MeshSPAIS精准农业智能检测系统方案

1万 · 2016-1-29 11:05

一、系统简介

　　北京美信凌科信息技术有限公司(SmeshLink Technology)提供的MeshSPAIS(Smart Precision Agriculture Information System)是基于物联网技术无线传感器网络研发的精准农业信息化系统。MeshSPAIS系统将互联网从桌面延伸到田野，让温室实时在线，从而实现蔬菜大棚与数据世界的融合。实时采集的传感器数据与传统的种植经验相结合，将形成适合各地种植特点的专家决策库，可同时监测和控制控几十万座蔬菜大棚的正常运行，并根据传感器数据，进行温湿度、光照度等指标的自动调整，从而使得农作物始终处在最佳的生长环境中。另外，还可实现对蔬菜病虫害的早期预警和对蔬菜产量、交易价格的早期预测。

　　MeshSPAIS系统由多个无线温湿度测量节点，若干个TD/WCDMA/CDMA2000数字终端和应用程序服务器组成，下图是整个系统部署的实际效果图：

　　图中的虚线部分表示无线连接，实线部分表示有线连接，系统中的所有无线节点工作在一个可靠的MESH网络当中，系统中地任意一个或多个监测节点失效并不会影响其它节点的正常工作（每个节点会自动地查找最合适的中继节电，并把数据报可靠地通过TD/WCDMA/CDMA2000数据传输网关送达数据处理服务器），用户可以通过普通的网络浏览器实时访问各个节点的测量数据，也可以通过短信的方式实时了解各个节点的监测数据。

二、系统参数2.1 四通道太阳能采集器MXN880

任何一个无线测温节点由高增益天线、电源管理模块、太阳能电池组和基于SmeshStack专利技术设计的超低功耗无线传输模块组成，系统采用独立太阳能电池供电方式，整个节点的具体参数如下：

参数指标	参数值	备注
处理器指标	RAM 8k ;FLASH 128k ;EEPROM 4k;主频8M
无线频率范围	2405MHz-2480MHz	ISM免费频段
传输速率	250Kbps
发射功率	3DB	有效传输距离大于300m
接收灵敏度	-101DB
天线增益	3DB
平均工作电流	小于0.7ma(每3分钟发送一次数据，可定制)	可独立工作1年以上
工作电压	1.8V-3.6V
温度范围	-20～+85℃
扩展接口（可选，不在标准配置当中）	外部编程口、RS232串口、RS485接口、RESET、电源输入、开关量输入、模拟量输入

1万 · 2016-1-29 11:06

2.2 多种3G数据传输网关

3G数据传输网关由一个无线WSN节点和一个3G数字传输终端组成，它负责将WSN的监测数据传输到后台处理服务器当中，该节点功耗较大，必须选用外部供电或者采用太阳能供电的方式。美信凌科的3G数据网关支持国内三大运营商网络，通过配置不同的3G数据模块，提供对TD/WCDMA/CDMA2000的支持。

2.3数据处理服务器

数据处理服务器由专用的数据服务器和上层应用程序组成，它负责从网络中接收监测检的数据，同时接收用户的互联网访问，另外，在SP通道的帮助下，可以接收用户的短信请求，并把用户需要的信息通过短信的方式发送的用户手中，其具体功能如下：

接收所有的监测节点数据
历史记录查阅（图形方式）
网络拓扑显示
用户短信响应
节点健康情况监测

2.4 系统整体参数

本系统中的所有节点都工作在本公司具有独立知识产权的无线协议栈基础上，其路由的可靠性和低功耗能力是普通免费ZIGBEE协议栈无法超越的，整个系统的最大无线监测节点数可以达到300以上，本系统的主要特色总结如下：

部署方便。用户开机即可使用，无需电源供电，无需有线连接，外壳自带悬挂位置。只要开机，所有的无线节点会自动形成一个可靠的无线多跳网络，保证数据传输的可靠性和远距离传输的需求；
可满足大规模部署需要。系统实测300个节点工作可靠，理论上来说，无线节点的数目可以达到65535；
单跳传输距离远。采用业界最好的ZIGBEE 射频芯片，在不加放大电路的情况下，本系统中节点的传输距离是最远的；
支持外部扩展，如果由于需要，系统提供二次开发接口，满足用户个性化的需求。

1万 · 2016-1-29 11:07

三、系统优势：

本公司提供的精准农业监测系统在技术上存在着以下不可比拟的优势：

部署方便。用户开机即可使用，无需电源供电，无需有线连接，外壳自带悬挂位置。只要开机，所有的无线节点会自动形成一个可靠的无线多跳网络，保证数据传输的可靠性和远距离传输的需求；
全网低功耗运行，无需外部电源供电，可以独立运行三年以上，即使没有太阳，也可以独立工作2个月；
外部接口丰富，可以接多种传感器
网络性能稳定，单个基站可以带1000个以上的节点
支持双网关系统，保证系统的冗余性
上层应用层丰富，支持用户二次开发

1万 · 2016-1-29 11:09

四、系统产品列表

MeshSPAIS精准农业信息系统
种类	型号	功能、性能参数	备注
MXN880四通道太阳能采集器	MXN880	IEEE 802.15.4 / ZigBee / 6LoPAN 低功耗农业无线传输节点工作频率： 2.405GHz～2.485 GHz 传输速率：250kbps / 1000kbps 支持平台：SmeshStudio / SmeshStack 通讯距离：大棚传输200m ~300m / 空地传输300m~500m 特征参数：4个智能传感器接口/ 组网指示灯/ 高增益外置鞭状天线/ IP67高等级防水封装/ 高能电池组/ 可选液晶显示扩展/ 1W太阳能绿色能源供电/ 支持外置接口编程/ 高级PVC工程塑料封装
MXG520 智能信息网关系统	MXG520	工作频率： 2.405GHz～2.485 GHz 传输速率：250kbps / 1000kbps 扩展接口：1个D12接口天线配置：全向增益天线
MXS1101 土壤温度传感器	MXS1101	测量精度：+/- 0.3℃ 测量范围：-55℃~95℃ 工作电压：3V~ 5V 测量功耗：≤3mW 连接接口：6PIN金属防水接头IP67 / 3PIN杜邦插头/ 防腐蚀封装
MXS1201 空气温湿度传感器	MXS1201	测量精度：温度+/- 0.5℃ 湿度+/- 5% 测量范围：温度-55℃~95℃ 湿度0 ~ 100% 工作电压：3V~ 5V 测量功耗：≤3mW 连接接口：6PIN金属防水接头IP67 / 3PIN杜邦插头
MXS1401 土壤水分传感器	MXS1401	测量精度：湿度+/- 5% 测量范围：湿度0 ~ 100% 工作电压：5V 测量功耗：≤3mW 连接接口：6PIN金属防水接头IP67 / 3PIN杜邦插头/ 防腐蚀封装
MXS1301 大棚二氧化碳传感器	MXS1301	测量精度：+/- 5ppm 测量范围：0ppm ~ 2000ppm 工作电压：5V 测量功耗：≤85mW 连接接口：6PIN金属防水接头IP67 / 4PIN杜邦插头/ ABS工程塑料封装
MXS1501 太阳光照传感器	MXS1501	测量精度：30 Lux 测量范围：0 Lux ~ 188000 Lux 工作电压：3V 测量功耗：≤1mW 连接接口：6PIN金属防水接头IP67 / 金属封装
WebSPAIS v2.1 智能精准农业监测网络系统软件		B/S架构软件先进的Flex浏览器数据显示系统拓扑结构显示传感器信息显示监测数据历史纪录图形绘制可设定报警阈值远程设置EVDO数据传输系统

1万 · 2016-1-29 11:10

五、上层应用程序功能

　　WebSPAIS系统提供基于WEB开发的农业监测应用系统，详细请参考WebSPAIS使用手册。

1万 · 2016-1-29 11:12

点击下载：智能精准农业信息系统解决方案
这个是完整的方案设计，大家可以参考一下。

1万 · 2016-1-29 11:13

生产成本的降低
 灌溉成本降低：MeshSPAIS 智能精准农业信息系统可改变以往大水漫灌的方式，采用土壤湿度传感器
搭配下的高效率滴灌方式，约能节约 40~60%用于灌溉的水资源，对农村自然资源的合理利用和环境
保护将起到巨大推动作用。
 施肥成本降低：根据数学模型测算，在专家知识系统和传感器数据的配合下，进行变量施肥可减少施
肥成本的 30%左右。
 病虫害防治成本减少：根据数学模型测算，在叶面传感器的配合下，采用基于空间的变量喷药技术，
病虫害防治成本将减少 25%左右。
 人力成本减少：在劳动内容不变的情况下，人力成本减少直接对应农民劳动强度的降低。根据测算，
由于 3D 可视化中控系统及人工智能专家系统的使用，农民种植效率将为原来的 1.5 倍，即 2.25 个大
棚/人/年。如果种植面积不增加，农民仍旧种植 1.5 个大棚，那么，农民的劳动强度将降低 33%。
可以建立作物生长的数据库：整个系统对作物每隔 10 分钟就会收集一次基础数据。通过数据挖掘技术，
结合农业专家对数据的分析，可以模拟出每种作物最佳的生长环境，对作物的种植具有战略意义。

1万 · 2016-1-29 11:32

推动农业生产方式的变革，实现有机农业的集约化生产
农业的发展方向是现代农业，现代农业的核心是标准化。而所谓的“农业生产标准化”是指运用工业生产
的模式来经营农业，提高农产品的品质，保障农产品的安全，使农业生产由粗放型向集约型转变。MeshSPAIS
MeshSPAIS 精准农业系统 SmeshLink 物联传感网络信息专家

智能精准农业信息系统部署以后，通过物联网对几十万座大棚的蔬菜生长过程进行全程监控和数据化管理，从
而实现了有机蔬菜生产的集约化。另外，农民千百年来传统的生产模式也会随之改变，农民也会像工人一样分
属于不同的工种，从而从机制上保证了农业生产的标准化。

只看该作者 · 2016-1-29 14:55

yiyigirl2014 发表于 2016-1-29 11:10
五、上层应用程序功能　　WebSPAIS系统提供基于WEB开发的农业监测应用系统，详细请参考WebSPAIS使用手册。
...

大棚种植现在主要是累，能减轻劳动强度不？

只看该作者 · 2016-1-30 10:17

病虫害防治成本减少/

只看该作者 · 2016-1-30 16:03

智能农业应该是未来的一个发展方向