园区物联网项目实施专业技术方案.docx
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园区物联网项目实施专业技术方案
园区物联网工程
建设方案
一、建设背景
物联网信息技术在2006年被评为未来改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一次产业升级，是十年一次的产业机会。
总体来说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的新技术，物物相连，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确定地址，它的各种状态、参数可被感知。
2009年8月温家宝总理在无锡提出“感知中国”，物联网开始在中国受到政府的重视和政策牵引。
2010年国家发布了“十二五”发展规划纲要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第一节“构建下一代信息基础设施”中明确提到：
推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范。
在第五章“加快发展现代农业”第二节“推进农业结构战略性调整”中提出：
加快发展设施农业，推进蔬菜、水果、茶叶、花卉等园艺作物标准化生产。
提升畜牧业发展水平。
促进水产健康养殖。
推进农业产业化经营，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。
推进现代农业示范区建设。
第三节“加快农业科技创新”中提出：
推进农业技术集成化、劳动过程机械化、产经营信息化。
加快农业生物育种创新和推广应用，做大做强现代种业。
加强高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉M等主要农作物病虫害专业化统防统治。
加快推进农业机械化，促进农机农艺融合。
发展农业信息技术，提高农业生产经营信息化水平。
物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。
二、需求分析及建设目标
2.1需求分析
传统农业产生的物质技术手段落后，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。
在现实中主要存在的问题是：
（1）农业科技含量、装备水平相对滞后
（2）农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响
（3）农业产出少、农民收入低
（4）农产品的品种少
物联网系统的建设恰好可以解决这些问题，它所带来的是劳动成本的降低、农业污染的减少、农产品产出量的增加以及智能化的农业生产。
2.2建设目标
综合运用传感技术、近场通信技术以及无线远程通信技术、互联网、云计算、VR（虚拟现实）等技术，利用组合的环境监测设备和控制设备，对设施生产模式进行区域化多层级管理，实现以物联网技术为核心的集展示、监测、预警、控制、管理等多功能一体化综合服务平台。
通过与大田种植、畜禽养殖、水产养殖、设施大棚、农机调度、农产品监管等现有的平台无缝对接，以GIS地图、VR等形式，动态展现园区农业物联网区域类型及分布情况，实现对各类农业物联网设施的实时接入管理。
开发农业物联网移动客户端，支持随时查看、管理、控制农业物联网设施状态，实时掌握农业生产信息。
同时实现标准化环境监测、控制和预警，即实现五测四控四预警（五测：
温室空气温度、空气相对湿度、光照、空气二氧化碳浓度、土壤水分监测；四控：
卷帘、棚膜风口开合、二氧化碳罐式施肥、灌水开关；四预警：
高温实时预警、低温实时预警、病害发生条件预警、光合条件预警、大气环境灾害天气预警）。
三、建设内容
1.设施农业物联网管理系统
系统主要由数据采集、实时数据展示、报警提示以及数据汇总等模块组成。
系统通过传感器采集空气和土壤的温湿度、光照强度、日照数等数据，通过有线或无线网络传递给数据处理系统，并对数据进行存储、展示。
当数据出现阈值告警时，并可以自动控制相关设备进行智能调节或发送报警短信。
1.1系统架构
软件平台架构主要分为环境数据采集及分析、大棚自动化系统控制、远程视频监控几大部分，系统平台架构如下：
1.2系统功能
（1）种植环境数据采集
土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、二氧化碳含量等生长环境参数对蔬菜的生长有重要影响。
传统的种植方式，无法对这些生长环境参数进行实时监测与定量、定性分析。
利用传感器实时采集数据信息，通过网络的将采集的数据进行传输，实现对土壤温湿度、环境温湿度、光照等生长环境参数的实时监测，并有效存储数据到历史数据库为生长环境参数对蔬菜种植影响的定量、定性分析提供依据。
（2）温度数据采集
温度数据采集分为：
空气温度、土壤温度，蔬菜的生长需要适宜的温度，温度过高或过低都可能导致蔬菜死亡。
农业上常用日平均温度、月平均温度和年平均温度来评估蔬菜生长所需的温度环境是否良好。
温度数据采集功能就是为温度环境评估提供可靠的数据参数。
（3）湿度数据采集
湿度数据的采集分为：
空气湿度、土壤湿度，蔬菜的种植必须在适宜的湿度环境中才能生长出来，所以适宜的湿度对于蔬菜来说也是不可或缺的。
蔬菜大棚内的湿度数据采集功能便是实时采集大棚内部的湿度数据，保障蔬菜能够健康成长。
（4）光照强度数据采集
光照是蔬菜进行光合作用合成糖分进行生长的必要因素，一天中光照强度的分布情况直接影响蔬菜的生长，通过光照传感器进行光照强度的监测，了解光照对蔬菜在不同时间段的影响具有重要作用。
（5）视频环境数据监测
通过在大棚顶部安装监控摄像头，摄像头实时捕获大棚内部的画面，而后通过网络将画面数据传输给视频处理设备并进行存储。
使用者既可以在PC机液晶显示器上看到蔬菜大棚内部的实时画面，又可以通过3G手机远程访问来观看大棚内部的实时画面。
即可以帮助生产管理者远程了解大棚内蔬菜生长状况，也可以帮助农业专家通过远程监控画面了解蔬菜生长情况，解决种植中的病害难题。
在大棚中选择合适位置安装球机，该球机可全方位旋转，保证了大棚内的任何角落都在摄像头的可视范围内，图像通过无线网络或视频线进行传输，该系统采用高精度网络摄像机，系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。
在工作间部署网络视频服务器，由网络视频服务器及时处理视频信息，并上传到机房控制中心显示棚内蔬菜生长的实时画面。
并可对历史数据进行存储，方便随时调阅。
（6）阈值报警
当出现被监控点数据异常时可自动发出报警信号，可设定各监控点位的温湿度报警阈值。
报警方式包括：
软件系统报警、手机短信报警。
系统可上传报警信息，并且系统可及时通知值班工作人员。
软件系统报警：
蔬菜对土壤温湿度、作物生长养分等生长参数有一定的范围要求。
可以通过系统设置参数的上下阈值，当环境参数超出预设的范围时，通过系统做出报警提示。
系统允许用户制定自定义的数据范围，超出范围的错误情况会在系统中进行标注，以达到报警的目的。
报警可以通过平台弹出窗口，手机查询等方式实现系统允许用户制定自定义的数据范围，超出范围的错误情况会在系统中进行标注，以达到报警的目的。
手机短信报警：
当大棚出现超出阈值设定的高温、低温以及其他报警时，手机短信报警系统会迅速将报警短信发给工作人员，实现大棚真正意义的“自动控制、无人值守、应急报警、有人干预”的控制原则。
（7）设备控制
智能大棚物联网远程设备控制对设备的控制实施模糊运算和多时段目标值控制理论：
系统具有每天多个时间段的独立目标温度、目标湿度、目标风速、目标风向设定，相邻目标值间软性过渡，防止环境参数的突变对作物的伤害。
并且通过该系统，可查看当前所有自动化设备的运行状态，并可以进行远程自动化控制和管理。
点击系统按钮、操作鼠标实现对种植设备的远程自动化控制，如打开风机通风降温、打开卷帘内遮阳等。
（8）数据查询
可查看大棚的实时种植数据信息，包括大棚编号、种植蔬菜品种、空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、日照数情况，可通过选择大棚的名称、种植蔬菜的品种等进行数据查询筛选。
（9）种植分析
针对蔬菜大棚种植环境数据，物联网将对这些数据进行智能分析，负责对采集的数据进行存储和信息处理，为用户提供分析和决策依据，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。
（10）统计汇总
数据汇总主要把数据采集模块采集的数据按照设定的频率存储到数据中心，为以后的定量定性分析提供依据。
通过实时数据汇总模块提供历史数据的统计分析等报表服务。
汇总统计为用户通过环境信息得到相关参数提供了方便，通过计算机或手机远程访问的方式，用户可以对所要实现自动控制的参数（温度、湿度）进行设置和完成参数的获取，即时了解蔬菜大棚中的生产管控情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，系统可在线实时24小时连续的采集和记录大棚内的温度、湿度、光照强度、日照数等各项参数情况。
实时显示、记录各监测点的温湿度值和曲线变化，统计温湿度数据的历史数据、最大值、最小值及平均值，累积数据，报警画面，用户可随时打印指定时间段的温湿度数据及运行报告。
2.信息展示中心建设
农业园区信息展示中心建设应紧紧围绕业务需求，以软、硬件资源为基础，以进一步提高农业园区的管理工作，农业服务工作处理能力为目标，进一步提高指挥中心的科技含量和智能化水平，使指挥中心真正成为快速、高效、灵敏，能承担多种职能任务的现代化指挥中心。
根据系统的建设目标，本期信息中心系统改造具体建设内容如下：
信息中心布局
信息中心显示屏系统
信息中心设备间建设
2.1空间布局设计
布局图：
2.2装修要求
信息中心总面积约130平M，操作台、大屏以及机柜等设备都放在进门右手方。
屏幕操作柜距后方墙面2-3m距离，作为机房，用来放置机柜以及走线所用。
机柜中放置服务器、交换机、监控专用硬盘、硬盘录像机等设备。
操作台距离屏幕操作规程约1m距离，方便操作。
信息中心内的线缆铺设，按照布线图设计进行铺设，由装修公司负责进行，我方提供辅材。
2.3拼接屏幕设计
信息中心，设计采用安置一套2*3的DID46”专业超窄边液晶拼接大屏作为显示设备，通过这套液晶拼接幕墙显示系统可以将各类信号在液晶拼接幕墙墙上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，为用户提供一个交互式的灵活系统，适应不断发展的各种需要。
2.3.1大屏显示设计
屏幕显示系统是本次信息中心建设的重要组成部分，也是各应用系统的展示平台，用于控制显示各种图像监控信号和管控中心内部的各种视频信号、VGA（计算机的图像信号）等，本次系统设计中选用46寸DID液晶显示屏屏幕，极致超窄边框设计可以让观众将注意力全部集中在拼接屏幕所显示的图像上，而不会被边框所分散。
拼接完成后屏与屏之间仅为5.5mm的缝隙不仅可以为您提供可视面积更大的视频墙，而且还将为您提供全新的无缝观看体验。
2.3.2设备参数
46寸液晶电视显示器
三星面板，LED背光、拼缝5.5MM、450CD亮度、分辨率1920*1080、接口HDMI/DVI/VGA/BNC,功率220V/190W,持DVI、HDMI、VGA等信号格式，支持画面拼接整屏显示与分屏显示，对比度：
4500：
1可视频角度：
178（H）/178（V）外形尺寸：
1023.98mmx578.57mmx39.6mm。
拼接处理器
支持画面拼接整屏显示与分屏显示控制接口：
具有RS-232接口，所有液晶显示单元的接口可以进行串接或通过网络连接控制，可以通过RS232端口获取大屏状态参数：
当前接口状态、温度、亮度、对比度、色温等。
输入输出信号接口：
单屏具有VGA接口；单屏具有DVI数字接口；单屏具有CVBS接口；单屏具有HDMI接口。
2.3.3大屏幕控制器图像信号接入方式
信号接入方式为HDMI输入、VGA输入、视频输入和网络输入4种，所有图像信号经转换处理后通过DVI矩阵输出送给大屏幕控制器处理后，这些信号可同时显示，相互叠加、覆盖，在系统的显示区域内任意缩放、漫游，既可以在一个投影单元上显示多路信号，也可实现拖屏、跨屏的功能，显示效果不会出现任何延迟。
高清矩阵输入
在本次大屏幕显示系统设计中，系统设计容量最多有8路HDMI信号由DVI矩阵输出进入大屏幕控制器，经处理后再输出到大屏幕拼接墙进行显示。
高清信号的传输通过高清数据电缆传输，为保证视频型号的质量，距离超过15M使用光转换器由光纤进行传输。
VGA输入
VGA信号经VGA/HDMI转换器转换后进入高清矩阵，之后送给大屏幕控制器，所有进入高清矩阵的任意一路视频信号均可由大屏幕控制器输出到大屏幕拼接墙上进行显示。
2.4网路设计
本期信息中心所有软硬件系统建设，均是为了服务农业园区而建，信息中心网络采用100M商业光纤接入，从而保障中心网络系统运行及访问需求，更好的为园区服务。
所以园区系统数据均通过互联网的形式传输到管控中心，园区大棚监控均选择高清网络摄像机，视频信号先存储于本地视频服务器及硬盘，管控中心通过互联网的形式进行访问，并能调取实时视频和历史视频数据。
四、人员培训和售后维修保养
服务是长期持久的，它贯穿系统运行的始终：
从系统建设之初直至系统改造所经历的每个阶段、每个环节，都将融入我公司周到的服务。
服务是工程的重要组成部分，我公司秉承“确保客户100%成功”的承诺，每一步都把服务放在首位。
选择我公司，就拥有了我公司完善、连续的服务，就拥有了我公司永恒的承诺：
“不断通过服务为用户创造价值”。
4.1人员培训
4.1.1培训宗旨
培训工作是客户服务中不可缺少的一部分。
公司一直致力于从客户的应用利益、发展利益和战略利益出发为客户提供及时、有效的培训。
并希望通过培训这一服务环节为用户提供更多的支持和帮助，使用户的投资得到丰厚的回报。
在本工程农业信息化系统采购及安装工程建设中，本公司将提供优质的教育培训服务，帮助本工程顺利实施该工程，使系统各级用户尽快熟悉运用新业务系统，提高业务能力和专业技术水平。
本公司在工程培训过程中将依据“科学、系统、严谨、实效”的培训方针，明确培训目标，制定相应的培训计划和培训方案，对系统各级应用人员进行系统的培训，并对培训过程进行监控，保证培训质量。
4.1.2培训目的
本公司会提供一套完整的培训计划并依此实施培训服务，其中包括：
功能业务系统培训、系统操作培训和系统管理培训，这样可以确保用户逐步熟悉操作并更加专业地运行新的系统。
通过系统的培训能够达到如下目的：
使系统管理员、各业务骨干和各相关的关键岗位人员能熟练地使用系统，并清晰地了解各项实际业务在农业物联网综合服务平台及各行业应用系统中的运作流程；
使领导者能够通过“农业物联网综合服务平台”进行决策，方便日常的指挥调度工作；
为继续建设和完善农业物联网综合服务平台提供依据，推动本工程农业信息综合物联网平台的信息化建设。
4.1.3培训模式
平台的培训主要由理论讲授、上机实际操作、问题讨论、成绩考核四部分组成，并以实际业务运作为立足点，注重理论和实际操作相结合。
为了得到更好的培训效果，本次培训采用分期、集中、全天授课三种方式进行。
工作主要包括：
1、对平台使用环节的重点岗位进行重点培训；对全体用户进行使用性培训和辅导；
2、园区主管部门对工程进行宣传，把系统的概念和流程在园区内进行推广；
3、对示范园领导的一对一培训、辅导，农业局领导及示范园领导成功使用系统是本工程涉及系统应用的必要条件。
4.1.4培训师资
培训工作是工程实施过程中的关键环节，关乎平台工程的成败，为了确保培训工作的成效，本公司将派遣资深系统培训工程师和系统部署工程师担任讲师，培训讲师具有多年农业系统的运作经验，参与实施过各类大型农业系统，能够提供完整的农业方面培训宣讲。
4.1.5培训计划
本工程应用系统的培训将针对不同用户群的需求，分批实施：
1、系统管理维护人员培训
培训课程体系和目标：
掌握本工程中应用软件系统及设备的安装运行、维护管理技术
授课人员资历：
应用软件系统设计人员
培训对象：
系统维护及管理人员
培训方式：
课堂讲解及上机实践
培训时间：
1天
培训人员：
实际用户数（系统管理人员）
培训地点：
示范园区内
2、领导培训
培训课程体系和目标：
掌握本工程中与领导工作相关的软件功能使用
授课人员资历：
资深软件工程师
培训方式：
单独指导及上机实践
培训时间：
1天
培训人员：
实际领导人数
培训地点：
示范园区内
3、系统各级用户培训
培训课程体系和目标：
掌握本工程中与实际工作相关的软件功能使用
授课人员资历：
培训工程师
培训方式：
集中授课及上机辅导
培训时间：
2天
培训人员：
实际用户人数
培训地点：
示范园区内
在系统开发阶段将开始编制培训教材。
对我们来说，在用户接受系统测试认可与培训之间留出足够时间是极其重要的。
培训教材在用户接受系统测试认可之后可能进行适当的调整。
培训的准备工作，如预订培训场地、准备培训器材等，必须事先完成。
4.2服务理念
组建了一支响应快速、服务专业、态度真诚的服务队伍，以确保本工程的成功应用，用户将享有我们提供的专业化、规范化的全面服务。
服务理念是：
与客户保持良好的长期合作关系；
高效快速地为客户解决各种问题，为客户排忧解难；
最大限度地节省和保护客户的投资；
保证客户的应用系统和网络连续、稳定、高效地运行；
不断提高客户满意度。
4.3运维服务响应承诺
我们始终认为“服务是产品”。
只有将传统的服务观念转变为产品观念，才可能提高服务质量，确保客户能够得到满意的服务。
我们可以为客户提供多种服务，也可以为客户制定个性化的服务方案，从而保证系统的正常运行。
针对本工程，我们的服务响应承诺如下：
提供7×24小时的官方电话技术支持与工作时间的远程技术支持，做到1小时内响应，2小时内到达现场并解决问题。
五、硬件及配套清单
物联网工程清单
序号
系统/设备部名次
型号
设备参数
品牌
单位
数量
1
拼接大屏
MTS-PL46EM
46英寸高清DID超薄边液晶屏，亮度：
500cd/m2；对比度：
3500:
1；单元尺寸（mm）：
1023.98mm（W）×578.57mm（H）；
三星面板
块
2
HDMI矩阵
MTS-HDMI0416
8进8出宽带矩阵切换器
MTS
套
3
LED大屏
定制
6000mm（W）×2400mm（H）
国产
套
4
操作台
定制
2个工位
定制
套
5
屏幕操作柜
定制
9500mm（W）×3000mm（H）
定制
套
6
大屏专用信号线
HDMI信号线
HDMI信号线
国产
根
7
大屏控制线
根
8
200W球形网络红外摄像机
DS-2DC4220IW
有效像素200万
镜头参数4.7-94mm，20倍光学
变倍速度：
大约2.7秒（光学，广角-望远）
水平视角：
61.4-2.9度（广角-望远）
近摄距：
10-1500mm（广角-望远）
水平范围：
360°连续旋转
垂直范围：
-15°-90°（自动翻转）
巡航扫描：
8条，每条可添加32个预置点
花样扫描：
4条，每条路径记录时间大于10分钟
海康
台
9
监控设备安装盒
定制
套
10
监控支架
DS-1602ZJ
监控支架红外球机支架
海康
台
11
PVC管
直径30mm
M
12
光纤
4芯
M
13
监控专用硬盘
4T
4T
西数
块
14
网线
国标纯铜
TCL
箱
15
计算机
20寸屏幕I5处理器
联想
台
16
机柜（小）
1000mm*600mm*600mm（长宽0.6m高1m）
蓝创
套
17
交换机（小）
4口百兆交换机
TP-LINK
台
18
交换机（大）
2700-26TP-SI
24口百兆交换机
华为
台
19
电源线
2个平方
M
20
核心交换机
S5048PV2-EI
24口全千兆安全管理交换机，4个SFP光口
H3C
台
21
UPS
22
服务器
PowerEdgeR220
戴尔
台
23
光收发器
百兆
对
24
32路硬盘录像机
DS-7932N
网络H.265录像机接网络监控摄像头NVR
海康
台
25
设备控制箱
定制（72路控制器）对大棚内外遮阳、喷滴灌、风机卷帘等基础设备进行控制
套
26
物联网采集器
定制
台
27
采集支架
定制
套
28
物联网大棚显示器
定制显示屏+立柱
套
29
光照传感器
KQNX-SP-L
台
30
空气温湿度度传感器
KQNX-SP-ATH
台
31
二氧化碳传感器
KQNX-SG-CO2
台
32
土壤湿度传感器
KQNX-SP-STH
台
33
采集器设备箱
定制
台
34
辅材
批
37
物联网系统平台
Kq
套
六、工程进度计划
6.1第一阶段方案设计
主要任务是成立农业园区物联网工程建设工作小组，编制农业园区物联网工程建设方案。
6.2第二阶段建设完善
主要任务是在农业园区物联网工程建设方案合理完善的基础上，着力建设各项农业信息化系统，从农业生产、经营、决策、管理和服务五个方面全力建设各类农业管理系统，实现农业园区农业生产、加工、销售全过程的智能化、信息化。
6.3第三阶段总结完善
主要任务是验收、总结完善和推广。
对已完成的系统进行验收，然后继续完善，并在示范地推广和维护。
同时梳理总结规划执行情况，总结经验，改进不足。
七、工程管理方案
7.1实施原则
本工程的实施规划及工程管理分两部分：
软件开发部分、物联网工程硬件部分、现有系统升级改造。
其在实施与管理上存在着不同。
由于本工程建设涉及面广、技术含量高，实施过程中我们建议采用基于CMMI模型，以RUP软件工程过程为蓝本，根据面向对象开发特点，为农业物联网平台建设工程实际情况而选择修改，从而使之适应当前应用级系统设计开发的需要。
依循软件能力成熟度模型SW-CMM和PMBOK，统一的软件设计体系消除一些潜在的不必要的差异，以免用户混淆；同时，通过统一语义和符号表示，能够稳定面向对象技术市场，使工程根植于一个成熟的标准建模语言，从而可以大大拓宽所研制与开发的软件系统的适用范围，并大大提高其灵活程度。
软件设计体系包含面向对象的软件开发方法OMT和统一建模语言UML两个方面。
7.2工程集成管理
确保对工程的不同构成要素进行正确的协调。
它包括了工程开发计划，工程执行计划，全程变化控制。
7.3工程实施计划
软件工程计划编制的目的是制定一个合理的实施软件工程及管理软件工程的计划。
软件工程计划编制着重于对要实施的工作进行估计，建立必要的承诺并定义工作计划。
包括以下要点：
（1）确保软件工程存在一份文档化的、并被认可的工作陈述。
（2）明确划分为预先定义的、规模可管理的阶段的软件生命周期。
（3）确定软件工程需要建立及维护控制的软件产品。
（4）按照书面流程获得对软件产品规模的估计（或软件产品规模的改变）。
（5）按照书面流程获得对软件工程工作量及费用的估计。
（6）按照书面流程获得对工程所需要的关键计算机资源的估计。
（7）识别、评估与费用、资源、进度及工程的技术方面相关的软件风险，并文档化。
（8）对于软件工程的实施得到相关的机构或个人的认可和文档化的承诺。
（9）确定人员角色分工，明确责任，对有关人员进行适合其职责范围的培训。
（10）指定软件工程负责人落实软件工程的承诺并制定工程的软件开发计划。
（11）对软件工程所需要的适当的资源及资金做出计划。
（12）按照书面流
升级会员 