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第一章 项目背景

1.1 项目地概况

  昌都属高原亚温带亚湿润气候。夏季气候温和湿润,冬季气候干冷,年温差小,日温差大。年平均日照数为2100-2700小时,年无霜期46-162天,年降水量为477.7毫米,集中在5-9月,常见的自然灾害有霜冻、雪灾、冰雹。

昌都的气候以寒冷为基本特点。由于受南北平行峡谷及中低纬度地理位置等因素的影响,具有垂直分布明显和区域性差异大的特点。日照充足,太阳辐射强;日温差大,年温差小;降雨集中,季节分布不均,蒸发量大,相对温度小。昌都山脉河流的南北纵向排列有利于暖湿气流的南北输送,峡谷高差悬殊,气候垂直变化大于水平变化。

昌都平均海拔在3500米以上,空气稀薄,年平均气压和每立方空气中含氧量仅有平原地区的2/3。日温差大,年温差小,气温偏低。昌都各地年平均气温为2.4℃-12.6℃。降雨集中,季节分布不均。5-9月的降水量在182.3-538.2毫米之间,占全年降雨量的 77.9%-95.8%。10月份至次年的5月份水量为19.6-102.6毫米,仅占全年降水量的4.3%-21.2%。蒸发量大,相对湿度小。各地的年蒸发量在1325.3-2617.2毫米之间。

1.2 项目地规划

  本项目B区用地红线面积约23亩,根据地块时间状况进行规划布局,规划设计内容,连栋玻璃温室1栋,日光温室6栋,地源热泵系统1项,停车位15个,道理系统,绿化系统等。具体方案如下图所示:

 

1.3 设计目的

  充分应用现代信息技术成果,集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术(遥感技术(Remote sensing,RS)、地理信息系统(Geography information systems,GIS)和全球定位系统(Global positioning systems,GPS)的统称)、无线通信技术及专家智慧与知识,实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。

   世通贝尔温室种植监控系统以先进的传感器、物联网、云计算、大数据以及互联网等信息技术为基础,通过对监测区域的土壤资源、水资源、气候信息及农情信息(苗情、墒情、虫情、灾情)等进行统一化监控与管理,构建以标准体系、评价体系、预警体系和科学指导体系为主的网络化、一体化监管平台。真正做到了温室种植长期监测、及时预警、信息共享、远程控制,最终实现改善产量与品质、节水节肥、绿色种植的目的。

 世通贝尔温室种植监控系统可以将各相对孤立的信息节点进行连通,从而达到信息的上传下达,政府部门可实现以市、县、乡、村、场为基点的信息统一管理与分析,为政府部门宏观决策提供数据支持。

第二章 系统总体设计

2.1 技术特点

   世通贝尔智能终端设备与标准化生产管理深度整合:智能终端设备成功的核心在于基于物联网的精准、完备的数据采集,而所有数据采集的关键环节包括土壤PH值、光照、风向、降雨等等,所有数据信息都贯穿于标准化生产管理之中。可以根据时间或者现场 条件驱动预设任务,一系列相关任务最后形成标准化生产流程,让工作人员能够通过手机就能够实时地了解目前产品生长情况和当天应该完成的事情,从而实现现代农业生产管理。通过智能分析系统将智能传感器设备收集的历史数据、标准化生产管理系统所指 导的任务情况和农产品物流运输销售信息进一步处理、整合、挖掘,最终反馈到生产环节指导现代农业的生产,进一步地提高现代农业的生产效率。

   让计算资源像水资源一样为用户提供服务:利用云计算技术,平台统一采用软件即服务模式(SaaS)运营,数据集中到公有云数据中心统一处理,世通贝尔建立数据中心为农业云平台提供后台数据服务,通过虚拟化技术,为海量数据的多路存储与并发查询提 供基 础设施服务;不但可以大幅度减少前期硬件投入,更能有效降低后期系统运维难度、能源消耗与人力成本。用户生产现场无需部署任何电脑设备;同时结合按需付费模式,让农业工作者使用系统就像使用水电一样方便。 创新采用“企业服务总线”与“移动互联 网”技术搭建信息共享平台:目前,计算、信息和电信系统现在可支持各种仪器仪表、监测和分析的成本以及大幅下降,从而能更大规模配备并农业生产过程中的各项指标。

2.2 设计原则

  根据系统建设标准及业务需求,总体框架以高内聚,低耦合为指导思想,以前瞻性原则、实用性原则、安全性原则、扩展性和开放性为设计原则。保证系统的先进性,伸缩性。

1、技术先进性 设计过程中,关注技术框架的同时,更注重业务的抽象和提炼。系统设计不仅要完成现有的、已知的业务需求,而且要能够横向和纵向的扩展,横向可扩展其他传感控制设备,纵向可满足各层级使用者不同的业务需求。各种设备均采用技术成熟 稳定且具备先进设计理念的产品,系统在建成后能通过平滑升级保持其先进性,延长生命周期。

2、高可靠性

系统软硬件均具备极高的可靠性。硬件采用云计算方案,软件采用模块化、分层隔离及负载均衡的设计思想,充分保障系统的高可靠性。

3、高安全性

解决方案从主机、数据及网络等多方面采取相应措施,确保系统的高安全性。系统以“安全第一,保密为准,机制保证”为安全保密原则,系统遵循国家和行业安全标准和管理规范,通过服务安全认证,客户许可认证,用户权限认证,结合日志审计,确保系统安全稳定可靠。  

4、高可用性

系统提供基于PC电脑的客户端及智能手机的Android、ISO原生移动客户端。具有良好的交互性、易用性,切合农业生产的时效性,简单易懂,方便农业生产人员使用,且操作简便。通过系统的报表功能,方便研究人员 提取、分析数据,为增收改良提供有力的数据 依据。具有高效的软硬件使用效率,关键设备均达到硬件配置最高的使用率,同时采用优化的流程设计确保系统的高效率。

易维护性

第三章 STONBEL智能管理系统

   运用云计算、大数据库融合分析、电子信息技术、无线传感技术、视频技术与远程数据采集技术,完成多点采集,统一汇聚的物联网数据分析与作物生长曲线的模型计算,对作物生产过程精细化管理、环境信息监测与智能控制、视频监控等工作。

   本系统应用物联网技术,对全区环境进行全面感知,对接入系统的数据统筹管理,可通过手机、平板、计算机实时获取来个各区域各生产形态的实时数据,在云业务管理平台上,通过农产品生长环境模型数据分析,远程自动或自动控制各执行机构,为保证优质,高效、生态、安全的生产创造条件,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。

3.1系统总体架构

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1、设备层:主要指保障上层系正常运行的硬件设备、运行于硬件上的基础系统和传输网络等。包括前端传感设备、自动化控制设备、视频监控设备、传输网络等。

2、数据层:主要是为上层系统提供数据支持,包括地理信息数据库、农作物生长数据库、农业种植业务库、市场信息数据库、环境信息数据库等与农业生产、管理、销售有关的数据。

3、支撑层:支撑层负责为应用系统的运行提供技术支撑服务,并将这些服务能力依据不同功能划分,以松散耦合的形式组织成各类基础服务。这些基础服务在SOA的总体架构内互相提供服务和数据,构成了上层应用系统所需要的底层应用支撑。

4、应用系统层建设:包含用于支持不同权限管理者和用户的子系统:即基于物联网与大数据应用的精准农业生产管控系统、基于对接物联网标识的农产品生产可追溯管理子系统、政府信息门户管理子系统、农品电商子系统等待。

5、保障体系:用于保障所有接入平台的农业企业传感设备、网络设备、通信设备的稳定安全运行。

第四章 技术方案

4.1 管理区多媒体系统

   西藏昌都市边坝县现代温室农业园区(B区),面积23亩地,具体地块规划布局见设计图,现拟在园区建设一个独立的空间,作为可视化智能管理调度中心。

   控制中心系统由液晶拼接大屏幕显示系统、多媒体会议系统、、扩声系统、中控系统、等几个系统组成,大屏主要呈现监控功能系统、监测功能系统、实时图像与视频监控功能等。

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4.1.1大屏幕系统

大屏幕组合规模:3行4列55英寸LCD拼接单元

单屏尺寸:1215.6mm(宽)×686.4mm(高)×110mm(厚度)

LCD液晶拼接大屏幕组合尺寸:(1215.6mm×4) ×(686.4mm ×3)=4854.4mm*2059.2mm

1、大屏功能描述

大屏系统的重要功能,涉及到中心各功能模块的调用控制等方面。我们的集成功能表现在以下几方面:

各种信号的集成:对各种视频、计算机、网络等信号的无缝接入能力。其中计算机和网络有可包含WINDOWS和UNIX等操作平台下的计算机或工作站信号。

各种硬件的集成:在硬件方面,已经集成了对诸如DEREK、MAX1000、PELCO、AD、EXTRON、VTECH、利国等视频矩阵/RGB矩阵的操作控制;也集成了对MITSUBISHI、DELTA、STB、SIM2、CLARITY、日立等拼接机的操作控制,能极其容易的操纵外部视频矩       阵和RGB矩阵,以及直接控制大屏拼接机和远端摄像机等

各种应用系统的集成:对可能会涉及到的各种应用系统,比如CCTV监控系统、GPS定位系统、GIS地理信息系统、110/122/119接处警系统等等,我们都能提供很好地集成控制措施。

对各种信号的显示,包括对视频、计算机、网络等模拟和数字的各种信号、源于各种应用系统的信号,都能进行接入显示。

对信号的显示方式必须多样性。要求信号能进行跨屏显示、共屏显示、叠加显示、任意缩放、任意移动、全屏漫游、预案显示等显示功能。

2、大屏系统连接图

 

4.1.2 扩音系统

  现场设4只15”全频音箱, 6只12”辅助音箱, ,由2台功放驱动,一对监听音箱,配备2编组,3辅助的12路调音台一台,周边处理设备包括2台均衡、1台压限器、1台参量均衡移频反馈抑制器。其中参量均衡移频反馈抑制器、两编组三辅助调音台与上述智能视像跟踪型       会议系统三者配合使用,麦克风的拾音距离可达450-500mm而无啸叫,同时也有效解决召开远程视频会议时经常出现的声反馈引起的啸叫问题。配备DVD硬盘录像机一台,可现场录像(格式为DVD),可播放DVD、VCD、CD。

4.1.3 中央集中控制系统

  功能包括3X4 55"大屏拼接及壁挂液晶电视开关,液晶显示屏的升降,电脑、会议跟踪摄像机、DVD等VGA/AV信号路由切换(信号源均可切换到任一终端(3X4 55"大屏拼接或液晶电视),任一终端也可选择任一信号源进行显示,任一终端在同一时间里的显示信号       可以是相同的,也可以是部分相同,或各不相同。),系统开启及关闭,灯光开关及调光控制、音量控制。使用者只需轻触无线ipad触摸屏上的界面便可轻松实现以上控制。


4.2 数据采集技术方案

1、不同农作物对包括水、温度、湿度、光照度、二氧化碳、土壤氨氮含量、土壤内外菌群等环境参数需求不同,所以,建立适用于特定区域的差异化农作物环境管理方案,将有效提高各品种的种植成功率,将为农作物的种植环境提供解决方案的依据。

 

露天数据采集

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室内数据采集


 


叶面温度测量


2、病害防治

孢子捕捉:监测随空气流动、传染的病害病原菌孢子及花粉尘粒,将提供有效的监测数据,监测病害孢子存量及其扩散动态,为预测和预防病害流行、传染提供可靠数据。

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3、气象数据监测

以园区域为背景的小气候监测系统对减轻自然环境影响,保障果树产量及果实质量方面起到关键作用。

气候特征的记录、分析,为下一批次的种植提供数据依据及预警。

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4.3 移动APP控制系统

  可移动终端的实景可视(手机、pad),随时随地实时管理和移动展示地块状态,设施农业是采用人工干预的方法打造农作物最适宜生长的环境。

  其技术体现在自动灌溉、自动补光、自动降温、自动遮阳/透光、自动施肥、自动增氧等。控制策略遵循各农作物的生命周期参数。

显著特征是:按照时间调整策略。

  世通贝尔移动APP以USDC编解码技术为核心,将视频流媒体文件低损高倍压缩,原图像分辨率越高,压缩比越高的平台。

打破了传统安防监控视频传输领域中“带宽与清晰度对等”的常规认识,使高清视讯在带宽极低或移动数据流量套餐很少的网络环境下,在手机、平板、PC端等移动终端设备上随时随地的应用成为可能,填补技术领域空白。



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