收稿日期：2021-03-21
基金项目：福建省属公益类科研院所基本科研专项（2020R1028004）
作者简介：刘君玲（1973-），女，高级实验师，主要从事软件与大数据应用研究，E-mail:124697685@qq 刘君玲.基于物联网的现代农业智慧园管理系统的设计分析［J ］.东南园艺，2021，9（3）：024-028.四甲基环丁烷
LIU Jun-ling.Design and Analysis of Smart Orchard Management System in Modern Agriculture Based on Internet of Things Taking Development of Smart Longan Orchard as an Example ［J ］.Southeast Horticulture ，2021，9（3）：024-028.
我国是一个有着几千年历史的传统农业大国，农业集约化普及率较低、基础设施建设不足，农业生产经营的分散性导致农业经营成本高、整体效率低；同时农民在生产过程中，过度使用农药和化肥，导致土地农药残留严重超标、污染问题加重、农作物的产品质量风险增大。因此，需加快新技术的应用，特别是计算机体系中物联网技术［1-2］，构建一套完整的现代智慧农业管理系统，改善农业经营
模式，提高农业生产效率，为社会提供绿、原生态的农产品，提高农民的创收，提高当地经济效益和社会效益。
农业的信息化、智慧化是国民经济和社会信息化的重要组成部分，是我国农业发展的一个必然阶段，也是实现国民生计的一件大事。现代智慧农业是目前农业发展的新方向，管理的核心是根据农作物的习性、生长状况、病虫害等影响它正常生长的
基于物联网的现代农业智慧园管理系统的设计分析
———以龙眼果园智慧园建设为例
刘君玲
（福建信息职业技术学院，福建福州350000）
液压软管接头摘要：本文通过分析现代农业智慧化发展状况，研究相关的物联网技术背景，提出一个现代农业智慧管理系统的设计方
案，以期在农业智慧管理方面提供可行的依据和技术指导，为农业的现代化发展助力，为提高农业的经济效益和社会效益提供帮助。
关键词：现代智慧农业；创新；发展；高效利用
中图分类号：F323
文献标识码：A
文章编号：2095-5774（2021）03-0024-005
Design and Analysis of Smart Orchard Management System in Modern Agriculture Based on Internet of Things Taking Development of Smart Longan Orchard as an Example
LIU Jun-ling
（Fujian Polytechnic of information technology,Fuzhou,Fujian 350000,China ）
Abstract:In this paper,through analysis of smart development situation of modern agriculture and studies on background in Internet of Things,a design scheme of modern agriculture management system was proposed in order to provide feasible basis and technical guide for smart management of agriculture.It could be helpful in development of agriculture modernization and improving economic and social benefits of agriculture.
Key words:Modern smart agriculture;Innovation;Development;High-efficient utilization
因素，及时调整环境参数，人工智能的管理模式能及时关注作物的生长的每一个阶段，以最少的投入 获得最高的经济收益。这种智慧管理模式彻底改变了传统农业完全依靠环境天然因素，调整了农业的产业结构，大大改善了农产品的品质，确保农产品的总产量，同时可高效地利用各种农业资源，为农民增收，也为当地农业创造可观的经济效益和社会效益。
农业科技创新，要以产业需求为导向，与农民需求相结合，紧密结合生产实际，实现农业产业和科技创新的有效“联姻”。
本文以《天桂（福建）食品有限公司现代农业智慧园》为例，为振兴莆田桂圆产业，与天桂桂圆产业园联合，对现代智慧农业的管理系统进行了研究与设计，于莆田以华亭为核心地带建设直控龙眼基地，精细化规划及运作基地100hm2，带动周边农户333hm2，辐射华亭镇1333hm2。
天桂旗下桂圆产品系列，涵盖莆田古法桂圆干、龙眼鲜果，建设高质量营销体系，销售渠道线上线下全面覆盖辐射全国，重塑“莆田桂圆甲天下”之美誉。本系统主要对现代农业的发展状况及智慧农业的技术支撑条件进行分析，以期在智慧农业的科技应用、创新发展、高效利用农业资源、提高农业经济效益和社会效益方面提供参考依据和现实指导。
1现代智慧农业的发展状况
2014年提出的“智慧农业”概念，经历了几年的发展，目前我国的农业在智能管理方面仍然存在一些问
题：智慧农业的综合专业人才严重不足；信息技术的资源集成效率不高，信息安全存在各种隐患；农业科研经费不足，农业推广体系能力不足，科研系统不完善。同时我国农业的资源利用率不高，现代农业基础设施严重缺乏。
我国是一个农业大国，在全国范围内广泛种植农作物，根据国家统计局数据显示，截止到2019年我国农作物总播种面积为165930.66千hm2。在农作物的种植过程中，病虫害防治的技术与水平将严重影响农作物的产量和质量。如果在农作物生长过程中出现病虫害时，能够通过农业智慧园建设农作物无线远程监控系统，及时采集病虫害的信息并传递给相关的病虫害专家，及时给出诊断措施和处理方法，对于农业的生产具有重要的指导意义。
2技术背景
计算机科学是研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科。物联网技术是指通过信息传感设备、识别器和网络，按照约定的协议，将各种物理对象与网络连接起来，通过信息传播媒介实现物体之间的信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制功能的信息技术。物联网的核心技术主要有：传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术、智能技术、纳米技术。物联网体系结构分为3层，负责采集基础数据的感知层，形成系统感知的网络层，将物联网技术与行业信息有机结合，实施智能化管理方案的应用层。
目前物联网的技术在智慧农业、医疗、安防、智能城市、智慧交通、污水处理、电力系统、供水系统等方面得到很好的应用，在国家大力支持开展物联网技术创新与应用的大时代背景下，物联网技术在智慧农业中的应用将大有可为。
3智慧园整体设计方案
现代农业智慧园物联网平台指挥中心由GIS地图、放心农场、消息服务、智能预警、环境监测、实时天气、实时监测和监测数据等8个子模块组成，将各类数据以实时、统计2种形式展示在用户指挥中心大屏幕上。农业智慧园以大数据的特点——
—精准收集和展示各类数据、精确应用各类数据为基准，清晰、完整地展示数据和提供数据应用基础，为管理决策提供科学依据。
3.1物联网可视化管理系统
包覆胶水智慧园可视化管理系统依托可视化大屏、空间地理信息技术，提高企业对生产过程监控能力，实
时监测企业设施、环境、人员、物资、产品等对象，实现定时、定量、定位等可视化，提高企业的运行能力，为企业的科学管理和指挥决策提供依据。
应用以网络地图和地理信息系统空间可视化技术，结合多源数据可视化分析方法，直观展示龙眼生产园区布局、经营信息、生产信息、物联网数据、产品信息与企业宣传视频、VR等信息。主要实现企业基础数据展示、生产设施布局管理、环境监测动态展示、生产过程信息，建立以多源异构数据采集、处理、显示、管理、分析、维护的动态数据管理与分析的可视化展示。 3.2智能化生产管理系统
3.2.1智能环境监控系统
通过在园区设置的监控设备，远程获取实时龙眼生产园区中龙眼生长环境中的土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等相关环境参数，将采集到的数据存储在相应的数据库中，并利用大数据分析技术，进行智能分析，可视化呈现龙眼生产过程中的环境因素走势，通过建立数据思维模型，对龙眼的未来生产进行预测和推测，并对异常情况和病虫害进行实时告警；同时，依托系统功能设计的模块，与园区配套的系统控制设备互连，实现对龙眼园区的智能化监测管理（图1）。
（1）系统应用范围
①果园环境智能监控
远程实时提取龙眼结果树生长有关的环境数据，通过抽取、清洗和集成，结合数据挖掘和统计，可视
化呈现龙眼结果树的生长环境因素走势，实时识别环境异常参数并通过平台预警。
②园区环境气象站
通过园区内的气象监
测设备（图2），实时采集
龙眼园区的环境和气象信
息，通过分析数据和数据
模型，识别环境和气象异
常，并将分析结果及时反
馈给系统中的专家系统，
及时为园区的管理人员提
供病虫害防治解决办法和
特殊天气预警提示。
③加工车间环境监控
在桂圆生产加工车间，通过环境传感器、摄像头采集加工过程的实时数据，并实时传送至监控系统大屏幕上，实现加工环境的透明化和信息化。
（2）系统架构图（图3）
（3）系统流程
图1环境监控系统图2
园区气象台图3
系统架构
upd图4
系统流程
系统（图4）功能描述。
①园区管理人员可通过PC 端或移动端远程查
看园区内的实时环境数据，包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等。
②对于环境信息异常报警的提醒，管理人员
可根据信息等级进行现场处理报警，或者通过专家系统远程指导处理病虫害等疑难问题，实现远程实时监控环境数据。
③园区工作人员可以直观查看环境数据的实
时曲线图，及时掌握龙眼的生长环境。
④通过园区的视频监控，采集到的视频影像，
上传至系统的展示区，管理人员和消费者匀可以实时了解龙眼的生产状况。
（4）智能报警
如图5所示，系统模块中的智能报警功能，通过园区内的监控点采集到的数据，包括园区的环境信息、设备的使用情况、仓库的设备运作情况，并根据设置的不同参数阀值，将相关的信息通过短信和消息的方式及时发送给园区的管理人员，实现高效、实时处理环境及相关设备问题，保证管理系统的正常、稳定运行。
（5）历史数据分析
系统中支持对数据以列表和图表的方式展示，以直观的方式展现园区的历史数据走势（图6）。
（6）手机客户端
管理人员通过智能环境远程监控系统中的手机客户端（图7），随时随地查看自己负责监控点的环境参数、现场环境设备和接收查看园区的环境报警信息。
3.3视频监控系统
3.3.1智能环境监控系统集成
本系统（图8）可以兼容市面上绝大多数标准的网络摄像头，实现对园区内的龙眼生长视频影像的实时浏览。
3.3.2苗情、灾情分析
系统可以与安防系统集成，实时查看龙眼的生长状况、病虫害情况及天气信息，并截图保存在数据库中，为后期的数据分析提供依据。
图5
报警监控界面
图6
环境数据走势分析界面图7
手机端主要界面
图8
智能环境监控系统集成
图9苗情、隔膜胶水
灾情分析
3.3.3与安防系统的集成
系统通过本身视频监控和专业的报警摄像头，捕捉园区内不被授权的运行行为，既可以与安防系统集成，也可以连接诸如光栅报警器等边界报警设备，将报警信息及时发送给园区管理人员，以保证无人值守时间段内的财产安全。
3.4高效节水灌溉系统3.
4.1灌溉控制系统
自动控制系统由智能自动控制系统、电磁阀门组成，可根据龙眼生长过程中，对水和肥料的需求参数，预先编制控制程序，自动启闭控制灌溉和施肥。
3.4.2智能水肥一体化
桂圆产业园区配置物联网灌溉施肥机，并将功能模块嵌入到智能管理系统中，使它能够完全接收园区内各智能终端发送来的操作指令，在园区内进行自动灌溉。物联网灌溉施肥机本身配备操作箱，既可进行人工灌溉，也能够设置从灌溉到自动开始施肥的时间，保证园区内的龙眼都可以在管道全部出水且土壤充分湿润的条件下再开始施肥。
物联网灌溉施肥机适用于滴灌、喷灌，微喷灌
等所有灌溉方式，本系统可以根据园区内的不同坡度和高度来进行选择，以满足园区内所有龙眼树的自动灌溉和施肥。
3.5AI 视觉病虫害监测防控系统
本系统的病虫害监测防控系统，能根据园区内的监控设备获取龙眼树的病虫图片和视频信息，并上传至系统控制中心，病虫害专家系统通过对采集的数据进行识别、分析，作出相应的指导，工作人员可根据专家系统的指导意见进行现场处理，同时可实现园区内不同地点的病虫情况的动态展示。
3.6公共信息服务平台
企业农业公共信息服务覆盖率100%，通过建设安全可追溯监管、电子商务平台，全方位提供企
业农业生产销售过程的信息，实现农业公共信息服务的全覆盖。
3.6.1企业门户网站
王若威建立公司企业门户网站，通过网站向公众提供公司公共信息服务，也宣传公司种植生产成果，让公众更放心。
3.6.2企业
在平台，建立一个，便于消费者的查询，接受消费者的监督。
4结束语
构建智慧农业管理系统，根据自然生态环境，改进农作物的生长环境，通过物联网与大数据相关技术，实时监控、传递、存储农作物的生产、加工、流通等数据，为农产品的质量把关，同时助力乡村振兴，为实现农业绿可持续发展提供技术支撑。
图10
安防系统的集成
参考文献：
［1］王杰华，洪丽芳，许锦丽，刘晓彬，杨烈君.基于物联网的智慧农业管理系统设计［J ］.湖北农业科学,2021,60（10）:133-136．［2］许克，任玉璇，牛芗洁.基于物联网的智慧农业信息采集系统研究［J ］.现代农业科技,2021（12）:258-259,266.
（责任编辑：李婷）
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