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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)是通過射頻識別(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，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是"物物相 連的互聯(lián)網(wǎng)"。
我國人口占世界總?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越突出。特別是我國加入世貿(mào)組織后,國外價格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷地流入我國,這對我國的農(nóng)產(chǎn)品市場構(gòu)成極大威脅。因此,如何提高我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,如何對大面積土地的規(guī)?；N實施信息技術(shù)指導(dǎo)下科學(xué)的精確管理,是一個既前沿又當(dāng)務(wù)之急的科研課題。而現(xiàn)實情況是，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單機械。在現(xiàn)實中主要存在的問題是：
1、農(nóng)業(yè)科技含量、裝備水平相對滯后。
2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測算，我國每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問題困擾著不少鄉(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 緩慢，農(nóng)業(yè)得不到很好的發(fā)展，這從而又反過來阻礙了農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步以及生產(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、資源嚴重不足且利用率低、環(huán)境污染等問題而不能適應(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，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用越來越廣泛，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本身的優(yōu)點，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)也開始邁入了自動化以及信息化發(fā)展的時代。

三、系統(tǒng)簡介
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)合先進的網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)以及軟件技術(shù)。該系統(tǒng)可以實時遠程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動控制溫室濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補光等控制設(shè)備。 同時，用戶通過該系統(tǒng)可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向監(jiān)管者推送實時監(jiān)測信息、報警信息、實現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠程管理，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)境最適宜作物生長實現(xiàn)精細化的管理，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
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，對應(yīng)實際中的系統(tǒng)分為信息采集控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲服務(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，整個物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)分為三個小系統(tǒng)。各個系統(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外部接入的各種傳感設(shè)備，定時的測量大棚內(nèi)部的各個信息參數(shù)并將數(shù)據(jù)通過有線或者無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器以及網(wǎng)關(guān)設(shè)備。無線繼電器控制器接收到測量的環(huán)境信息后，通過內(nèi)部的系統(tǒng)分析，開始調(diào)用外部設(shè)備對大棚內(nèi)部的環(huán)境信息進行調(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)進行打包，并依照設(shè)計需求將數(shù)據(jù)通過對應(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)測主要包括六項：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度傳感器，所有的傳感器檢測到的數(shù)值通過轉(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485通信接口接收RS485集線器發(fā)送過來的數(shù)字信號。綜合信息采集器通過外接攝像頭獲取采集大棚的圖片信息，實現(xiàn)整個采集點的全程監(jiān)控的功能。綜合信息采集器將收到的各中數(shù)據(jù)信息打包通過有線或者無線的方式發(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)場的環(huán)境選擇。
網(wǎng)關(guān)
外接各種通信模塊，實現(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。模塊有四個控制端口以及兩個數(shù)值信號輸入端口，系統(tǒng)通過RS485的通信方式與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。
4.2 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)系統(tǒng)
4.2.1 系統(tǒng)功能
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用項目的特點是數(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，數(shù)據(jù)的存儲與交換存在技術(shù)難題，僅憑簡單的硬件疊加已經(jīng)無法解決，嚴重阻礙物聯(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，綜合運用現(xiàn)有技術(shù)和云存儲的優(yōu)點，并進行專業(yè)化的整合，根據(jù)客戶數(shù)據(jù)的規(guī)模級別，綜合應(yīng)用主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)和基于No-sql數(shù)據(jù)庫集群，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)非斷電下的存儲容量和速度擴展。該系統(tǒng)采用開源程序?qū)崿F(xiàn)，沒有平臺兼容性問題，并且采用集群之后，數(shù)據(jù)處理能力的瓶頸只與機器本身物理限制有關(guān)。
系統(tǒng)實際部署運行，可以滿足百萬次級的數(shù)據(jù)處理能力，并能提供單次十萬級數(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)和維護成本。
4.3 智能信息管理系統(tǒng)
4.3.1 系統(tǒng)功能
自動化信息管理系統(tǒng)主要負責(zé)采集信息的管理以及可視化，整個系統(tǒng)通過三種方式與用戶進行交互，如下圖所示：

整個信息管理系統(tǒng)的與用戶的交互主要通過大屏展示、電腦端監(jiān)控以及手機或者手持設(shè)備。具體的方式是用戶通過網(wǎng)線、WIFI、GPRS等方式，將自己的設(shè)備接入以太網(wǎng)，與遠端的服務(wù)器進行信息通信。智能信息管理系統(tǒng)的功能包括：
1、實時的信息顯示：該系統(tǒng)能夠?qū)崟r的顯示各個采集點中，傳感器采集來大棚內(nèi)部的信息參數(shù)。
2、報警功能：當(dāng)采集器檢測到的數(shù)據(jù)超出監(jiān)控中心的預(yù)設(shè)值時，整個信息管理系統(tǒng)有報警提示并記錄相關(guān)報警日志。
3、數(shù)據(jù)信息管理平臺：監(jiān)控中心人員通過數(shù)據(jù)信息管理平臺可以隨時的監(jiān)控各個監(jiān)控場地的環(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，整個系統(tǒng)只有由輸入密碼授權(quán)的人員能夠進入。整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸均進行過加密，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?
5、系統(tǒng)穩(wěn)定性：系統(tǒng)框架進過系統(tǒng)的設(shè)計和測試，確保系統(tǒng)實際運行的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率。
五、系統(tǒng)實施方案
物聯(lián)網(wǎng)智能大棚系統(tǒng)在具體實施時，將分為以下三個部分：
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)存儲平臺，其中網(wǎng)關(guān)設(shè)備、天線、路由、交換機等設(shè)備通過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)存儲平臺則安裝于有獨立IP的服務(wù)器中，可被自動控制預(yù)警系統(tǒng)進行數(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，每個采集點將布置一套采集設(shè)備，每個點位將配備綜合信息采集器，通過485總線的方式獲取傳感器的數(shù)值。安裝于氣象箱內(nèi)，并使用太陽能供電模塊進行供電。
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)扇以及遮陽簾布等設(shè)備的安裝。和采集設(shè)備類似，每個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)扇以及遮陽簾布安裝在對應(yīng)的工作地點。

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，國內(nèi)多個一線城市設(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)團隊，產(chǎn)品自主研制、設(shè)計、開發(fā)，并有商標(biāo)及自主知識產(chǎn)權(quán)、數(shù)項專利及多項認證。同時有獨立自主的生產(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，助力中國成為智能強國

企業(yè)價值觀：創(chuàng)新、利他、仁愛、共贏。

企業(yè)團隊：坦誠忠信、盡職盡責(zé)、精誠團結(jié)、陽光熱情。

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：以嚴謹?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)品性能回報廣大用戶。