品图片

　　图6 CY-LRB-102

　　DO1~DO8：开关控制接口，可控制继电器终端1~8继电器的开关状态。

　　DI1~DI5：为检测到的开关，会将终端检测到的开关状态映射过来。

　　电源指示灯：为电源指示灯。

　　信号控制反馈灯：每次控制端的改变会伴随一次信号反馈，灯会闪烁一次。

　　产品规格