智慧农业物联网系统技术方案软件介绍，智慧农业物联网系统技术方案设计。

前言

传统农业是在自然经济条件下，采用人力、畜力、手工工具、铁器等为主的手工劳动方式，靠世代积累下来的传统经验发展，以自给自足的自然经济居主导地位的农业。是采用历史上沿袭下来的耕作方法和农业技术的农业。传统农业具有低能耗、低污染等特征，在当今时代依然发挥重要作用。中国传统农业延续的时间十分长久，大约在战国、秦汉之际已逐渐形成一套以精耕细作为特点的传统农业技术。在其发展过程中，生产工具和生产技术尽管有很大的改进和提高，但就其主要特征而言，没有根本性质的变化。重视、继承和发扬传统农业技术，使之与智慧农业技术合理地结合，对加速发展农业生产，建设智慧农业，具有十分重要的意义。

传统农业中农业的管理主要看天吃饭，受环境因素影响较大，且种植技术的传播主要靠言传身教和实践积累。而智慧农业是通过物联网、大数据、人工智能技术等高新技术的深度应用，降低农业生产成本，提高农业生产效率，提升农产品品质等等，还可以建立现代农业智能大棚，让作物在最佳环境下生长，将环境因素对作物的影响降到最低，为农业生产带来更多便利。

智慧农业区别于传统农业的一个显著特点，就是产业链大大延长，形成了农业产前、产中、产后紧密结合的产业体系，成为一个比较复杂的经济系统。其中先进的技术、仪器、物联网如智慧农业监测系统等，都给智慧农业带来了新的挑战与机遇。

一、项目简述

本项目利用物联网技术，围绕设施化农作物的生长和管理环节，通过智能传感器在线采集农作物的环境信息(风力、风向、空气温湿度等)，同时集成改造现有的环境控制设备，实现农作物的智能生长与科学管理。管理员可以通过手机、计算机等信息终端，实时掌握农作物的环境信息，及时获取异常报警信息，并可以根据监测结果，远程控制相应设备，实现健康种植、节能降耗的目的。

易云系统是中易云旗下自有核心技术,基于云计算的物联网综合管控共享服务平台（物联网云平台）。能够对接各种物联网设备，用户无需编程、开发，通过使用系统提供的6大类40多小类的各种功能模块和组件、上百个基础控件，采用自由的组态方式，即可搭建出所需农业应用系统的平台。并能实现对功能、算法、协议、大数据挖掘等的共享、交互。系统从登陆界面至各项功能模块都可灵活配置，可以部署到用户指定的服务器上，形成用户私有化的行业管理平台。平台已经在天安门、西门子、中国石油、河北钢铁、万科地产、南湖世界园艺博览会等广泛使用。

本项目系统采用B/S架构，可按机构及角色创建管理员分级管理。各部门管理员通过账号密码登陆，进行店面内各项数据的实时查看、控制；曲线、记录的查询、下载打印等功能。管理界面可通过数值、图片、列表、动图等多元化方式展示；也可通过云组态功能，汇总各项数据、视频、场景进行动态化管理。如果店面内传感器检测到实时数据超过规定范围，且设定保护延时内并未恢复正常，软件端清晰的产生报警铃音，并可通过微信、短信、语音播报、邮件等方式，准确及时的向管理员推送报警信息。报警信息可分为单次或逐级向多个/多层管理员推送，确保某个管理员未能及时处理店内的异常变化，而造成损失。系统可根据店内的各项数据，自动生成饼图、柱状图，对历史数据的最高值、最低值、平均值等参数进行大数据智能汇总分析。

本系统可拓展实现对整个企业各项设备状态的综合管控，能够一站式解决供电、供暖、照明、给排水、消防、电梯、能耗以及停车场的全方位管理，实现实时监控、远程控制、自动控制、异常报警、巡检管理、任务管理、数据统计、能耗分析等众多智慧管理功能，同时，系统有人员管理和多级权限认证机制，确保安全运行。

二、现状问题梳理解析

2.1传统农业状态

人工种植：

人工喷药：

人工收割：

2.2 存在问题

1) 技术停滞。在传统农业中，农民以传统的直接经验技术为基础，使用简陋的农具和人力、畜力以及水力、风力等进行生产。在这漫长的历史中，农业技术的进步和生产的发展极其缓慢，农业完全以世代使用的各种生产要素为基础。

2) 粗放式耕作与劳动密集型精耕细作相结合，劳动生产率极其低下。由于技术限制，粮食产量的增加主要依靠两种途径：一是扩大耕地面积，形成粗放式耕作。由于可开垦荒地有限，这一方式越来越失去了发挥作用的余地；二是增加单位面积上的劳动投入，形成劳动密集型的精耕细作，但由于技术停滞，土地报酬递减规律发挥作用，因而劳动生产率呈下降趋势。

3) 封闭的、自我循环和发展，自给自足的自然经济。在传统农业中，很少有外部生产要素的投入，而所生产的农产品也主要是满足自己的生产和生活需要，产品剩余很少，农业生产基本处于自我循环状态。原始的生产工具和生产技术迫使农民在小块土地上耕作，他们的衣食住行、生老病死等基本活动都局限于与世隔绝的村落中，形成自给自足的自然经济。

三、优化与解决

3.1优化结构图

3.2智慧农业优势

1) 智慧农业中的水肥一体化技术，可以有效避免我国水资源的浪费，做到精准灌溉，同时节省肥料，智能化的灌溉施肥过程还能有效节省人力成本，从而节省了时间，让科技帮助农户实现时间自由。

2) 智慧农业系统采用低功耗的设计，可以降低能耗，做到节能环保。

3) 环境传感监测设备为农户带来极大的便利性，它可以通过前端传感器对农作物进行实时检测，而后将数据反馈至云端平台，农户可以根据反馈回来的数据对农作物进行操控，无需再像传统农业那般需要实地观察。

4) 光缆和无线传输技术的增加，使得农户可以突破时间和地域的限制，随时随地对农作物的生产状态进行了解，同时无线设备的增加还避免了布线带来的火灾隐患，降低建设成本。

5) 农作物的生产状态不仅可以从电脑端显示，还可以通过视频录像和回放观察，同时手机也可以观察农作物状态，让农户的农业种植越来越智能化。

6) 通过智慧农业，可以令农作物的产量得到很大的增加，农作物品质也能得到提升，最终令农户的收益增多，国家的经济发展越来越快。

移动管理APP（或小程序）

提供数据浏览、远程监控、统计分析。实现不同角色用户分级管理，移动办公。

3.3方案优化详解

提供详细协议且网关可以更改上报服务器地址。设备可以直接通过网关的设参软件，将数据接收服务器地址更改为由中易云提供的、私有部署的“智慧农业系统平台”。由中易云打通各类型网关与平台的数据通路，为现有每类型的网关设置专有型号驱动，并抽丝剥茧的解决了设备层、控制层、网关层、多系统层现有的问题：

采集数据形成标准规则，设备名称可以按企业需求统一化定义。

业务数据可通过组态场景、曲线、饼图、柱状图、图表等方式灵活展现、对比、分析，数据分析通路广、不再受限。

数据产生异常或未能及时更新，软件端清晰的产生报警，且通过微信、短信、邮件、语音播报等方式逐级通知管理人员，便于有问题及时解决或追溯。系统可以根据报警情况生成任务，将相关问题下发到具体人员，追溯发生、解决等一些列工作。

系统专业的能耗分析功能，可以对物流仓储的水电消耗情况做针对性的展示与分析，便于财务优化管理。

本系统私有部署，根据选择的功能一次性收费，对接入的设备数量、网关等等均无上限，系统使用实时数据库 redis，方便高频快速的数据操作，使用开源的 postgresql 关系型数据库（带时序数据库插件，具有广泛许可，无需费用），降低用户的使用费用。也能支持海量的数据库存储、分析。摒弃了目前几个平台数据公有化，且每年续费的情况，打消了被供应商反绑定风险增加。

本系统是中易云旗下自有核心技术,基于云计算的物联网综合管控共享服务平台，前后端架构是分离的。前端采用JavaScript，代码开放，可以让公司相关技术人员，可以进行二次功能开发；后端采用CSharp，开放API接口，提供详细的接口文档。中易云也可提供部分源码协助公司申请自己的软著等，形成公司私有化的知识产权产品。

本系统具有强大的扩容功能，即便店面数量增加，数据流日趋庞大，系统支持服务器集群等功能，一站式满足公司所有设备集中监控的智能化管理需求。                                                                                                                                                                                                                   

四、系统设计原则

【可靠性原则】

使用分布式架构，微服务框架，提供容错机制，同时提供云模式，单一服务器硬件故障、单一应用服务卡顿皆不会影响系统运行，设备保证系统可以长期、可靠运行。

【安全性原则】

使用安全的通讯机制，自定义的角色权限体系，机构用户的关联，保证操作安全，同时提供操作记录，支持安全责任的追溯。

【高效性原则】

提供硬件通讯并发机制，支持实时数据库、时序数据库，保证数据通讯、存储的高效稳定。提供后台数据运算机制，保证统计类数据查询高效、快捷。

【灵活性原则】

系统提供安全、可靠、专业的应用的同时，尽最大程度的保证灵活性。不同使用者在不同的状况下，可以对系统进行多方面的调整，如：增删改监控点、调整权限、更换硬件、修改逻辑、重组组态画面、调整菜单等。

【可扩展原则】

系统在满足当前的应用基础上，使用模块化设计、便于扩展的架构，保证良好的扩展性，用户可以选择将各类需要的新的功能模块对接进系统中，无需重新开发。

五、系统架构

5.1开发框架

系统使用微服务架构进行开发，采用redis实时数据库，PostgreSQL加时序数据库插件作为数据存储。将数据采集服务、数据处理无误、数据存储服务、定时服务、消息通知服务、数据接口API、数据库等模块化独立，可以支持系统内每种服务多副本运行（分布式部署，保证系统强大的安全性及扩展性）。开发框架如下图所示：

开发框架

分层架构

5.2功能架构

为了保证系统的安全、可靠、高效、灵活及可扩展性，系统采用了模块及组件化的功能架构，每个使用者，可以使用其中的部分功能，也可以使用现有功能搭建出相对个性化的功能，还能很好的支持将来二次开发扩展。具有如下特点：

1、使用功能模块库的模式组织各项功能，各模块库直接相对独立，互不影响；系统提供几十种功能模块，见相关说明；

2、系统提供的功能模块，支持基础配置满足不同应用场景，配置后可添加到系统中使用；

3、系统提供基础组件库，可使用组件库的组件，搭建出新的功能模块，加入功能模块库中使用；（例如不同的换热站动画、显示列表、个性化的水电热报表等）；

4、特殊功能也可以调用系统提供的WebApi接口，定制开发扩展功能（可支持第三方定制）；

功能架构

5.3权限逻辑

由于灵活的功能架构特点、系统提供灵活的角色权限架构，满足于不同的人操作不同的功能。

权限架构

六、系统功能

系统包含大量功能满足智慧农业系统管理的需求。包括但不限于：数据监测、设备控制、参数列表、组态场景、报警预警、事故追忆、参数报表、数据曲线等，能够在监测、控制、分析、管理等方面充分满足智慧商超的管理需求。

本系统采用B/S架构，PC端用户只需打开浏览器通过IP地址进入管理系统，凭管理员分配的用户名密码进行登陆管理。

手机端用户可在任何有手机网络信号的地方，通过微信小程序或Android版本APP,登陆系统，登陆账号与PC端账号相同。

6.1多项目管理

同一个系统中，支持多项目管理、配置、统计功能，以作为企业的管理系统。可以配置每个项目的允许的设备数量、允许的存储数据数量、允许的用户数量、登录网址等。

同时，可在地图上一目了然的查看项目的位置、报警、设备在线等情况。

6.2登录界面配置

系统名称、登录界面、logo可以自定义配置。

6.3角色管理

系统可以配置各种角色，完全自定义每种角色能看见的菜单、操作权限，例如安保、操作员、管理员等，并可以为每个角色设定权限，设置是否允许操作系统。角色可以操作级别角色绑定菜单。

6.4时间模板管理

由于任务、报警（比如不同时间段的值班人员不同）、巡检、控制（例如节假日、周末、工作日楼宇空调可以有不同的配置）等、数据显示方式、报表统计等功能非所有时间皆相同，系统内置了时间模板功能：

可由系统管理者增加、管理任意数量的时间模板，可以按照每天、每周、每月、制定特定日期的方式，配置特定的时间段，作为时间模板。

例如可以配置重大节日、工作日、普通节日、特定值班等任意形式的时间模板，不同的时间内可启用不同的业务逻辑、界面形式等。

6.5监控点组态

为了更好对农作物进行直观显示、个性化的统计等，系统提供监控点组态功能，用户可以使用多种组件、图库搭建自己的界面。

每个组态界面可以绑定相关设备，显示本设备数据、进行控制等，例如在空调管理场景下，系统可以自动获取空调所处状态，允许用户在组态界面直接对空调模式、温度、风速等内容进行控制；同时多个组态场景间可以实现自由跳转，可以直接用组态页面的形式来实现对整套系统的管理。

6.6菜单管理

系统菜单支持所见即所得的添加、删除、拖动、编辑、权限配置等。

6.7参数卡片

系统对数据的监测，可以通过参数卡片来显示，卡片显示支持查看详情，例如进行控制、查看实时历史曲线、查看操作记录等。

6.8远程控制

系统支持远程控制功能，可以对空调等设备进行远程控制。支持多种控制模式切换（例如喷灌支持手动模式、自动模式；照明设备支持根据光强自动开关或手动开关灯，并能对每种模式下的参数进行设置，例如自动控制阈值等），也可以支持土壤肥力报警设置、排水开关等。

同时，也支持设备远程调试功能，可以编辑通讯指令进行远程设备调试

6.9批量控制

系统支持对多个设备进行批量控制及参数远程调整，可以按区域或选中对设备的进行批量控制，如一键关闭所有的灌溉阀。

6.10机构管理

支持无限层级的机构管理，用户可以按功能不同设置为不同机构，可以通过设置对区域进行更精细的监控和管理。

6.11设备管理

系统支持新增、删除、编辑设备信息，可以将不同的设备归于不同的机构（苗种）中，也可以在地图上标注不同设备。

6.12用户管理

支持新增、删除、编辑用户，配置所属机构、所属角色、对应手机号、邮箱、微信等（报警可使用此配置）。

6.12报警设置

可以新增、编辑、设置多种报警规则，每个属于报警规则的参数都可以按照本规则报警。

报警规则支持设置参数报警方式（大于、小于、等于数值等）。

每个报警规则支持设置独立报警接收人，支持时间模板（只有符合模板的时间才启用报警规则），支持报警执行条件（特定条件启用报警规则）。

每种规则支持微信、短信（需开通相应功能，支付短信费用）、邮箱、电话（需开通相应功能，支付语音费用）、手机app等多种报警方式。

同时，系统支持逐级报警，可以配置逐级间隔、报警级别，实现逐级报警功能。可以开始产生报警时给级别较低人员报警，如果间隔时间内未确认报警，则向高级别人员进行报警。

6.13数据查询

系统支持按参数配置存储（可选择存储时间间隔，是否启用存储），存储的数据支持按表格、曲线方式查询。

曲线支持多条曲线在同一个坐标显示（可以选择显示、隐藏对应曲线），也可以选择特定参数查看对应单一曲线。

6.14报表管理

系统支持日报、月报、年报、区间报、自定义报表等多种报表形式，每种报表支持按照设备型号进行标准配置。报表数据内容支持显示原始数据、平均值、最大值、最小值、累计值、区间值等配置。报表支持分组功能，可以从表头进行分组，有利于数据有序显示。

6.15视频设备管理

添加摄像头，用以组态中视频组件使用个，系统支持海康云台，大华云台，萤石云和rtsp取流，实时监控，解放人力巡查。

6.16图库管理

系统提供图库管理功能，除提供基础图库外，也支持用户自己丰富、定制对应图库，在各功能中使用。图库支持用户自定义分类、自定义图形命名、上传图形等。其中项目级用户上传的图库在项目级中使用，系统级上传的图库，各项目皆可使用。

6.17温湿度设备卡片

系统集成温度和湿度参数，不需后台配置，即可显示每个设备的温度和湿度的数值，点击卡片，可以查看实时数据和历史数据。

6.18设备参数列表

通过选择设备型号，自由配置显示的参数，页面中会展示该设备型号下所有设备所选择的参数的数据，直观对比同一参数不同设备的差异，点击查看按钮，可以对对应设备下的参数查询历史数据。

6.19设备组态卡片

系统提供组态模板，可以对模板进行编辑，显示多个数据，同一个设备多个参数，多个控制，同时显示在一个卡片中，方便管理员对比查看，统一控制。

七、企业介绍

中易云（唐山）物联网科技有限公司，简称中易云。公司专注于物联网底层网络研究、物联网产品及物联网综合管控云平台的研发，已初步形成了于研发、生产与营销相结合的一体化产业格局。

中易云作为以科研为依托的企业，公司拥有自主研发团队20余人，全部拥有本科以上学历，同时还与清华大学、北京大学、中科院、未来网络研究中心等科研合作，注重于物联网基础网络研究、自主知识产权的物联网芯片设计、与神经网络等大数据挖掘算法研究，基于BLE的mesh网络研究，具有世界领先水平，可以安全可靠、低成本的应用与广泛的物联网应用领域。公司具有核心技术的基于云计算的物联网综合管控共享服务平台（物联网云平台），可以由非专业人士，自由、快速的搭建适合各种物联网应用场景的系统，并能实现对功能、算法、协议、大数据挖掘等的共享、交互。

除了基础科研研究，公司正在积极推进技术的产业化应用，目前已投入市场80余款物联网产品，配合云平台使用可有效 解决智慧城市、智慧工业、智慧农业、智慧医疗、油田调剖调驱等众多应用场景问题。同时，公司拥有专业团队积极推进物联网产品及云平台在其他应用的应用，积极帮助传统企业解决“互联网+”的问题，促进产业升级。

公司秉承“让复杂的物联网应用变简单”的核心理念，积极促进科技成果转化，为客户创造价值，用服务感动上帝。不断在技术创新、商业模式创新、服务创新等方面取得突破。