一、項目背景
1.1 項目簡介
泉州市瑞龍生态農業有限公司地點位于惠安縣辋川鎮吹樓村，從事(shì)蔬果等農業産業化種(zhǒng)植，目前在惠安縣辋川鎮流轉土地面(miàn)積600多畝，果蔬種(zhǒng)植品種(zhǒng)多樣，産品銷往福建及全國(guó)各大農産品市場。同時(shí)爲适應市場需要，也配套高端水果種(zhǒng)類，配送市場及商超。爲做好(hǎo)做大做強，公司果蔬産品于2019年申請注冊商标（瑞龍果凰商标号39109247），對(duì)推廣公司産品、占領市場起(qǐ)到了積極作用。公司將(jiāng)加大投資，完善高端智能(néng)化應用設施設備，引進(jìn)優質農産品品種(zhǒng)，爲市場提供更高端的果蔬産品。
1.2 農業發(fā)展現狀
1、生産方式落後(hòu)，傳統的中國(guó)農業生産大多是依靠人力管理，生産環境較差，受自然災害影響大。勞動強度大且生産效率低，土地産出率低。2、農民老齡化嚴重，農民普遍在50歲以上，年輕人均進(jìn)城打工，未來誰來種(zhǒng)地？如何培養未來新型農業經(jīng)營主體？
3、農業效率低下，人工管理很容易出現過(guò)量的灌溉，施肥，噴藥，肥、藥、水資源大量浪費，而且會(huì)造成(chéng)嚴重的農藥殘留。
1.3 5G的崛起(qǐ) 加速物聯網技術在農業中的運用
随著(zhe)技術發(fā)展進(jìn)步，目前大數據在農業中應用最普遍的領域之一是智慧農業(農林牧漁業)。通過(guò)對(duì)氣候、土壤、水、空氣質量、作物成(chéng)長(cháng)、魚禽畜的生長(cháng)，甚至是設備和勞動力的成(chéng)本及可用性方面(miàn)的實時(shí)數據收集，預測分析之後(hòu)用來做出更科學(xué)、更精準的決策。 在市場經(jīng)濟條件下，農業的分散經(jīng)營和生産模式，使得市場競争參與者對(duì)信息的依賴比任何時(shí)候都(dōu)更爲迫切。大數據技術和數據應用的支持讓農業數據得到規模化、多樣化、實現高效率運用，將(jiāng)助力智慧農業的發(fā)展。
農業作爲中國(guó)的基礎産業，面(miàn)臨著(zhe)農産品需求不斷增加、資源緊缺、氣候變化導緻災害頻發(fā)、生态安全脆弱、生物多樣性持續下降等嚴峻挑戰，夯實以農業物聯網、雲計算技術爲核心的農業信息化基礎，提升以大數據爲支撐的農業信息化服務，開(kāi)拓智慧農業新局面(miàn)，實現農業現代化和信息化的跨越式發(fā)展是未來發(fā)展趨勢。
1.4 發(fā)展與契機
泉州市瑞龍生态農業有限公司在5G高速發(fā)展時(shí)機成(chéng)立，面(miàn)臨著(zhe)農業生産成(chéng)本的大幅度提高，如何運用5G+農業降低農業生産成(chéng)本，提高農業産值是當前急需解決的問題。通過(guò)多方探索合作，與農業物聯網解決服務商福建蜂窩物聯網科技有限公司和運營商中國(guó)移動合作，由中國(guó)移動承建園區的5G網絡建設、福建蜂窩物聯網科技有限公司負責園區物聯網建設和軟件開(kāi)發(fā)，依托大數據、人工智能(néng)、物聯網技術改革傳統農業生産方式，促進(jìn)弄農業的增産增收。
二、建設内容
整個農業園區圍繞“八個系統 一個中心”展開(kāi)建設，包含農田在線監測系統、智能(néng)水肥一體化灌溉系統、可視化管理系統、綠色蟲控系統、生産智能(néng)化管理系統、溯源管理系統、大數據分析系統、企業信息化管理系統、物聯網展示中心。
2.1 農田在線監測系統
借助5G+物聯網技術，建設覆蓋瑞龍農業園區的物聯網數據采集系統，在園區裡(lǐ)布設空氣溫濕度、二氧化碳、光照、風速、風向(xiàng)、雨量、土壤溫濕度、土壤EC值、土壤酸堿度等環境傳感器，戶外小型氣象站，并配備無線采集器、智能(néng)網關等設備，在園區内形成(chéng)一套獨立的環境監控設備。通過(guò)系統中的傳輸模塊實時(shí)發(fā)送相關數據至智慧園數據中心，用戶通過(guò)終端，如手機或者平闆電腦、個人PC就(jiù)可以實時(shí)查看相關參數，并生成(chéng)曲線進(jìn)行相關分析。
2.2 智能(néng)水肥一體化灌溉系統
實現精細灌溉、适時(shí)灌溉、解放勞動力、發(fā)展高效農業，蜂窩物聯開(kāi)發(fā)了智慧農業灌溉系統，應用遙感、遙測等新技術，對(duì)土壤墒情和作物生長(cháng)實時(shí)監測，對(duì)灌區灌溉用水進(jìn)行監測預報，實行節水灌溉智能(néng)化、水肥一體化管理。這(zhè)套系統不需要任何人去操控，系統會(huì)自己檢測是否應該工作。是否開(kāi)啓灌溉，灌溉多久，灌溉量多大，系統都(dōu)可以自己解決。節省了大量人力，并且可以有效提高生物的生長(cháng)效率。
應用物聯網技術以及無線傳輸技術，實現定時(shí)灌溉、PC或APP遠程灌溉、根據氣象情況自動灌溉等功能(néng)高效；借助水肥一體機將(jiāng)可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種(zhǒng)類的需肥規律和特點，配兌成(chéng)的肥液與灌溉水一起(qǐ)通過(guò)管道(dào)和滴頭形成(chéng)滴灌、均勻、定時(shí)、定量，浸潤作物根系發(fā)育生長(cháng)區域，針對(duì)果樹根部對(duì)水肥的需求，進(jìn)行适時(shí)适量灌溉施肥。具有節水，節省人工的特點，精準調控，提高了水資源利用率，可節水50%-80%，節約肥料30%-60%，提高效率5倍以上。
2.3 可視化管理系統
利用高點視頻監控，解決視頻監控覆蓋難題，實現園區整體情況的實時(shí)把控。結合園區智慧監控中心及用戶APP可以實施查看園區視頻内容，安裝高空高清監控設備，對(duì)周邊區域實施24小時(shí)智慧監控，提高園區的安全性同時(shí)方便園區的管理。
采用成(chéng)熟、主流的技術，實現基于上述無線網絡内各種(zhǒng)視頻信号的傳輸和管理;支持分散與集中存儲相結合的模式，保證重要監控錄像的檢索、比對(duì)、管理和備份;實現統一的身份認證和權限管理，保證信息和數據的安全;實現實時(shí)視頻監控、巡視、視頻信息與數據上傳和下調。
2.4 綠色蟲控系統
蜂窩物聯自主研發(fā)的頻振式滅蟲燈利用害蟲趨光性進(jìn)行誘殺的一種(zhǒng)物理防治方法。利用害蟲較強的趨光、趨波、趨色、趨性信息的特性，將(jiāng)光的波長(cháng)、波段、波的頻率設定在特定範圍内，近距離用光、遠距離用波，加以誘到的害蟲本身産生的性信息引誘成(chéng)蟲撲燈，燈外配以頻振式高壓電網觸殺，使害蟲落入燈下的接蟲袋内，達到殺滅害蟲的目的。頻振式殺蟲燈殺蟲種(zhǒng)類廣，可誘殺多種(zhǒng)蔬菜害蟲，如斜紋夜蛾，甜菜夜蛾、銀紋夜蛾、煙蟲、黃條跳甲，蝼蛄等。
利用物聯網殺蟲燈來防治果樹病蟲害，不僅可以大幅度壓低當代及下一代的蟲口密度，有效減少農藥使用次數，還(hái)可節約施藥人工和藥劑成(chéng)本，減少環境污染，提高水果品質，是實現水果安全生産的重要手段，可以守護果園安全，幫助果農解決果園管護難題。
2.5 生産智能(néng)化管理系統
針對(duì)農場種(zhǒng)植的全流程，涵蓋育苗、播種(zhǒng)、施肥、養護、采 收、入庫、包裝等環節，提供農事(shì)數據錄入、查詢、統計等功能(néng)，并管 控種(zhǒng)植全程所用的種(zhǒng)子、化肥等農資的批次、标号、廠家等來源信息， 形成(chéng)農産品“從地頭到餐桌”的可追溯信息;具體功能(néng)包括: .1、農事(shì)管理:可對(duì)農作物種(zhǒng)植過(guò)程的農事(shì)操作進(jìn)行增、删、改等操作，記錄作業類别、操作時(shí)間、操作人員等信息并上傳相應的照片。農事(shì)操作是指蔬菜等農作物種(zhǒng)植過(guò)程中，人們進(jìn)行的有種(zhǒng)、定植、施肥、剪枝等操 作。
2、種(zhǒng)植管理:種(zhǒng)植管理是對(duì)農作物種(zhǒng)植到某個地塊時(shí)，對(duì)該行爲的管理。通過(guò)該功能(néng)，可設定某個地塊中生長(cháng)的作物類型、預計收貨日期和産量。
3、采摘入庫管理: 提供作物采收的管理功能(néng)，對(duì)地塊的作物産出量、采摘人員、采摘時(shí)間等進(jìn)行記錄。
4、物料管理:包含農藥、種(zhǒng)子、肥料等的操作記錄，便于相關人員的管理。
4、農機管理:對(duì)農場農機進(jìn)行管理記錄，包含農機名稱、類别、品牌、編号等信息記錄。
5、供應商管理:記錄供應商名稱、供應商聯系信息、以及供應産品，形成(chéng)一套完整的線上供應商管理體系，便于多部門協作管理。
6、人員管理：對(duì)農業生産參與者進(jìn)行記錄，包括姓名、聯系方式、照片、特長(cháng)、住址等信息，有利于管理部門的分工調度管理。
2.6 溯源管理系統
通過(guò)質量溯源防僞平台對(duì)農産品進(jìn)行質量的管控，從生産到加工、倉儲、物流、銷售全過(guò)程監理，建立有效的跟蹤檔案，提高品質和質量，保障原産地，提升産品價值和市場競争力，提高企業經(jīng)濟效益。利用蜂窩智慧雲平台溯源管理中心能(néng)夠自動將(jiāng)系統采集的環境數據、種(zhǒng)植管理、農事(shì)管理、采摘入庫等信息進(jìn)行彙總分析生成(chéng)溯源二維碼。二維碼标設計和印刷簽紙，實現所有批次的農産品信息可追溯，消費者收到産品後(hòu)掃描二維碼就(jiù)看農業生産過(guò)程信息，提高消費者信任度，有利于樹立企業形象。
2.7 大數據分析系統
通過(guò)蜂窩智慧雲平台將(jiāng)環境數據、視頻監控、預警信息、控制設備、項目信息等接入物聯網大數據雲平台，實現一張圖管理一個農場，方便管理者多維度、全方位遠程管理農場，提高農事(shì)作業效率。
2.8 企業信息化服務系統
企業信息化服務系統包括農産品電商平台、企業官網、企業公衆号三大平台的建設。1、農産品電商平台
開(kāi)發(fā)瑞龍農業微信小程序建立的面(miàn)向(xiàng)移動互聯網客戶的名優農産品銷售平台。該平台將(jiāng)集中銷售瑞龍農業生産的優質農産品，采用移動社交裂變的方式進(jìn)行平台推廣和商品銷售。 微商城具有常見的電子商務功能(néng)，含商品查詢浏覽、交易、結算等功能(néng)， 且能(néng)與瑞龍農業的農産品網絡銷售平台關聯，實現統一集中管理和庫存共享。
微商城的主要功能(néng)包括電商前端模塊、消費者模塊、電商後(hòu)端模塊。
1)電商前端模塊:該模塊爲消費者提供商品搜索與浏覽、商品溯源、購物車、購物結算等電商常見功能(néng)。
2)消費者模塊:該模塊爲消費者提供訂單管理、支付管理、個人信息維護、留言評論等功能(néng)。
3)電商後(hòu)端模塊:該模塊主要是商家用來上架商品、庫存、詳情優化等，同時(shí)對(duì)接快遞打印系統，實現訂單自動化打印。
2、企業官網
瑞龍農業企業官網是瑞龍農業在互聯網上的官方門戶網站，提供企業的新聞動态、活動信息、産品查詢、農業科普、農情信息等。官網由前後(hòu)端頁面(miàn)組成(chéng)，前端頁面(miàn)爲互聯網用戶提供上述信息的查詢展示功能(néng)，後(hòu)端頁面(miàn)則爲維護人 員提供信息發(fā)布、更新維護等管理功能(néng)。
官網前端頁面(miàn)劃分爲新聞動态，活動信息，産品查詢、農業科普、農情信息等版塊，具有信息查詢與浏覽、用戶留言等功能(néng):官網後(hòu)端具 有信息發(fā)布、信息删除、信息更新、留言管理、首頁版面(miàn)局部管理等功能(néng)。
2.9 物聯網展示中心
安裝一套LED全彩屏或拼接屏或投影儀，并配備音響系統等設備，可顯示實時(shí)視頻、監測數據、分析圖表等，及時(shí)進(jìn)行監控及調度，同時(shí)也可作爲領導、專家莅臨參觀、視察、指導的場所。配備相應的控制操作台、電腦、服務器機櫃、網絡設備等。對(duì)園區内的視頻、環境數據、控制設備進(jìn)行彙集和操作。
宣傳展示資料制作：
拍攝一部10分鍾企業宣傳片，展示企業曆史、文化、産品、規模、現狀、發(fā)展方向(xiàng)等方面(miàn)内容。
利用全景定點拍攝和全景航拍， 實現生産園區所有關鍵區域的VR全景展示。
三、技術方案
3.1 農業環境監測系統
(1)滿足GB/T 24689.1-2009（植物保護機械、農林小氣候信息采集系統）标準，滿足大氣環境監測及土壤監測需求。
(2)可檢測包括風速、風向(xiàng)、空氣溫度、空氣濕度、氣壓、光照強度、降雨量、土壤濕度、土壤溫度、土壤PH值、土壤導電性、太陽總輻射、日照時(shí)數等氣象及土壤數據。
(3)支架：主杆表面(miàn)采用熱鍍鋅、靜電噴塑工藝處理，抗腐蝕、抗氧化性強，主杆高度3.5米，配備防風拉索。
(4)數據傳輸：將(jiāng)采集的數據實時(shí)傳輸到智慧園綜合管理平台，進(jìn)行存儲、分析、預警、分發(fā)。
(5)數據查詢功能(néng)：支持任意時(shí)間段的各類實時(shí)數據、曆史數據的查詢、導出、打印功能(néng)。
(6)數據統計功能(néng)：支持單要素統計功能(néng)：可按年、月、日、小時(shí)、10分鍾或任意時(shí)間段進(jìn)行單要素最大值、最小值、平均值的統計。
(7)數據圖表功能(néng)：根據采集的數據可以形成(chéng)實時(shí)曲線，并可以以柱形圖、餅狀圖等直觀的方式呈現。
3.2 智能(néng)水肥一體化系統
由于所處環境覆蓋面(miàn)廣，灌溉閥門相對(duì)比較分散，地勢平坦，我們采用LORA傳輸方式，利用lora低功耗特點以電池供電形式，減少布線，降低成(chéng)本，以便後(hòu)期的機械化作業。在現成(chéng)安裝一個LORA主機和閥門控制節點，LORA主機采用5G聯網形式，實現遠程對(duì)閥門的控制。
3.3 可視化監控系統
現場地勢平台，我們采用海康200萬像素球形攝像機爲主對(duì)全場監控，攝像機最多可以縮放20倍，能(néng)夠大範圍對(duì)農場監控，對(duì)作業情況的簡單，降低成(chéng)本；同時(shí)海康200萬像素槍行形攝像機對(duì)農場部門位置進(jìn)行定點的監控。由于農場有布有電源線一條橫穿農場，所以電源原則上就(jiù)近取電，另外一個點球機布線相對(duì)不便則采用太陽能(néng)供電形式；另外整個園區監控采用的是無線網橋組網形式，將(jiāng)監控彙聚在物聯網展示中心，通過(guò)5G CPE形式進(jìn)入互聯網。
攝像機參數：
海康200萬像素球行形攝像機功能(néng)特性（DS-2DC6220IW-A）
u 支持最大1920×1080@30fps高清畫面(miàn)輸出
u 支持smart265高效壓縮算法，可較大節省存儲空間
u 支持20倍光學(xué)變倍，16倍數字變倍
u 支持超低照度，0.05Lux/F1.6(彩色),0.01Lux/F1.6(黑白) ,0 Lux with IR
u 采用高效紅外陣列，低功耗，照射距離達150m
u 支持960p@60fps、720p@60fps高幀率輸出
u 支持三碼流技術，每路碼流可獨立配置分辨率及幀率
u 支持區域入侵偵測、越界偵測、移動偵測等智能(néng)偵測功能(néng)
u 支持斷網續傳功能(néng)保證錄像不丢失，配合Smart NVR實現事(shì)件錄像的二次智能(néng)檢索、分析和濃縮播放
u 支持寬動态、3D數字降噪、強光抑制、電子防抖、Smart IR等功能(néng)
u 支持360°水平旋轉，垂直方向(xiàng)-15°-90°
u 支持300個預置位，8條巡航掃描
u 支持3D定位，可通過(guò)鼠标框選目标以實現目标的快速定位與捕捉
u 支持定時(shí)抓圖與事(shì)件抓圖功能(néng)
u 支持區域曝光與區域聚焦功能(néng)
u 支持定時(shí)任務、一鍵守望、一鍵巡航功能(néng)
u 支持最大128G的 Micro SD/SDHC/SDXC卡存儲
u 支持海康SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181、E家協議和螢石雲接入
u 防雷、防浪湧、防突波，IP66防護等級
海康200萬像素槍行形攝像機功能(néng)特性（DS-IPC-B12H-I）
u 1/2.7" Progressive Scan CMOS
u 1920 × 1080 @25 fps
u 0.01 Lux @ (F1.2, AGC ON), 0 Lux with IR
u H.265, H.264
u ROI 編碼技術
u 螢石雲平台接入
u 數字寬動态
u 背光補償, 3D 數字降噪
u 紅外燈補光, 最遠可達50 m
u IP67
3.4 綠色蟲控系統
物聯網殺蟲燈技術參數u 符合GB/24689.2-2009植物保護機械頻振式殺蟲燈 國(guó)家标準。
u 觸殺蟲網：采用不鏽鋼方形豎網連接，豎絲直徑2mm, 電網電壓：≤6KV±500V，設有電網過(guò)流短路保護裝置，防止因蟲體殘餘電網短路。
u 誘集光源：頻振燈管(365～680nm)，使用壽命＞50000（小時(shí)）。
u 撞擊面(miàn)積：≥0.17㎡。
u 燈管啓輝時(shí)間：≤5s。
u 燈管功率：燈管功率：15W。
u 燈功率：≤25W。
u 陽能(néng)電池闆組件：單晶矽太陽能(néng)電池闆，功率≥40Wp。（根據當地光輻照強度選配）
u 蓄電池：DC12V/24Ah免維護膠體電池（電池容量可以根據實際需求選配）
u 光控技術：根據晝夜交替自動開(kāi)關燈。
u 雨控裝置：當濕度大于95%RH，頻振燈能(néng)進(jìn)入自動保護狀态，當濕度不大于95%RH時(shí)，可恢複正常工作。
u 時(shí)間控制模塊：根據目标昆蟲生活習性規律，可設定8個時(shí)間控制模式。
u 反接保護：具有正負極意外反接保護功能(néng)，防止因人爲操作不當造成(chéng)燈體損壞。
u 低溫保護：當空氣溫度低于5攝氏度左右（誤差±5%），殺蟲燈進(jìn)入自動休眠狀态，可增加蓄電池的使用壽命。
u 蓄電池保護：控制電路設計有蓄電池自動維護功能(néng)，防止過(guò)充過(guò)放降低蓄電池的使用壽命。
u 控制電路：線路闆高度集成(chéng)一體化設計，運用單片機和程序軟件控制電路。一體化線路闆包括單片機控制模塊、升壓模塊、鎮流器模塊、太陽能(néng)充電控制模塊，内部無排線，降低電源損耗。可實現一鍵自檢和設定工 作時(shí)長(cháng)。
u 狀态顯示：殺蟲燈燈體上方藍色led指示燈顯示光伏和蓄電池充電工作狀态，紅色led指示燈顯示工作狀态和故障狀态，方便用戶了解整燈的運行情況。
u 無線傳輸模塊：工業級設計，采用高性能(néng)超低耗射頻芯片及高速單片機控制，SIM卡槽有ESD防護。
u 通過(guò)平台可以遠程設定工作時(shí)間和控制開(kāi)關燈，每台設備都(dōu)能(néng)通過(guò)GPS定位，在地圖上面(miàn)展現分布的點位，方便用戶查看及具有防盜的功能(néng)。
u 燈杆高度：≥3米（高度可根據實際需求定制）。燈杆材質：采用熱鍍鋅工藝，法蘭與燈杆連接處有加強筋。（材質可根據實際需求定制設計壽命：≥5～15年。（燈管和蓄電池除外）
五、效益分析
智慧農業作爲一個綜合性的農業大數據監管平台，可以幫助有關部門和相關企業更好(hǎo)的進(jìn)行生産管理，實現互聯互通開(kāi)放共享，打造一個集約、高産、優質、高效、生态和安全的現代農業。它帶來的效益主要可以歸納爲以下三方面(miàn)：1、在農業生産種(zhǒng)植過(guò)程中，可利用雲平台彙總農業大數據，并進(jìn)行分析處理，可以給當前農業種(zhǒng)植提供專業的科學(xué)種(zhǒng)植指導，展開(kāi)高效精準的種(zhǒng)植交流和互聯互通的種(zhǒng)植培訓，提高現代農業的科學(xué)種(zhǒng)植水平。
2、通過(guò)智慧農業還(hái)能(néng)夠實現動态的監測生産環境、智能(néng)的控制生産要素和高效的利用生産資源，達到優化生産資源，減少人力成(chéng)本。
3、智慧農業的運用，在生産過(guò)程中，主要是通過(guò)提高災害的防控能(néng)力，不僅可以幫助企業提高生産産量和農産品品質，而且可以促進(jìn)生态環境建設。
