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二、系統(tǒng)背景
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱為："The Internet of things"。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按照約定好的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是"物物相 連的互聯(lián)網(wǎng)"。
我國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?2%，耕地面積只占世界耕地面積的7%。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人民生活水平不斷提高，資源短缺、環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾卻越來(lái)越突出。特別是我國(guó)加入世貿(mào)組織后,國(guó)外價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷地流入我國(guó),這對(duì)我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)構(gòu)成極大威脅。因此,如何提高我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,如何對(duì)大面積土地的規(guī)模化耕種實(shí)施信息技術(shù)指導(dǎo)下科學(xué)的精確管理,是一個(gè)既前沿又當(dāng)務(wù)之急的科研課題。而現(xiàn)實(shí)情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益與環(huán)境污染令人驚嘆。
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)手段落后，主要是依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡(jiǎn)單機(jī)械。在現(xiàn)實(shí)中主要存在的問(wèn)題是：
1、農(nóng)業(yè)科技含量、裝備水平相對(duì)滯后。
2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費(fèi)，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測(cè)算，我國(guó)每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問(wèn)題困擾著不少鄉(xiāng)村，不少農(nóng)民群眾飲水安全受到影響。
3、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出少、農(nóng)產(chǎn)品的品種少，農(nóng)民收入較低。 依靠和使用著這些落后的生產(chǎn)工具和生產(chǎn)技術(shù)維持著簡(jiǎn)單再生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率低下，農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量增長(zhǎng) 緩慢，農(nóng)業(yè)得不到很好的發(fā)展，這從而又反過(guò)來(lái)阻礙了農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)工具的創(chuàng)新。于是，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的自身發(fā)展陷入惡性循環(huán)之中。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中面臨著確保農(nóng)產(chǎn)品總量、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量、生產(chǎn)效益低下、資源嚴(yán)重不足且利用率低、環(huán)境污染等問(wèn)題而不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。因此,關(guān)于智能農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究，顯得非常必要與重要。 今年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本身的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)也開始邁入了自動(dòng)化以及信息化發(fā)展的時(shí)代。

三、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)是由HM公司自主研發(fā)的一套物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)以及軟件技術(shù)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及視頻圖像，通過(guò)模型分析，可以自動(dòng)控制溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽(yáng)、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等控制設(shè)備。 同時(shí)，用戶通過(guò)該系統(tǒng)可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端向監(jiān)管者推送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、報(bào)警信息、實(shí)現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠(yuǎn)程管理，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，保證溫室大棚內(nèi)環(huán)境最適宜作物生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng)造條件，幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益。

四、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)依照功能分為三大層：感知控制層、傳輸層以及應(yīng)用層，對(duì)應(yīng)實(shí)際中的系統(tǒng)分為信息采集控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)以及智能信息管理系統(tǒng)。
具體的信息如下圖所示：

如上圖所示，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)分為三個(gè)小系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

4.1 信息采集控制系統(tǒng)
4.1.1 系統(tǒng)功能
信息采集控制系統(tǒng)主要用于農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部的環(huán)境信息的采集與控制，綜合信息采集器通過(guò)外部接入的各種傳感設(shè)備，定時(shí)的測(cè)量大棚內(nèi)部的各個(gè)信息參數(shù)并將數(shù)據(jù)通過(guò)有線或者無(wú)線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器以及網(wǎng)關(guān)設(shè)備。無(wú)線繼電器控制器接收到測(cè)量的環(huán)境信息后，通過(guò)內(nèi)部的系統(tǒng)分析，開始調(diào)用外部設(shè)備對(duì)大棚內(nèi)部的環(huán)境信息進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至大棚內(nèi) 部的環(huán)境恢復(fù)到適宜的范圍內(nèi)。網(wǎng)關(guān)設(shè)備接收到數(shù)據(jù)信息后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，并依照設(shè)計(jì)需求將數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)應(yīng)的方式發(fā)送出去。
信息采集控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：

4.1.2 系統(tǒng)硬件及性能
1）、智能數(shù)字傳感器
物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)中，環(huán)境信息參數(shù)的監(jiān)測(cè)主要包括六項(xiàng)：空氣溫度、土壤PH值、土壤溫濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度以及光照強(qiáng)度參數(shù)。主要的傳感器為：空氣溫度傳感器、土壤PH值傳感器、土壤溫室度傳感器、氧氣濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器以及光照強(qiáng)度傳感器，所有的傳感器檢測(cè)到的數(shù)值通過(guò)轉(zhuǎn)換后均以數(shù)字量的信息輸出。
2）、智能數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備
綜合信息采集器
綜合信息采集器是由HM研發(fā)的一款綜合信息采集器，通過(guò)485通信接口接收RS485集線器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)。綜合信息采集器通過(guò)外接攝像頭獲取采集大棚的圖片信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)采集點(diǎn)的全程監(jiān)控的功能。綜合信息采集器將收到的各中數(shù)據(jù)信息打包通過(guò)有線或者無(wú)線的方式發(fā)送到多功能網(wǎng)關(guān)設(shè)備，具體的方式選擇由用戶以及安裝現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境選擇。
網(wǎng)關(guān)
外接各種通信模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。網(wǎng)關(guān)設(shè)備支持有線以及無(wú)線這兩種通信方式。
3）、智能控制設(shè)備
繼電器控制模塊是自主研發(fā)的一款多功能控制設(shè)備。模塊有四個(gè)控制端口以及兩個(gè)數(shù)值信號(hào)輸入端口，系統(tǒng)通過(guò)RS485的通信方式與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)
4.2.1 系統(tǒng)功能
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)更新較快，這就導(dǎo)致處理海量的傳感器數(shù)據(jù)信息時(shí)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與交換存在技術(shù)難題，僅憑簡(jiǎn)單的硬件疊加已經(jīng)無(wú)法解決，嚴(yán)重阻礙物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。
大數(shù)據(jù)處理信息平臺(tái)，綜合運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)和云存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行專業(yè)化的整合，根據(jù)客戶數(shù)據(jù)的規(guī)模級(jí)別，綜合應(yīng)用主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)和基于No-sql數(shù)據(jù)庫(kù)集群，保證關(guān)系型的數(shù)據(jù)查詢和大規(guī)模傳感器數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)和查詢。并且支持系統(tǒng)后期的橫向拓展，保證系統(tǒng)非斷電下的存儲(chǔ)容量和速度擴(kuò)展。該系統(tǒng)采用開源程序?qū)崿F(xiàn)，沒(méi)有平臺(tái)兼容性問(wèn)題，并且采用集群之后，數(shù)據(jù)處理能力的瓶頸只與機(jī)器本身物理限制有關(guān)。
系統(tǒng)實(shí)際部署運(yùn)行，可以滿足百萬(wàn)次級(jí)的數(shù)據(jù)處理能力，并能提供單次十萬(wàn)級(jí)數(shù)據(jù)記錄獲取能力，完全可以滿足各類相關(guān)的大數(shù)據(jù)處理和挖掘工作。  此外系統(tǒng)提供統(tǒng)一通用的Api接口，支持用戶的二次開發(fā)操作，大大降低用戶的后期開發(fā)和維護(hù)成本。
4.3 智能信息管理系統(tǒng)
4.3.1 系統(tǒng)功能
自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集信息的管理以及可視化，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)三種方式與用戶進(jìn)行交互，如下圖所示：

整個(gè)信息管理系統(tǒng)的與用戶的交互主要通過(guò)大屏展示、電腦端監(jiān)控以及手機(jī)或者手持設(shè)備。具體的方式是用戶通過(guò)網(wǎng)線、WIFI、GPRS等方式，將自己的設(shè)備接入以太網(wǎng)，與遠(yuǎn)端的服務(wù)器進(jìn)行信息通信。智能信息管理系統(tǒng)的功能包括：
1、實(shí)時(shí)的信息顯示：該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的顯示各個(gè)采集點(diǎn)中，傳感器采集來(lái)大棚內(nèi)部的信息參數(shù)。
2、報(bào)警功能：當(dāng)采集器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超出監(jiān)控中心的預(yù)設(shè)值時(shí)，整個(gè)信息管理系統(tǒng)有報(bào)警提示并記錄相關(guān)報(bào)警日志。
3、數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)：監(jiān)控中心人員通過(guò)數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)可以隨時(shí)的監(jiān)控各個(gè)監(jiān)控場(chǎng)地的環(huán)境情況，并可以查看歷史數(shù)據(jù)等等相關(guān)信息。
4、權(quán)限管理：為了保證智能信息管理系統(tǒng)的安全性，整個(gè)系統(tǒng)只有由輸入密碼授權(quán)的人員能夠進(jìn)入。整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸均進(jìn)行過(guò)加密，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?
5、系統(tǒng)穩(wěn)定性：系統(tǒng)框架進(jìn)過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，確保系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率。
五、系統(tǒng)實(shí)施方案
物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)在具體實(shí)施時(shí)，將分為以下三個(gè)部分：
1、基礎(chǔ)設(shè)施部分
基礎(chǔ)設(shè)施包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、天線以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，其中網(wǎng)關(guān)設(shè)備、天線、路由、交換機(jī)等設(shè)備通過(guò)氣象箱布置于較為空曠的區(qū)域以利于數(shù)據(jù)的回傳，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)則安裝于有獨(dú)立IP的服務(wù)器中，可被自動(dòng)控制預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用。正常情況下，整套物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)只需要安裝一套基礎(chǔ)設(shè)施即可。
2、采集設(shè)備部分
采集設(shè)備包含綜合信息采集器、傳感器、攝像頭。正常情況下，每個(gè)采集點(diǎn)將布置一套采集設(shè)備，每個(gè)點(diǎn)位將配備綜合信息采集器，通過(guò)485總線的方式獲取傳感器的數(shù)值。安裝于氣象箱內(nèi)，并使用太陽(yáng)能供電模塊進(jìn)行供電。
3、控制設(shè)備部分
控制設(shè)備部分主要包括繼電器控制器、電磁閥、通風(fēng)風(fēng)扇以及遮陽(yáng)簾布等設(shè)備的安裝。和采集設(shè)備類似，每個(gè)大棚只需要安置一套控制設(shè)備即可，控制器的安裝一般放在配電箱的附近以方便系統(tǒng)的整體的供電。繼電器控制設(shè)備整體安裝在小型電氣柜中，防止外部環(huán)境對(duì)設(shè)備工作的影響?？刂圃O(shè)備端包括：電磁閥、通風(fēng)風(fēng)扇以及遮陽(yáng)簾布安裝在對(duì)應(yīng)的工作地點(diǎn)。

九、企業(yè)文化

東莞市鴻茂物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司成立于2012年，總部設(shè)在東莞市區(qū)，深圳、香港有辦事處，國(guó)內(nèi)多個(gè)一線城市設(shè)有代理商。主要從事物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、智能樓宇、智慧城市、酒店智能控制、公共場(chǎng)所照明控制、景觀照明控制、家居智能控制等硏發(fā)及生產(chǎn)銷售為一體的高新科技公司。有一支軟硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)，產(chǎn)品自主研制、設(shè)計(jì)、開發(fā)，并有商標(biāo)及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、數(shù)項(xiàng)專利及多項(xiàng)認(rèn)證。同時(shí)有獨(dú)立自主的生產(chǎn)廠房基地和熟練的操作技術(shù)人員。

企業(yè)愿景：成為智能化品牌企業(yè)，智能技術(shù)發(fā)展潮流。

企業(yè)使命：打造智能產(chǎn)品，助力中國(guó)成為智能強(qiáng)國(guó)

企業(yè)價(jià)值觀：創(chuàng)新、利他、仁愛(ài)、共贏。

企業(yè)團(tuán)隊(duì)：坦誠(chéng)忠信、盡職盡責(zé)、精誠(chéng)團(tuán)結(jié)、陽(yáng)光熱情。

企業(yè)理念：質(zhì)量是生存的基礎(chǔ)，創(chuàng)新是發(fā)展的根本。

企業(yè)服務(wù)口號(hào)：以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度研發(fā)出質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)呂，以優(yōu)良的產(chǎn)品性能回報(bào)廣大用戶。