一、系統簡介

“智慧綠態農業/花卉大棚環境云監測物聯網系統”是一套基于modbus/bacnet協議及lora無線通訊系統平臺，實現農業生產的智能化及綠色生態管理。

圖1 智慧綠態農業物聯網系統示意圖

該系統利用多種類型的傳感器、自動化控制設備、多功能采集節點，以及無線組網系列設備等組建農業智能化生產與監測專用的無線傳感網, 對農業生產環節的空氣溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等信息進行采集，并傳輸到云數據管理中心，通過特定的算法建立云數據庫，并為農業管理部門及農戶提供生產管理依據。

此外，農戶可在自己的管理權限范圍內，對農業生產現場（如農業大棚、大田、水產品養殖場等）進行實時監測、設備遠程控制、節能管理以及化肥等化學產品的使用管理，在保證農業生產的同時，實現農業生產的智能化管理，降低農業生產對自然環境的影響，實現農業生產過程的綠色生態管理。

目前，由于人們普遍認為農業本身就是綠色的，所以絕大多數智能農業的項目普遍關注農業生產的智能化，而很少關心農業生產對生態環境的影響。

圖2 智能綠態農業大棚物聯網系統應用示范示意圖

事實上，雖然農業本身是綠色的，但農業生產并不是綠色的，農業生產中使用的化肥、農藥以及農機設備均會對自然環境造成影響。因此，“智慧綠態農業/花卉大棚環境云監測物聯網系統”在設計思想上，與現有的智能農業物聯網系統不同，該系統在實現農業智能化生產的同時，還盡量降低農業生產對環境的影響。

圖3 系統界面示意圖

通過物聯網技術、云計算技術提高我國農業生產的管理水平，推動我國綠色生態農業的發展，提高我國農業的智能化、綠色生產水平，實現農業生產的智能化及綠色生產管理。

北京創羿興晟科技公司研發了多款lora產品，例終端節點CY-LRB-102、終端節點CY-LRB-101、lora控制終端CY-LRW-102、lora檢測終端CY-LRW-101等產品型號，還有多款產品正在研發中，將窄帶物聯網技術充分應用于現代農業中，打造智能農業系統。

二、系統構成

1、物聯網通訊的基礎技術：物聯網核心底層modbus/bacnet的通訊協議

2、傳感數據采集及農用設備控制系統：包括空氣溫濕度、光照度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等多種無線傳感監測設備，以及節能灌溉水閥、自動施肥設備、自動噴淋設備、能耗管理設備等多種遠程自動控制設備；

3、無線傳感網網絡組網傳輸系統：包括lora控制終端CY-LRB-102、lora檢測終端CY-LRB-101；

4、無線云傳感網通訊管理云平臺及客戶端通訊管理軟件：無線云傳感網服務器端通訊管理軟件和客戶端通訊管理軟件，實現無線傳感網采集節點的信息與云數據管理平臺的對接。

圖4 智慧綠態農業物聯網系統結構圖

5、無線云傳感網數據管理云平臺：實現農業生產現場信息的實施監測、農作物或養殖產品的生命狀態分析、歷史記錄信息查詢、異常狀態報警，以及農機設備的遠程控制、工作狀態監測、故障分析報警等。

6、農業專家系統：運用人工智能的專家系統技術，并集成了地理信息系統、信息網絡、智能計算、機器學習、知識發現、優化模擬、虛擬現實等多方面高新技術，匯集農業領域知識、模型和專家經驗等，采用合宜的知識表示技術和推理策略，運用多媒體技術并能以信息網絡為載體，向農業生產管理提供咨詢服務。

7、綠態農業管理系統：依據農業生產現場監測數據及農業專家系統的決策，在保證農作物或養殖產品正常生產的環境下，對農業生產現場的施肥、飼料添加、農藥噴淋、農機設備的能耗等進行精細化管理，降低有害物質對自然環境的影響，同時減低整個系統的能量消耗。

三、數據傳輸

在農業大棚中安裝光照傳感器、CO2傳感器、溫濕度傳感器來監測大棚中的環境狀況，安裝土壤溫濕度傳感器、PH值傳感器來監測大棚中的土壤狀況，連接有基于modbus/bacnet協議的終端節點CY-LRB-102可以將傳感器采集信息匯集至LoRa網關。

LoRa網關匯集的信息通過處理器處理與云服務中心建立通信，當采集的數據出現異常時，系統會啟動智能控制系統。如當光照值不夠時，系統自動打開卷簾機和開窗，當環境溫度過高時，系統自動啟動通風設備；當土壤濕度不夠時系統自動啟動噴灌設備。數據具體傳輸圖如下：

圖5?數據傳輸示意圖

四、系統技術優勢

1、物聯網通訊的基礎技術：物聯網核心底層modbus/bacnet的通訊協議；

2、支持單個、分組、廣播級無線智能控制；

3、支持多級自動中繼組網；

4、支持動態組網，多級路由；

5、支持現場數據采集；

6、系統采用針對“智慧綠態農業物聯網系統”無線采集節點多的特殊情況，采用專利防碰撞算法，可以保證數百個目標同時快速100%可靠讀取，可以滿足各種應用場景下的苛刻要求；

7、系統采用按需工作方式，沒有信息外泄與監聽的可能；

8、采用數據認證來實現數據的完整性；

9、采用消息認證，確保數據的正確性；

10、采用了廣播指令加系統修正的方式確保時鐘同步；

11、準確可靠的農業專家系統，確保農作物或養殖產品處于優良成長狀態，可提高產出率；

12、專業的農業專家提供診斷服務，當農作物或養殖產品存在潛在的病態時，農業專家和系統會第一時間通知農戶采取適當的預防措施；

13、完善的自診斷體系，當任何作物、養殖產品或農機設備發生異常時，系統會及時通知農戶及相關農業專家；

14、 綠態節能管理，可使農業生產對自然環境的影響達到最小。