一、项目背景
1.1 项目简介
泉州市瑞龙生态农业有限公司地点位于惠安县辋川镇吹楼村，从事蔬果等农业产业化种植，目前在惠安县辋川镇流转土地面积600多亩，果蔬种植品种多样，产品销往福建及全国各大农产品市场。同时为适应市场需要，也配套高端水果种类，配送市场及商超。为做好做大做强，公司果蔬产品于2019年申请注册商标（瑞龙果凰商标号39109247），对推广公司产品、占领市场起到了积极作用。公司将加大投资，完善高端智能化应用设施设备，引进优质农产品品种，为市场提供更高端的果蔬产品。
1.2 农业发展现状
1、生产方式落后，传统的中国农业生产大多是依靠人力管理，生产环境较差，受自然灾害影响大。劳动强度大且生产效率低，土地产出率低。2、农民老龄化严重，农民普遍在50岁以上，年轻人均进城打工，未来谁来种地？如何培养未来新型农业经营主体？
3、农业效率低下，人工管理很容易出现过量的灌溉，施肥，喷药，肥、药、水资源大量浪费，而且会造成严重的农药残留。
1.3 5G的崛起 加速物联网技术在农业中的运用
随着技术发展进步，目前大数据在农业中应用最普遍的领域之一是智慧农业(农林牧渔业)。通过对气候、土壤、水、空气质量、作物成长、鱼禽畜的生长，甚至是设备和劳动力的成本及可用性方面的实时数据收集，预测分析之后用来做出更科学、更精准的决策。 在市场经济条件下，农业的分散经营和生产模式，使得市场竞争参与者对信息的依赖比任何时候都更为迫切。大数据技术和数据应用的支持让农业数据得到规模化、多样化、实现高效率运用，将助力智慧农业的发展。
农业作为中国的基础产业，面临着农产品需求不断增加、资源紧缺、气候变化导致灾害频发、生态安全脆弱、生物多样性持续下降等严峻挑战，夯实以农业物联网、云计算技术为核心的农业信息化基础，提升以大数据为支撑的农业信息化服务，开拓智慧农业新局面，实现农业现代化和信息化的跨越式发展是未来发展趋势。
1.4 发展与契机
泉州市瑞龙生态农业有限公司在5G高速发展时机成立，面临着农业生产成本的大幅度提高，如何运用5G+农业降低农业生产成本，提高农业产值是当前急需解决的问题。通过多方探索合作，与农业物联网解决服务商福建蜂窝物联网科技有限公司和运营商中国移动合作，由中国移动承建园区的5G网络建设、福建蜂窝物联网科技有限公司负责园区物联网建设和软件开发，依托大数据、人工智能、物联网技术改革传统农业生产方式，促进弄农业的增产增收。
二、建设内容
整个农业园区围绕“八个系统 一个中心”展开建设，包含农田在线监测系统、智能水肥一体化灌溉系统、可视化管理系统、绿色虫控系统、生产智能化管理系统、溯源管理系统、大数据分析系统、企业信息化管理系统、物联网展示中心。
2.1 农田在线监测系统
借助5G+物联网技术，建设覆盖瑞龙农业园区的物联网数据采集系统，在园区里布设空气温湿度、二氧化碳、光照、风速、风向、雨量、土壤温湿度、土壤EC值、土壤酸碱度等环境传感器，户外小型气象站，并配备无线采集器、智能网关等设备，在园区内形成一套独立的环境监控设备。通过系统中的传输模块实时发送相关数据至智慧园数据中心，用户通过终端，如手机或者平板电脑、个人PC就可以实时查看相关参数，并生成曲线进行相关分析。
2.2 智能水肥一体化灌溉系统
实现精细灌溉、适时灌溉、解放劳动力、发展高效农业，蜂窝物联开发了智慧农业灌溉系统，应用遥感、遥测等新技术，对土壤墒情和作物生长实时监测，对灌区灌溉用水进行监测预报，实行节水灌溉智能化、水肥一体化管理。这套系统不需要任何人去操控，系统会自己检测是否应该工作。是否开启灌溉，灌溉多久，灌溉量多大，系统都可以自己解决。节省了大量人力，并且可以有效提高生物的生长效率。
应用物联网技术以及无线传输技术，实现定时灌溉、PC或APP远程灌溉、根据气象情况自动灌溉等功能高效；借助水肥一体机将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，针对果树根部对水肥的需求，进行适时适量灌溉施肥。具有节水，节省人工的特点，精准调控，提高了水资源利用率，可节水50%-80%，节约肥料30%-60%，提高效率5倍以上。
2.3 可视化管理系统
利用高点视频监控，解决视频监控覆盖难题，实现园区整体情况的实时把控。结合园区智慧监控中心及用户APP可以实施查看园区视频内容，安装高空高清监控设备，对周边区域实施24小时智慧监控，提高园区的安全性同时方便园区的管理。
采用成熟、主流的技术，实现基于上述无线网络内各种视频信号的传输和管理;支持分散与集中存储相结合的模式，保证重要监控录像的检索、比对、管理和备份;实现统一的身份认证和权限管理，保证信息和数据的安全;实现实时视频监控、巡视、视频信息与数据上传和下调。
2.4 绿色虫控系统
蜂窝物联自主研发的频振式灭虫灯利用害虫趋光性进行诱杀的一种物理防治方法。利用害虫较强的趋光、趋波、趋色、趋性信息的特性，将光的波长、波段、波的频率设定在特定范围内，近距离用光、远距离用波，加以诱到的害虫本身产生的性信息引诱成虫扑灯，灯外配以频振式高压电网触杀，使害虫落入灯下的接虫袋内，达到杀灭害虫的目的。频振式杀虫灯杀虫种类广，可诱杀多种蔬菜害虫，如斜纹夜蛾，甜菜夜蛾、银纹夜蛾、烟虫、黄条跳甲，蝼蛄等。
利用物联网杀虫灯来防治果树病虫害，不仅可以大幅度压低当代及下一代的虫口密度，有效减少农药使用次数，还可节约施药人工和药剂成本，减少环境污染，提高水果品质，是实现水果安全生产的重要手段，可以守护果园安全，帮助果农解决果园管护难题。
2.5 生产智能化管理系统
针对农场种植的全流程，涵盖育苗、播种、施肥、养护、采 收、入库、包装等环节，提供农事数据录入、查询、统计等功能，并管 控种植全程所用的种子、化肥等农资的批次、标号、厂家等来源信息， 形成农产品“从地头到餐桌”的可追溯信息;具体功能包括: .1、农事管理:可对农作物种植过程的农事操作进行增、删、改等操作，记录作业类别、操作时间、操作人员等信息并上传相应的照片。农事操作是指蔬菜等农作物种植过程中，人们进行的有种、定植、施肥、剪枝等操 作。
2、种植管理:种植管理是对农作物种植到某个地块时，对该行为的管理。通过该功能，可设定某个地块中生长的作物类型、预计收货日期和产量。
3、采摘入库管理: 提供作物采收的管理功能，对地块的作物产出量、采摘人员、采摘时间等进行记录。
4、物料管理:包含农药、种子、肥料等的操作记录，便于相关人员的管理。
4、农机管理:对农场农机进行管理记录，包含农机名称、类别、品牌、编号等信息记录。
5、供应商管理:记录供应商名称、供应商联系信息、以及供应产品，形成一套完整的线上供应商管理体系，便于多部门协作管理。
6、人员管理：对农业生产参与者进行记录，包括姓名、联系方式、照片、特长、住址等信息，有利于管理部门的分工调度管理。
2.6 溯源管理系统
通过质量溯源防伪平台对农产品进行质量的管控，从生产到加工、仓储、物流、销售全过程监理，建立有效的跟踪档案，提高品质和质量，保障原产地，提升产品价值和市场竞争力，提高企业经济效益。利用蜂窝智慧云平台溯源管理中心能够自动将系统采集的环境数据、种植管理、农事管理、采摘入库等信息进行汇总分析生成溯源二维码。二维码标设计和印刷签纸，实现所有批次的农产品信息可追溯，消费者收到产品后扫描二维码就看农业生产过程信息，提高消费者信任度，有利于树立企业形象。
2.7 大数据分析系统
通过蜂窝智慧云平台将环境数据、视频监控、预警信息、控制设备、项目信息等接入物联网大数据云平台，实现一张图管理一个农场，方便管理者多维度、全方位远程管理农场，提高农事作业效率。
2.8 企业信息化服务系统
企业信息化服务系统包括农产品电商平台、企业官网、企业公众号三大平台的建设。1、农产品电商平台
开发瑞龙农业微信小程序建立的面向移动互联网客户的名优农产品销售平台。该平台将集中销售瑞龙农业生产的优质农产品，采用移动社交裂变的方式进行平台推广和商品销售。 微商城具有常见的电子商务功能，含商品查询浏览、交易、结算等功能， 且能与瑞龙农业的农产品网络销售平台关联，实现统一集中管理和库存共享。
微商城的主要功能包括电商前端模块、消费者模块、电商后端模块。
1)电商前端模块:该模块为消费者提供商品搜索与浏览、商品溯源、购物车、购物结算等电商常见功能。
2)消费者模块:该模块为消费者提供订单管理、支付管理、个人信息维护、留言评论等功能。
3)电商后端模块:该模块主要是商家用来上架商品、库存、详情优化等，同时对接快递打印系统，实现订单自动化打印。
2、企业官网
瑞龙农业企业官网是瑞龙农业在互联网上的官方门户网站，提供企业的新闻动态、活动信息、产品查询、农业科普、农情信息等。官网由前后端页面组成，前端页面为互联网用户提供上述信息的查询展示功能，后端页面则为维护人 员提供信息发布、更新维护等管理功能。
官网前端页面划分为新闻动态，活动信息，产品查询、农业科普、农情信息等版块，具有信息查询与浏览、用户留言等功能:官网后端具 有信息发布、信息删除、信息更新、留言管理、首页版面局部管理等功能。
2.9 物联网展示中心
安装一套LED全彩屏或拼接屏或投影仪，并配备音响系统等设备，可显示实时视频、监测数据、分析图表等，及时进行监控及调度，同时也可作为领导、专家莅临参观、视察、指导的场所。配备相应的控制操作台、电脑、服务器机柜、网络设备等。对园区内的视频、环境数据、控制设备进行汇集和操作。
宣传展示资料制作：
拍摄一部10分钟企业宣传片，展示企业历史、文化、产品、规模、现状、发展方向等方面内容。
利用全景定点拍摄和全景航拍， 实现生产园区所有关键区域的VR全景展示。
三、技术方案
3.1 农业环境监测系统
(1)满足GB/T 24689.1-2009（植物保护机械、农林小气候信息采集系统）标准，满足大气环境监测及土壤监测需求。
(2)可检测包括风速、风向、空气温度、空气湿度、气压、光照强度、降雨量、土壤湿度、土壤温度、土壤PH值、土壤导电性、太阳总辐射、日照时数等气象及土壤数据。
(3)支架：主杆表面采用热镀锌、静电喷塑工艺处理，抗腐蚀、抗氧化性强，主杆高度3.5米，配备防风拉索。
(4)数据传输：将采集的数据实时传输到智慧园综合管理平台，进行存储、分析、预警、分发。
(5)数据查询功能：支持任意时间段的各类实时数据、历史数据的查询、导出、打印功能。
(6)数据统计功能：支持单要素统计功能：可按年、月、日、小时、10分钟或任意时间段进行单要素最大值、最小值、平均值的统计。
(7)数据图表功能：根据采集的数据可以形成实时曲线，并可以以柱形图、饼状图等直观的方式呈现。
3.2 智能水肥一体化系统
由于所处环境覆盖面广，灌溉阀门相对比较分散，地势平坦，我们采用LORA传输方式，利用lora低功耗特点以电池供电形式，减少布线，降低成本，以便后期的机械化作业。在现成安装一个LORA主机和阀门控制节点，LORA主机采用5G联网形式，实现远程对阀门的控制。
3.3 可视化监控系统
现场地势平台，我们采用海康200万像素球形摄像机为主对全场监控，摄像机最多可以缩放20倍，能够大范围对农场监控，对作业情况的简单，降低成本；同时海康200万像素枪行形摄像机对农场部门位置进行定点的监控。由于农场有布有电源线一条横穿农场，所以电源原则上就近取电，另外一个点球机布线相对不便则采用太阳能供电形式；另外整个园区监控采用的是无线网桥组网形式，将监控汇聚在物联网展示中心，通过5G CPE形式进入互联网。
摄像机参数：
海康200万像素球行形摄像机功能特性（DS-2DC6220IW-A）
u 支持最大1920×1080@30fps高清画面输出
u 支持smart265高效压缩算法，可较大节省存储空间
u 支持20倍光学变倍，16倍数字变倍
u 支持超低照度，0.05Lux/F1.6(彩色),0.01Lux/F1.6(黑白) ,0 Lux with IR
u 采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达150m
u 支持960p@60fps、720p@60fps高帧率输出
u 支持三码流技术，每路码流可独立配置分辨率及帧率
u 支持区域入侵侦测、越界侦测、移动侦测等智能侦测功能
u 支持断网续传功能保证录像不丢失，配合Smart NVR实现事件录像的二次智能检索、分析和浓缩播放
u 支持宽动态、3D数字降噪、强光抑制、电子防抖、Smart IR等功能
u 支持360°水平旋转，垂直方向-15°-90°
u 支持300个预置位，8条巡航扫描
u 支持3D定位，可通过鼠标框选目标以实现目标的快速定位与捕捉
u 支持定时抓图与事件抓图功能
u 支持区域曝光与区域聚焦功能
u 支持定时任务、一键守望、一键巡航功能
u 支持最大128G的 Micro SD/SDHC/SDXC卡存储
u 支持海康SDK、ONVIF、CGI、PSIA、GB/T28181、E家协议和萤石云接入
u 防雷、防浪涌、防突波，IP66防护等级
海康200万像素枪行形摄像机功能特性（DS-IPC-B12H-I）
u 1/2.7" Progressive Scan CMOS
u 1920 × 1080 @25 fps
u 0.01 Lux @ (F1.2, AGC ON), 0 Lux with IR
u H.265, H.264
u ROI 编码技术
u 萤石云平台接入
u 数字宽动态
u 背光补偿, 3D 数字降噪
u 红外灯补光, 最远可达50 m
u IP67
3.4 绿色虫控系统
物联网杀虫灯技术参数u 符合GB/24689.2-2009植物保护机械频振式杀虫灯 国家标准。
u 触杀虫网：采用不锈钢方形竖网连接，竖丝直径2mm, 电网电压：≤6KV±500V，设有电网过流短路保护装置，防止因虫体残余电网短路。
u 诱集光源：频振灯管(365～680nm)，使用寿命＞50000（小时）。
u 撞击面积：≥0.17㎡。
u 灯管启辉时间：≤5s。
u 灯管功率：灯管功率：15W。
u 灯功率：≤25W。
u 阳能电池板组件：单晶硅太阳能电池板，功率≥40Wp。（根据当地光辐照强度选配）
u 蓄电池：DC12V/24Ah免维护胶体电池（电池容量可以根据实际需求选配）
u 光控技术：根据昼夜交替自动开关灯。
u 雨控装置：当湿度大于95%RH，频振灯能进入自动保护状态，当湿度不大于95%RH时，可恢复正常工作。
u 时间控制模块：根据目标昆虫生活习性规律，可设定8个时间控制模式。
u 反接保护：具有正负极意外反接保护功能，防止因人为操作不当造成灯体损坏。
u 低温保护：当空气温度低于5摄氏度左右（误差±5%），杀虫灯进入自动休眠状态，可增加蓄电池的使用寿命。
u 蓄电池保护：控制电路设计有蓄电池自动维护功能，防止过充过放降低蓄电池的使用寿命。
u 控制电路：线路板高度集成一体化设计，运用单片机和程序软件控制电路。一体化线路板包括单片机控制模块、升压模块、镇流器模块、太阳能充电控制模块，内部无排线，降低电源损耗。可实现一键自检和设定工 作时长。
u 状态显示：杀虫灯灯体上方蓝色led指示灯显示光伏和蓄电池充电工作状态，红色led指示灯显示工作状态和故障状态，方便用户了解整灯的运行情况。
u 无线传输模块：工业级设计，采用高性能超低耗射频芯片及高速单片机控制，SIM卡槽有ESD防护。
u 通过平台可以远程设定工作时间和控制开关灯，每台设备都能通过GPS定位，在地图上面展现分布的点位，方便用户查看及具有防盗的功能。
u 灯杆高度：≥3米（高度可根据实际需求定制）。灯杆材质：采用热镀锌工艺，法兰与灯杆连接处有加强筋。（材质可根据实际需求定制设计寿命：≥5～15年。（灯管和蓄电池除外）
五、效益分析
智慧农业作为一个综合性的农业大数据监管平台，可以帮助有关部门和相关企业更好的进行生产管理，实现互联互通开放共享，打造一个集约、高产、优质、高效、生态和安全的现代农业。它带来的效益主要可以归纳为以下三方面：1、在农业生产种植过程中，可利用云平台汇总农业大数据，并进行分析处理，可以给当前农业种植提供专业的科学种植指导，展开高效精准的种植交流和互联互通的种植培训，提高现代农业的科学种植水平。
2、通过智慧农业还能够实现动态的监测生产环境、智能的控制生产要素和高效的利用生产资源，达到优化生产资源，减少人力成本。
3、智慧农业的运用，在生产过程中，主要是通过提高灾害的防控能力，不仅可以帮助企业提高生产产量和农产品品质，而且可以促进生态环境建设。
