一、研究的背景和意义

    物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信（M2M:Machine to Machine）。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
    基于物联网技术的精确农业（Precision Agriculture ） 是当今世界农业发展的新潮流。传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题，资源严重不足且普遍浪费，环境污染，产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，而精确农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，精确农业与传统农业相比的特点是以技术和科学管理换取对资源的节约。它是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以*少的或*节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。
    在实现精确农业的道路上，现有的基于有线的智能农业系统依然存在着诸多问题，随着物联网技术的发展，基于无线传感网的物联网精确农业系统将精确农业从概念化转化为产业化，无线网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好，而且功率谱密度低。利用上述特点，可组建针对农田信息采集和管理的目的无线网络，实现农田信息的无线、实时传输。同时，可以给用户提供更多的决策信息和技术支持，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询、实现整个系统的远程管理。
    综上所述，智能精确农业取代传统农业是农业发展的必然，更是符合我国国情的选择，智能精确农业可以促进农业发展方式的转变，可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标，不但可以限度提高农业现实生产力，而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。

二、方案原理
    物联网精细农业自控系统主要通过温度传感器、土壤传感器、湿度传感器和温控仪、湿控仪、空气测试仪、自动喷灌系统相连接，通过WIFI设备服务器与远端天线矩阵通讯，再通过飞瑞敖第三代光载无线交换机，将温度、湿度、土壤干燥度等数据实时地送到远程智能系统，再将数据通过手机或手持终端发送给农业人员、农业专家、给农业专家的远程指导、方案决策提供数据依据。
 

2.1 网络拓扑图
 

 

    如图示，根据设施农业大棚区域分布广（20亩）、及视频和传感数据采集现场相对比较复杂、综合布线难度大等特点，在数据采集方式上不同于传统的有线工业自动化总线方式，考虑光载无线交换机的覆盖区域广、信号相对稳定，我们选用工业总线和无线网络技术相结合方式，实现分片采集、广域传输。

 

2.2 系统结构

图2.3

    物联网中的“物”包括4种：农田（棉田、麦田与玉米地）现场视频实时画面、传感器网络、数据管理终端和智能手机．构建物联网的目的是将这4种“物”连接起来，使农田能够成为网络中的一个可观测终端，在此一共包括3个层面的连接：感知层、传输层、应用层。
    其中，网络层我们推荐广州市飞瑞敖电子科技有限公司的第三代光载无线交换机。光载无线（Radio-over-Fiber, ROF）技术充分利用光纤高带宽、低损耗的特点，大大拓展无线信号的传输距离，简化远端基站结构，降低系统传输成本并提高系统传输性能、频谱效率、覆盖区域和灵活性，实现超宽带无线接入与光传输技术的融合。由于该技术具有超宽带有线传输与灵活无线接入的突出优势，将成为未来移动通信、超宽带无线接入以及无线传感网络的重要技术支撑。
 

2.3项目建设原则

    统筹规划、标准统一、保证安全、经济实效、适度前瞻。系统建设和系统设计必须遵循以下原则：
  充分利用现有的资源
    充分利用现有计算机、网络、信息的资源，避免重复建设。
  性与发展性
    采用计算机系统和光载无线技术进行系统设计，既要保证当前系统运行的高可靠性，又要能适应未来技术发展的需要。
  实用性与经济性
在系统设计中，不仅要考虑到目前各种业务的实际需求，更充分考虑到将来业务种类增长的需求，从实用性出发，解决实际问题。
  标准化与开放性
采用符合、国家标准的软件和硬件设备，遵循有关技术规范体制，使系统具有灵活的互联能力。
  可靠性与安全性
选用可靠的产品与技术，在系统出现异常时，具有应变能力和容错能力，确保系统安全可靠。对某些信息资源的使用要进行一定的权限划分，并对信息系统的运行情况进行实时监控。
  信息共享
对信息资源考虑有条件、分层次共享，使信息既得到充分、有效的利用，又符合内部信息的保密要求。
 灵活性与扩充性
 

选用符合发展潮流的标准的软件，使系统具有良好的可移植性、可扩展性，保证在将来发展中迅速采用*新出现的技术，降低系统成本。

2.4 感知层
    主要负责视频画面与传感数据采集，通过摄像头、终端传感器，对设施农业现场实时画面、作物生长大棚、室外空气温度、湿度和土壤的温度、湿度的数据采集，采集方式视频画面为连续采集，传感器数据为周期性自动采集，采集周期可根据用户要求设定，用户也可临时通过终端修改周期时间。
 

 

2.5 传输层
    感知层数据利用WIFI设备服务器，数据转换为基于802.11b/g的2.4GHZ无线信号，发射到就近天线矩阵转换为光信号，通过单模光纤传输200-5000米距离后，到达中心机房的第三代光载无线交换机，交换机内部经过光/电信号转换后、及射频交换后，*终转换为以太网协议，通过RJ45网线，接入农场本地局域网，据此，远程信号与本地局域网信号交换传输完毕。
 

2.6 应用层

    利用WEB服务器，及PC终端应用层专业控制软件，用户可在本地数据库调用现场实时视频录像、按周期采集的温湿度、土壤成分、土壤温度、空气成分、光度等数据，用户在个人PC或者手机终端上可以查看，并根据这些数据与现场图像，在远程对农场进行操作。

三、方案施工成本与周期
3.1 主要设备选型
 

 

 该产品可混合传输WiFi与2G3G4G以及其他无线信号，可为使用者节省大量的无线网络建设投资，避免重复施工，并极大地提高网络建设速度。
 该产品将WiFi信号的产生、处理集中于内部（中央机房），以光纤实现大范围（200到5000米）分布，通过远端天线完成信号覆盖及双向传输。
 光载无线交换机是由广州飞瑞敖电子科技有限公司与北京邮电大学联合研发的第三代WiFi网络交换机。

3.2 施工具体方案
 

需现场勘查

四、关于飞瑞敖

       广州飞瑞敖电子科技有限公司成立于2006年，注册资本2138万元。公司为客户提供中国的光载无线技术产品、完整的物联网解决方案和服务，致力于将光通信技术、无线局域网技术、嵌入式系统和射频识别技术（RFID）融为一体，构建基于WiFi国家标准和光纤无线电的统一的物联网信息平台的技术企业。

       飞瑞敖拥有从美国回国孟学军博士等国内一流的专家队伍及优秀的研发团队，并聘请光纤通信、无线局域网和计算机技术领域知名专家进行技术指导，已突破了光载无线交换机系统研究中的多项关键技术。拥有独立的软件开发、硬件开发场地及开发环境。

    飞瑞敖秉承“以客户为中心、客户需求为导向”，持续为客户创造长期价值，为客户提供整体解决方案和服务，公司在智能电网、工业化信息化、医院无线覆盖、高校物联网实验室、港口码头、物流、环境监测等应用方面具有技术优势，并在市场上取得了相关的成功案例。目前，飞瑞敖与北京邮电大学原校长林金桐学术团队、中国科学院深圳技术研究院射频集成电路重点实验室、广东省科学院自动化研制中心合作，形成省院产学研基地；与中国电信集团广州研究院取得合作，共同拓展行业应用。

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