.土壤环境监测系统解决方案

1.1.项目背景
随着时代的发展，更多的人认识到农业环境监测的重要性，为了有效保证农业环境质量，有关部门印发各类通知，以保障农业环境生产需要。2016 年，农业部印发了《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》，特别提到加强农业与信息技术融合，发展智慧农业，这是一个非常积极的信号，有利于推动智慧农业的发展。2019 年，农业农村部印发《关于做好农业生态环境监测工作的通知》，强调做好土壤环境监测、农田氮磷流失监测、农田病虫害/外来入侵物种的监测。其中，《通知》指出，开展农业生态环境监测，对于准确判断我国当前农业生态环境形势，精准实施农业农村污染治理攻坚战行动计划，不断改善农业生态环境质量，保障农产品质量安全具有重要意义。
传统农业：人工管理，缺乏有效的技术手段采集农作物生长环境参数；采用手动控制实现对灌溉、水帘、遮阳网、抽风机等的控制，耗费人力、耗费时间，出错率比较高。
现代农业：传感数据相对单一；对获取的数据还需进行手工统计和分析；缺乏智能化的数据管理和分析平台；不能做到灾害预警和应对联动。
智慧农业：在无线网络+互联网+物联网+人工智能+大数据+GIS+遥感技术等多种新   技术的引导下，智慧农业集感知，传输、储存、分析、联动于一体，具有远程监测和控制、智能数据处理、多样化超限告警等功能，使农业更加精细化、可视化、智能化、简单化、现代化。
1.2.建设目标
■构建一体化业务支撑平台，形成农业产业体系
国家“十二五”规划中明确提出，将完善现代农业产业体系作为“十二五”的重点建设任务，因此，智慧农业的建设也应以建设一体化的农业产业体系作为目标，在完善与提高农业生产过程中各个环节的信息化水平的基础上，构建统一信息管理平台，完成对科学育种、科学生产、智能控制等各个环节的有效管控，并逐步形成现代智慧农业体系。同时，依据业务协同的需求，整合了科研、农委、企业等相关机构的应用系统，实现了跨部门、跨区域的数据共享利用与应用协同，从而真正形成了一体化的产业体系。
■制定并完善智慧农业体系标准，促进农业信息标准化
本着标准先行的原则，在应用系统的建设过程中，依据以往建设的经验，结合用户实际业务需求，制定一系列的信息数据管理标准。
在智慧农业的信息化建设中，规范与外部系统数据交换标准的功能，并制定相应的技术标准、技术要求和检测机制。需要建立农产品科研、生产、监测等相关的数据标准， 同时，针对各个相关应用系统数据共享交换的要求，建立了相关信息的数据交换标准及应用接口的标准，为未来的系统扩展和数据利用，提供了坚实的标准依据。
■注重信息数据共享，促进农业协同化
结合农业产业体系业务建设需求，依托统一数据标准，基于相关应用系统的建设， 构建农业统一数据共享中心，实现农业数据统一存储、统一管理，为协同应用与科学决策提供数据基础，并以数据统一管理，应用统一整合为基础，使跨部门、跨应用的协同成为可能。
■加强并引入信息化技术，推动农业生产智能化
推动并扩大物联网等现代化信息技术在农业生产中的应用，建设气候、土壤、水质等农业生产环境检测、分析、研判，病虫害预测与预警等综合系统，实现随时随地通过网络远程获取环境状态并控制各种环境，使作物处于适宜的生长环境，科学指导生态轮作，提高农业生产的技术含量与生产效率。
■针对不同类用户，提供人性化服务
农业产业体系涉及多类用户，不同用户群体差异较大，因此，在应用系统的建设过程中，需要针对不同的用户水平，结合用户的业务需求与使用习惯，在考虑统筹规划和顶层设计的同时，兼顾人性化的设计，满足各级业务单位和不同用户不断扩展的应用需求，贴近工作人员的操作习惯，并考虑到工作环境的特殊性，使人员与计算机的交流变得更便捷、更顺畅和更安全，有利于提高工作科技含量、改进管理方式和提高信息服务水平。
■关注用户使用体验，增加系统的可视化效果
系统的建设充分发挥可视化的作用，借助图形化手段，将繁杂枯燥的各类数据，通过曲线图、折线图、地图等方式清晰、有效、形象地展现出来，从而使用户更直观、更便利。
1.3.设计原则
在研发设计农业四情监测系统的时候，我们总结前人开发的经验，结合最新自控和软硬件技术，以智慧农业为目标，建设以信息化为基础，无缝隙、精准化、智慧型的现代农业监测预报预警体系。具体目标如下：
■系统的标准化
系统建设应坚持标准化，遵循国家和行业相关业务、管理和技术规范标准。
■技术的先进性
系统应采用成熟、先进的技术，建设符合信息技术最新发展潮流的基础架构，确保系统技术的先进性和前瞻性，保证投资的有效性和延续性。
■软件的适用性
系统的建设应切实满足用户的实际业务需求，具有较高的适用性。
■软件的实用性
系统建设应充分考虑使用人员的能力和素质、专业结构、部门业务需求情况，做到易学易用、操作简单、尊重使用人员工作习惯；并具有一定的数据自动校验功能。
■系统的稳定性
系统的建设规划要充分考虑系统投入运行后即作为生产系统，保证 7×24 小时服务： 一是要求应用系统首先是成熟可靠的；二是要求具有备份功能和措施；三是要求具有高 的容错及故障恢复能力，在出现意外时能够隔离故障区，保护重要数据，通知管理人员 做人工干预，避免灾难性后果发生。
■系统可维护性
系统应能通过集中控制台方便地配置、监视、控制、诊断整个系统，并且能够监视和控制用户情况、提高效率、消除隐患。
运行环境根据需要发生变化时，包括新的硬件和软件（含系统软件和数据库）投入使用后，应保证该系统的正常运行。
■系统可扩展性
系统的建设必须考虑到与已有系统、其它单位系统以及将来待开发系统之间的互联， 因此在满足目前需求的前提下，设计时还要分析并预测未来的发展。应保证设计的应用 系统具有良好的二次开发功能，以利于今后的扩展。对于未来的发展，要立足在现有的基础上升级改造，保护现有投资。
■系统可管理性
系统的部署、使用及管理以简便、易于操作、方便实用为准则，采用基于Web方式管理系统，降低系统管理、维护成本，提高系统的可管理性。
■系统的安全性
系统建设应充分考虑用户、应用、网络方面的安全性要求，防止来自外部非法的访问。应具有用户的身份认证和权限管理，对应不同的应用层次。既能保证不同用户高效、快速地访问控制授权范围内的系统资源，也能有效地阻止用户之间的非法侵入、非授权访问。对关键的设备和系统还有完善的安全性保护方案。
1.4.设计依据

（请联系成都蓝格时代科技028-60201532获取）

2.1监测意义

监测意义：高质量产出离不开健康和肥沃的土壤。做好土壤环境监测，是防止干旱洪涝 的重要手段之一，也是实现智慧农业的关键环节和建设现代农业的基础支撑。成都蓝格时代科技土壤环境监测系统通过各专业的土壤传感器设备对土壤做出及时 的监测分析，对于科学种植，高效生产，提高土地产量，更好地实现农业可 持续发展具有重要意义。

2.2监测要素

监测要素：土壤温度、土壤水分、土壤 PH、土壤电导率、土壤氮磷钾、土壤水势（土壤张力）监测内容：各传感器信号集中采集、测点状态监测、超限告警、报警记录、历史数据查询、远程控制。

2.3监测效果

监测效果：土壤环境监测系统利用太阳能电池板进行供电的方式，通过在农业大田安装 的土壤传感器实时监测土壤的水分、温湿度等介电参数，并通过气象监控主 机将数据自动上传至农业四情测报平台，用户最终可以通过多终端查看数据。当任一土壤参数超过设置的上下阈值时，系统自动触发短信、语音、邮件告 警，通知管理人员紧急处理。

3.1设备简介

4.1系统拓扑图

 5.1系统平台

5.1.1登录界面

5.1.2 监控主页

5.1.3  实时数据

l实时数据：该模块可实时展示区域下所有土壤设备的状态。可以选择多个设备， 右侧展示选中设备的状态和节点数据。

注：设备离线显示灰色，设备在线显示绿色，设备报警显示红色。

5.1.4  历史数据

历史数据可查询每个监测点的设备信息，对设备监测数据、历史数据进行查询。报警数据会以红色显示，支持生成数据曲线图，具有单个或多个因子数据存储/查询/导出数据功能，支持 PDF、excel 等多种数据格式导出。同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、设备电量、设备在线状态等重要信息。

5.1.5  系统管理
系统管理包括用户管理、区域管理、设备管理、系统日志四部分。
用户管理

该模块具有添加子账号、修改子账号、管理子账号、设置区域权限、菜单权限等功能。
①、支持账号分级管理，针对项目实际需求增设子账号，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色，并赋予角色的不同权限管理。

区域管理

该模块具有添加区域、修改区域、管理区域、各区域短信、邮件额度管理等功能。
①、以区域为单位，对该区域的设备和环境状态进行统一管理。

②、根据各区域需求分配超限告警短信、邮箱额度。

设备管理

实现对接入系统中的虫情监测设备、孢子监测设备、气象水质监测设备、土壤环境监测设备、视频监控设备、无线灌溉设备的管理功能。

①、支持各区域中各个设备的控制、修改、维护，还可查看 ICCID 卡号、同步 ICCID 卡号，还具有数据透传功能。
②、该模块下设备可以实时获取现场 4G 型物联网设备的卡号，自动分析卡号剩余流量，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞。

系统日志

该模块下用户可以清晰查询操作用户、操作内容、操作结果、操作用户的IP、 操作时间。其中父账号可以查看自己以及子账号的日志，而子账号只能查看自己的日志。

5.1.6  大屏可视化
可投屏显示，自动刷新，滚动播放所有设备信息，数据清晰、直观，便于管理员进行系统查看。

5.1.7  二次开发
成都蓝格时代科技提供的农业四情测报普通版平台完全免费，界面完全中性，并支持用户二次开发。
5.1.8  千人千面
针对小规模应用的用户，农业四情测报平台提供可配置的“千人千面”界面与私有域名解析的服务，客户只需要投入几十元购买一个域名，备案成功后就能拥有自己的私有登录链接，
6.1 手机APP

为方便移动端用户监测数据，推出“壤博士”手机APP，方便用户 24 小时实时监测。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/ 异常报警，支持离线告警功能，支持实时数据查看，历史数据曲线查看，移动控制阀门开关，实现自动化灌溉。

7.1应用案例