该解决方案旨在目前国家大力发展“物联网与云计算”的大好形势下，结合“产、学、研、用”的思路，独立自足地开发具有自主知识产权的基于物联网的农业创新网络平台，该方案针对实现我国农业现代化的实际特点及需求，运用最新微功率无线通信技术和数字传感技术进行农业物联网温室大棚远程监控传感系统的研发，实现实时自动监测农业大棚内的环境参数，并通过后台计算机轻松实现无人值守和远程监控。系统能够帮助农业科技人员采集并存储实验数据，远程控制棚内设备，特别是自动控制功能，做到了精准实时控制。实现了信息化与农业化的高度融合，将先进的信息技术应用到传统的农业中，建成了集数据采集、数字传输、数据分析处理、数控农业机械为一体的现代农业物联网创新网络平台与应用示范，实现了农业生产管理朝着低成本、可靠性、节水节能型、智能化和环境友好型等五大方向发展。
 
                    

    1. 项目背景介绍

   中国是世界农业大国，农业从业者近九亿，我国政府高度重视农业的发展，从2004年到2013年，中央已连续发布了十份以“三农”为主题的“一号文件”强调“三农”问题的重要地位。仅2011年国家财政“三农”支出就达2.5万亿元以上。国家在《十二五规划纲要》中明确将“加快发展现代农业”作为强农惠农，加快社会主义新农村建设的重要战略。

   如何在工业化、城镇化深入发展中同步推进农业现代化是摆在我们面前的任务，也是企业必须担当的责任，我们选择了助力农业科技创新之路。该项目旨在目前“物联网与云计算”发展的大好形势下，结合“政、产、学、研、用”的思路，独立自主地开发具有自主产权的基于物联网与云计算技术的农业创新网络平台，弥补国内农业物联网核心技术发展相对滞后，农业信息化相关技术的集成化程度比较低，相应软件设计不够成熟以及农业信息缺乏标准化等问题，使农业生产管理朝着低成本、可靠性、节能型、智能化和环境友好型等五大方向发展，提高我国农业生产力与农产品的质量，增强国际竞争力。

  2. 项目目标与原则

  项目针对当前智慧农业应用，进行相关业务示范平台的部署与建设，面向农民提供物联网服务。在研究和平台建设过程中，将解决3G和物联网公众服务面临的技术难点，提高物联网应用研究水平，提升物联网企业产品的技术含量，带动产品的市场需求，同时解决农业等社会热点民生问题，通过新技术改变传统农业种植模式，提高农民生产质量。

  农业物联网技术的推广应用，是农业现代化水平的一个重要标志，农业物联网的快速发展，将会为中国农业发展与世界同步提供一个国际领先的全新平台，也必将为传统产业改造升级起到巨大的推动作用。实行智能温室和日光温室大棚远程监测与自动控制，观念创新是关键，群策群力通力协作是保证。

  3. 项目实施与应用情况详细介绍

  本系统是一个基于广域网络的大型分布式远程监测与自动控制系统，针对实现我国农业现代化的实际特点及需求，运用最新微功率无线通信技术和数字传感技术进行农业物联网温室大棚远程监控传感系统的研发，实现实时自动监测农业大棚内的环境参数，并通过后台计算机轻松实现无人值守和远程监控。建成了集数据采集、数字传输、数据分析处理、数控农业机械为一体的现代农业物联网创新网络平台与应用示范，帮助农业科技人员采集并存储实验数据，远程控制棚内设备，特别是自动控制功能，做到了精准实时控制。由于用高科技手段取代了传统的人工手段去实现对蔬菜等农作物的管理和调度，在大面积农业生产环境下，节省了工作中的大量时间并节约大量的人力成本。在管理的效率提高之后，处理等量任务使用的时间大大缩短，从而大大的减小了时间成本。为我国农业的信息化建设奠定了坚实的基础，在观念创新、体制创新和手段创新的道路上迈出了关键性的一步，形成了效率、质量与规模相统一的良好局面。

  主要技术内容包括基于物联网农业应用的嵌入式中间件软件的设计与实现；无线物联网网关系统的设计与实现；基于云平台的农业物联网监测数据的可追溯性技术；网间融入子层的设计；实时数据采集模块、自动控制模块的设计与实现。
 
                    

  主要创新点如下：

  （1）基于嵌入式中间件技术，建立了物联网农业温室应用的前端信息采集和后端信息汇聚系统，实现了多种接口和协议的集成，有效整合了农业温室的多种信息，首次应用于农业温室的远程监控。

  （2）设计开发了嵌入3G模块的农业温室物联网网关系统，应用矩阵排布技术实现了大范围温室的智能传感器部署，提高了多传感器信息传输的可靠性。

  （3）使用虚拟化技术和云平台建立农业温室智能化应用平台，根据系统的业务容量实时合理分配平台资源，平台具有可扩展性，同时实现了农业温室物联网监测数据的可追溯性。

  4 效益分析

  经专家组鉴定：该项研究成果总体上达到了国际先进水平，该系统平台为我国农业温室的信息化建设奠定了坚实基础，社会效益显著。

  本项目在天津市农业高新技术示范园管理中心的武清区基地提供的智能温室大棚和13个日光温室大棚进行了农业物联网应用，经过一年多的系统试运行，并经后期不断完善，整个系统运行正常，并且产生了重要的社会效益、经济效益和间接经济效益。

  1、物联网技术使滴灌技术有了专家的指导，大量节省水肥，提高土地使用效率。使用该系统之前，采用漫灌方式浇水，使用该系统之后，采用精准滴灌方式浇水，根据经验统计，水槽覆膜滴灌方式可以节省水肥70%-80%。滴灌可以直达植物根部，提高水肥使用效率，以满足植物高速生长的营养需要。渗透的水肥流入水槽后在过滤后可循环使用。

  2、促进农业增产、效益提高。以种植西红柿为例，西红柿的生产种植中在高效智能化的温室里种植可以全面的控制生长环境的各项指标，做到精准的控制与调整，提高生产效率。使用该系统之前，西红柿的种植产量一般为每亩年产1万斤左右；使用该系统之后，西红柿的种植产量通常在高效智能化的温室里种植可达到每亩年产2到3万斤左右。

  3、提前预防病害、减少农药使用量，降低了污染。本系统的使用优化了农作物生长环境，为作物的生长提供了最佳条件。在高效智能化的温室里种植可以有效的监测病害，使温室内环境更适合于作物生长，抑制有害细菌滋生，对作物实现少施药或不施药，达到绿色无公害的目的。可以轻松做到对各项环境指标的调整。

  4、提高自动化的生产和采摘，减少人工成本，提高生产效率。对于日光大棚，使用该系统前由2人负责管理1个大棚，使用该系统后2人可负责管理3个大棚。

  5、远程视频专家诊断。

  6、优化农作物生长环境，获得作物生长的最佳条件，提高农作物品质。提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产生率。

  4.2 社会效益

  智能温室和日光温室大棚项目得到了中央和天津市委、市政府的高度重视，国家主度习近平、天津市委书记张高利等国家领导亲临现场视察。天津市农业高新技术示范园区管理中心的领导多次听取工作汇报。

  2012年底，该项目获得了中关村物联网产业联盟与中国移动共同举办的首届移动杯智慧北京大赛优秀解决方案奖，开发设计的微型演示沙盘已成功参加了2012年津洽会、京交会以及宁波“智慧城市”博览会的展览，并且在京津沪渝四直辖市领导及专家到天津市农业高新技术示范园区管理中心视察工作中，参观人员一致认为该示范应用平台具有科技含量高、超前意识强、发展前景好、带动能力大的推广优势，可为都市农业的发展起到良好的示范和推动作用。