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智慧农业生产全过程管理平台建设方案

        一、建设背景

        1.1 建设目标

        1.1.1智慧农业物联商务建设目标

        1)通过数据分析建立的智能管理决策模型,并建设农产品溯源系统,实现“环境可测、生产可控和质量可溯”,从源头上确保食品安全。

        2)建立农情预警中心,对生产过程中发生的超生态标准状态进行预警和动态处置,准确把握生产形势,对决策提供有效参考依据,为实现增产增收发挥重要作用。

        3)通过建立农作物生产的土壤气候环境、病虫害防治和肥料施用模型,使得农业生产流程符合生态标准,对生产环境保护及控制、产量以及避免浪费资源起到积极作用。

        4)通过设计和实施分布在生产源头的计算机视觉感知设备与传感器网络,对生产环境与生产流程进行智能感知与实时传输和存储。建立生产全过程实时数据库和可视化信息平台,通过物联网控制设备和终端人机对话界面,实现生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理,从而实现农业自动化、精准化,减少人力,有效利用资源,降低农业生产成本。

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        1.1.2智慧加工物联商务建设目标

        1)通过建立初加工实时监控、深加工实时监控、货物转运仓储实时监控系统,对智慧加工全过程进行监视、记录并打印,确保智慧加工全过程的农产品的质量、安全实时监测。

        2)通过智慧加工过程中的最小包装农产品信息与物联商务系统平台的信息自动实时上传-回传,完成农产品分级、分拣信息的自动实时传输,使得追溯系统中智慧加工数据信息与数据库完成实时交换更新。

        3)通过追溯系统与农产品分级检测系统的无缝衔接,完成智慧农业与智慧加工环节的精准对接,确认农产品生产档案的完整性和可靠性,使得物联商务平滑进入到智慧加工环节。

        1.1.3智慧仓储物联商务建设目标

        1)智慧仓储控制可进行实时可视化的数据调整和指挥,实现智能控制,从而保障农产品安全、质量及高效流通,提高仓储企业内部本身的信息化程度,实现仓储管理的智能化。

        2)智慧仓储物联网信息存储与实时监测,智慧仓储系统会自动把采集后的仓储物资信息通过网络传输到数据中心,而仓储物联设备可以在智能控制中心的设定标准下,对仓库内的温度、湿度、通风进行智能化的监测。

        3)通过物联网手段进行仓储环节的检测信息采集,实现货物在出入库及仓储状态的自动感知、智能调节,自动采集物资信息。

        4)通过智慧仓储物联网检测信息的识别与表达,实现对仓储物资的自动识别、追踪、管理,有利于改善传统仓储内部中入库,盘点,环境监控等过程环节效率低下的问题,提高仓储内部环节的信息传递效率,实现仓储环节中库存、环境和出入库信息的实时共享,达到实时、准确与高效,加快作业效率,提高仓储服务质量。

        1.1.4智慧运输物联商务建设目标

        1)智慧运输物联网设备的智能预警,通过分布在各个角落的物联网设备对运输车厢内的温度、湿度、通风进行实时监测和并且在出现问题时可以及时的通知系统,并对运输环境做出调整。

        2)智慧运输物联网信息的追溯编码,系统主要通过WEB页面访问对监测数据进行详细直观的展示,能够让消费者和购买者也以普通游客的方式查询运输过程中的监测数据,实现追溯功能。

        3)智慧运输物联网追溯信息的采集,在车辆运输过程中,自动采集和控制温度、湿度等信息,并通过无线通讯技术将这些信息同步上传到运输企业数据库中,同时,行车路线也可根据路况实时变化情况进行优化调整。

        4)通过智慧运输物联网追溯信息的辨识,自动核对商品和运输车辆信息,核对无误后在运输企业数据库中记录运货数量、车辆、发货人、发货地点、发货时间、收货地点、发货人等信息。

        1.1.5智慧配送物联商务建设目标

        1)通过配送系统的框架设计及系统功能设计两个方面,实现基于物联网的智慧配送系统。

        2)通过对现有的网络进行集成、整合,应在原有信息系统的基础上,加强市场信息硬件基础设施建设,构建基于电子商务平台的农资物流组织模式,改变重复建设,提高网络信息质量。通过对物流配送过程的需求分析,可以对每一个环节进行控制,实现智慧配送。

        3)配送环节由订单处理、筹集存储、分拣配货、流通加工、配送运输构成,通过利用RFID射频识别、网络通信,GIS等信息化技术及先进的管理方法,达到订单智能归集、路径智能优化、配送时间提前设定,退货、补货提醒、回收等智能管理的高效配送系统,实现即时配送,确保农产品配送的时效性。

        1.1.6智慧商务物联商务建设目标

        1)依托农产品智慧商务平台,对农产品生产销售企业,以市场数据分析为导向、也消费群体订单为借鉴,为企业决策者提供支出分析、供应商管理、合同管理、定价管理等各项销售产业链智慧化管理。

        2)基于大数据分析,实现农产品需求量与价格变动的预测;对平台消费群体各项行为进行分析,提供优质商品信息。

        3)使农产品监测信息接入,依托农业物联网技术,将农产品整个供应链的各环节在电子商务平台集成展示,提供远程查询从生产、流通加工、仓储、运输、配送等各环节的详细情况,实现生产到销售的无缝对接,实现农产品流通全产业链的智能协同。

        4)建设农产品信息发布平台,构筑全新的农产品电子商务平台,实现农产品网络化交易,依托支付平台自动结算,减少交易过程的繁琐环节,提供快捷、安全、绿色的农产品电子商务交易。

        1.2 建设内容

        通过物联网技术,促进农业生产向信息化、智能化转变,有效利用资源,降低农业生产成本,实现农业种植产量提升,使传统农业转变为“智慧农业”。XX集团采用示范应用与公共接入平台相结合的原则,既XX为全面掌握智慧农业生产技术,企业选取相应的示范点,进行智慧农业生产;同时,搭建智慧农业生产公共平台,建立相应的准入制标准,由相关生产企业根据公共平台接入标准,提供相应的接口,纳入智慧农业生产平台。

        1.2.1建设物联网

        对农产品生产环境和生产流程中的各类数据进行智能感知、实时传输;

        1.2.2建设农产品生产全过程大数据管理平台

        包括农产品生产全过程大数据分析和融合模型、农产品生产全过程多环节精准化种植(水肥药)管理模型和农产品生产全过程多环节智能化(栽培管理)决策模型、农产品生产全过程控制模型;

        1.2.3建设全过程可视化平台

        建设农产品生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理的数据可视化平台;

        1.2.4建设农情预警中心

        建设农地土壤环境、生产气候环境、作物病虫害防治、肥料施用管理等农情预警中心;

        1.2.5建设全流程农业数据库

        建设农产品生产过程、生产环境和长势数据库;

        1.2.6建设全周期溯源信息平台

        建设基于生产过程数据、环境数据和长势数据的农产品溯源信息平台。

        1.2.7建设智慧农业生产公共接入平台

        建立XX智慧农业生产准入制,将其他生产企业农产品生产信息纳入到平台。通过上述各项的实施,使得XX农产品物联商务体验中心信息平台能够满足生产管理者、生产操作者和农产品消费者的信息需求。

        二、建设方案

        2.1 整体技术路线

        方案整体的技术路线农产品生产的土壤空气环境监控物联网灌溉控制器传感器网络智能控制基于多源遥感的农产品长势监控其他生产信息来源生产大数据分析及融合模型农业生产数据农产品生产全过程大数据管理平台基于数据挖掘的农产品生产全过程多环节精准化种植模型基于数据挖掘的农产品生产全过程多环节智能化决策模型农产品生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理的可视化平台农产品生产(环境、品种、长势、水肥、化控、综合防治、产量、品质等)农产品质量溯源农业生产管理农业生产数据农业生产数据  

        2.2 智慧农业基本流程

        1)原始打包农产品扫码出库时,根据车载RFID自动核对车辆信息。核对无误后在生产商数据库中记录出库数量、出库时间、出库人、运输车辆、运输人、发货目的地等信息;平台定期与生产商数据库就此信息做数据交换;

        2)平台与生产商数据库按照事先约定好的数据项接口标准、数据格式标准、传输协议、交互频率做数据采样交换。同时可提供数据交换的标配推广;

        3)种植过程中,生产商数据库实时采集、录入、存储、控制生产地块信息(土壤成分、微量元素、水分、温度、湿度等)和生产工艺信息(选种、种植、施肥、病虫害防治、采摘、包装等);

        4)生产商登录平台登记其主体信息;

        5)采摘后,分地块分批次将原始农产品进行打包,并生成其生产档案存储于生产商数据库中,同时将该档案发送给平台;

        6)生产商根据收到的RFID码/二维码,写入到RFID芯片上或者通过条码打印机打印出标签,粘贴到打包后的原始产品包装上;

        7)平台接受到档案之后,生成全球统一编码的RFID码/二维码,并发送回生产商;

        8)生产商把相同的编码数据发送给下游加工商。

        2.3 智慧农业物联网建设

        本方案设计的智能农业温室物联网系统是依照智能农业物联网原理,将前端传感器、数据接收器以及设备控制端集成在温室中,通过数据中心、云平台、工业化自动控制等技术实现温室农业环境自动调控的农业生产系统。系统主要包括:传感终端、传感网络、通信终端、控制终端、监控中心和应用软件平台。

        通过本设计实现的物联网,可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及作物生长视频图像,通过智能控制模型分析,远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光、水肥药灌溉喷施等设备,保证最适宜作物生长的温室环境,为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。同时还可以通过手机、计算机等信息终端向温室用户推送实时环境监测信息、预警信息、专家咨询和农技信息等,实现温室集约化、网络化远程管理。

        2.3.1传感终端

        温室环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成,可实时监测空气温湿度、土壤含水量、土壤温度、光照强度、CO2浓度、作物长势等信息,以及农业气象信息。

        2.3.2无线传感网及通信终端

        温室无线传感通信网络主要由如下两部分组成:温室内部感知节点间的自组织网络建设;温室间及温室与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后,将通过温室间及温室与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室环境信息的监

        2.3.3控制终端

        温室环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成,通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及CO2浓度等参数,对环境调节设备进行控制,包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、灌溉电磁阀、CO2发生器等设备。

        2.3.4视频监控系统

        作为数据信息的有效补充,基于网络技术和视频信号传输技术,对温室内部作物生长状况进行全天候视频监控,进行远程的单一温室全覆盖的作物图像访问、实现多温室、在线、便捷的监测模式。

        2.3.5监控中心

        监控中心由服务器、多业务综合光端机、大屏幕显示系统、UPS 及配套网络设备组成,是整个系统的核心。建设管理监控中心的目的是对整个园区进行信息化管理并展示。 现场监控中心气象站视频监控土壤监控无线传感网络温室环境监控制站建设农产品生产全过程大数据管理平台,包括农产品生产全过程大数据分析和融合模型、农产品生产全过程多环节精准化种植(水肥药)管理模型和农产品生产全过程多环节智能化(栽培管理)决策模型、农产品生产全过程控制模型;

        三、系统介绍

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        3.1 智慧农业生产全过程精准化种植(水肥药)管理系统

        智能决策支持系统是辅助解决农业温室系统在种植全过程中的半结构化和非结构化问题的人机交互系统,以信息、仿真和计算机技术为手段,综合运用数据技术、模型技术、人工智能技术,建立过程推理,提供解决方案。通过传感器采集的数据为依据,经分析后,从策略库中调出合适的策略,并将其参数化,形成各控制系统的执行指令,通过智能决策控制将不可控的环境因素缩小在可控范围内,优化作物生长条件,使经济效益和生态效益达到最优。

        本方案的智能决策控制系统技术涉及作物长势、水肥药等栽培管理和温室内外环境等多个方面,因此需要用多个模型共同辅助精准种植,构成一个有机的种植精准管理模型体系,通过各模型的求解得到各生产问题的决策结果,并综合形成智能控制的最终决策结果。为实现对温室生产的“智慧”管理,本设计通过实时感知作物生长的环境,作物的长势等信息,能够根据作物需求实时调整控制策略,进行反馈控制。在精准种植管理的模型库中建立如下几个主要模型。

        3.1.1建立作物的生长发育模型

        通过作物的遥感数据模型和环境数据模型,定量化描述作物生长发育的关键过程和形态变化,建立相应的植物长势、病虫害、营养、品质和产量的作物生长发育模型。

        3.1.2建立水肥药管理优化模型

        通过作物的遥感数据模型、环境数据模型、作物生长发育模型和温室环境预测模型,实现温室基质/土壤栽培的水肥信息模拟、分析与预测,建立营养液配方、节水灌溉优化模式,形成水肥管理的定量化管理指标体系,建立水肥管理优化模型,建立化控管理档案,为作物栽培水肥管理专家系统的建立提供技术参数。

        3.1.3建立作物病虫害预警和诊断模型

        基于温室环境信息和作物生长发育信息,实现对作物病害发生的时间、程度的预警,建立作物病虫害预警模型,并制定科学的防治方案。

        3.1.4智慧农业生产全过程多环节智能化(栽培管理)决策系统

        基于作物长势、温室环境、作物营养和病虫害的实时信息和数据,通过栽培专家系统、作物长势模型、综合环境预测分析模型、病虫害预警模型、水肥管理优化模型等系统信息,建立温室管理智能优化决策模型,实现温室环境的智能控制。

        智能控制决策终端通过获取数据中心和云平台上的数据,运行作物生长模型、水肥模型、环境预测模型、营养模型、病虫害预警和诊断模型、优化决策算法模型以及用户服务软件等,进行温室作物生长、温室环境预测、温室水肥优化管理、关键发育期形态营养及病虫害预警诊断,最终通过专家系统、知识库、模型库和数据库的综合分析处理,得到决策数据和信息。同时该方案还将根据能耗需求和经济利益需求,通过数据中心的数据分析获得的决策数据和信息,建立行之有效的决策算法,为生产现场控制器提供所需要的环境或水肥药控制设定值。

        该智能温室决策控制架构允许手机用户进行温室监控。设计软件为用户提供各种信息服务,譬如作物品种和生长进程的管理、产品购销、市场信息、技术支持与服务、气象信息等,还可以通过互联网实现远程控制与管理诊断、实时环境监测等,即使温室生产管理人员不在温室现场,通过手机也能够及时方便地了解到温室现场生产情况。

        3.1.5智慧农业生产全过程生产设备智能控制系统

        温室的“智能”程度取决于对温室环境的感知、决策和控制能力。温室是个较为复杂的系统,包括温室结构、室内外环境和功能部件等,其中,温室内的智能感知与控制系统由各种传感器、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成,通过无线WIFI或GPRS模块与数据中心综合管理平台连接。依据传感器网络用获取的数据和建立的各种环境数据解析模型进行决策,改变内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备状态,对设备执行机构的行为进行控制和反馈控制,从而达到调节适宜的作物生长环境的目的。

        任何一种作物的生长发育都要求一定的环境条件,作物种类不同,对环境条件的要求也不尽相同。智能温室对作物赖以生存的环境因子,包括光照、温度、水分、土壤和大气因子等,进行综合调节和控制,为作物的生长提供适宜的光、温、湿、水、肥等条件,定制灵活多样的控制策略和管理决策,为不同作物的生长发育提供适宜的环境,使作物与环境得到较好的统一。从智能温室结构功能特征分析中可以看出,为了实现智能温室的功能,对各种环境参数进行监控,需要各种环境设备的配合 

        (1) 外遮阳

        (2) 内遮阳

        (3) 加温系统

        (4) 自然通风(天窗、侧窗)

        (5) 降温系统(湿帘/风机)

        (6) 环流风机

        (7) 灌溉系统

        (8) 补光系统

        (9) 补气系统

        (10) 施肥系统

        智能温室对这些执行机构的控制不是简单的、独立的、静态的直接数字控制,而是基于环境模型或是专家系统上的监督控制,通过综合集成传感器采集到的温室信息,对温室的执行机构、控制系统、通信系统等进行协同管理、协调运作,实现对温室内环境参数的控制与调节,使作物获得最佳的生长条件。

        因此通过温室环境预测模型的建立和环境数据计算分析,确定温室内部光照、辐射平衡、温湿度变化(空气与土壤)、C02浓度变化、气流和土壤状况等环境因素对作物生长发育的影响、及各因子间的交互作用关系。根据不同作物生长发育模型,建立温室环境优化控制模式,为开发优质高效生产智能化生产管理决策系统,提供数据和模式支持。

        3.1.5智慧农业生产全过程大数据分析系统

        对农产品生产过程中产生的各类环境数据、长势数据、控制数据和决策数据进行数据分析和挖掘,通过数据模型,建立各类专题数据集。

        3.1.6智慧农业生产全过程大数据管理系统

        建设数据库,对对农产品生产过程中产生的各类环境数据、长势数据、控制数据和决策数据进行管理。

        3.2 数据可视化平台建设

        建设农产品生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理的数据可视化平台,在该平台上集成生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理操作软件、农产品质量溯源操作软件和农业市场信息推送软件。

        3.3 应用软件

        通过应用软件平台可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、作物视频信息感知设备等各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘,通过中央控制软件的智能决策,形成有效指令,通过声光电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境,为作物生长提供优良的生长环境。通过应用软件平台允许外部用户进行农产品质量溯源。通过应用软件平台允许外部用户进行农业技术、加工、市场等各类信息的查询和获得实时信息推送服务。

        3.4 专题服务

        通过建设该可视化信息平台,为XX商务物联体验者提供如下服务:

        3.4.1温室模块化集成方案的推荐服务

        根据区域地形地势、气候条件、温室栽培作物、水电网供应等条件,合理选择温室的结构类型及其配套设备,可以达到优化资源配置,降低运行成本,提高投入产出的比的目的。

        3.4.2施肥、灌溉服务

        实现施肥、灌溉的用户远程监控。

        3.4.3信息获取服务

        用户可以通过手机、计算机等信息终端实时获取作物长势和环境监测信息、预警信息、专家咨询和农技信息等。

        3.4.4市场信息服务

        实时获取市场蔬果的供求信息、农产品物流信息等,指导温室蔬果的生产。

        3.5 数据库建设

        建设农产品生产过程和生产环境数据库,把土壤、空气和植物长势数据进行融合,便于生产管理者、生产操作者和农产品消费者进行数据追溯。

        3.6 农情预警中心

        建设基于空间管理平台的农地土壤环境、生产气候环境、作物病虫害防治、肥料施用管理等农情预警中心。使得生产管理和决策者可以第一时间获得生态异常状态数据预警,对各生产单位的突发种植环境生态异常问题通过视屏和通信及时协调处理。

        3.7 农产品质量溯源信息系统

        建设基于生产过程数据、环境数据和农地网格化空间数据的农产品质量溯源信息平台。使得消费者通过该农产品质量溯源信息平台,利用二维码、条形码等标识对农产品的种植过程、质量品质、水肥药施用数据等进行查询和专家咨询,真正体验健康生态的农产品消费。

        3.8 农业生产公共接入平台

        针对其他农业生产企业信息的接入,构筑XX智慧农业生产管理公共接入平台,形成平台准入制,并制定数据接口、系统接口、视频接口等各类接口协议,由生产企业向XX智慧农业生产平台管理人员提供,将生产企业视频、农作物生长参数接入到智慧农业生产平台。

        四、智慧加工建设

        4.1 智慧加工基本流程

        1)加工商登录平台登记其主体信息。同时登记其符合行业要求的分级分拣标准、包装标准、符合全球统一编码规则的编码标准;

        2)原始打包农产品扫码入库前,根据其RFID和车载RFID标签,对上一环节信息进行核对,以查询确认相关批次农产品生产档案的完整性和可靠性;

        3)原始打包农产品扫码入库时,在加工商数据库中记录其入库数量、入库时间、入库人、运输车辆、运输人等信息;平台定期与加工商数据库就此信息做数据交换;

        4)原始打包农产品拆包后,进行分级、分拣、检验、评级作业,按产品品质进行标准化小包装,同时在加工商数据库记录分级、分拣、检验、评级作业相关信息及最小包装农产品信息;

        5)将最小包装农产品信息自动上传到平台,由平台在产品生产档案的基础上,添加最小包装的农产品信息,从而生成小包装原始数据档案,并在此档案的基础上再生成相应的RFID码/二维码,然后将该RFID 码/二维码发送回加工商;

        6)生产商根据收到的RFID码/二维码,写入到RFID芯片上或者通过条码打印机打印出标签,粘贴到标准化后小包装上;

        7)小包装农产品扫码出库时,根据车载RFID自动核对车辆信息。

        核对无误后在加工商数据库中记录出库数量、出库时间、出库人、运输车辆、运输人、发货目的地等信息;平台定期与生产商数据库就此信息做数据交换;

        8)通过平台网站、手机、移动设备等,客户可以查询到该产品的原始数据档案。

        4.2 智慧加工中追溯系统与农产品分级检测系统的对接

        将农产品分级检测设备的分级信息结果存储到计算机系统中,与智慧加工系统对接。例如检测农药残留:进行初加工完毕后,检测人员会对蔬菜作物进行相应的农药残留检测(某批次随机抽样检测),检测后,检测员会把检测信息(对采收的农产品质量进行检测,记录每次检测时间、检测内容、检测结果以及操作人员等)保存到计算机系统与智慧加工系统对接。

        4.3 智慧加工包装系统

        二维条码是一种成本极低的物联网感知技术,其存储容量比传统的一维条码有了飞跃性的提高,数千个字符能够被存储到一个邮戳大小的条码符号中。作为一种大容量、极低成本的信息载体技术,二维条码在交通运输、工农业、商业、金融、海关、国防、公共安全、医疗保健和政府管理等各个领域得到了极为广泛的应用。在我国,二维条码技术发展迅猛,最近几年,其规模性应用已在政府公文流转、牲畜以及农产品追溯管理、交通火车票防伪打假应用、军队备品备件管理和无线小额支付凭证等领域率先展开。

        二维条码自动识别技术作为农产品追溯标识,应用特点如下:二维条码具有一维条码一样的“零成本”优势,但存储容量相对一维条码可说“巨大”,一个二维条码码图可轻松存储产品名称、产地、生产企业和追溯代码等信息。

        二维条码具有“小型离线数据库”的特点,这在网络条件不发达,电脑操作人员技能偏低的农业生产领域具有巨大的优势。利用二维条码技术,大量数据能被直接识读导入,避免了人工录入的繁重劳动和差错率。

        二维条码的内容不可见性和“一物一码”的特性一定程度上保证了其所承载信息的安全性,适合作为农产品的权威防伪追溯标识。可通过定制开发进一步提高码制的安全性和保密性。二维条码可被智能手机拍照识读,将追溯体系无缝延展到普通消费者。对需要销售的农产品,根据产品种类、采收时间等信息,制定相关的批次信息并进行登记;该信息是以后产品追溯内容的一个重要组成部分。加工管理,即对产品进行质量检测、初加工处理等信息进行登记。

        加工过程应包括生产者信息(工厂名称、企业资质)、产品信息(原料来源、加工日期、加工方式、保持期等)、质量信息(过程检验、成品检验)、加工过程记录(生产人员、重量记录等)和其他不交易相关的信息。产品加工后按最小销售单位进行可追溯条码、二维码赋码,以供其他环节管理人员、消费者和监管部门进行产品登记和查询。产品通常采用扫描二维码,条码即可显示蔬菜类型、产地、生产日期等关键信息。

        4.4 智慧加工监测系统

        建立初加工实时监控、深加工实时监控、货物转运仓储实时监控系统。主要目的在初加工时可以观察到田间ID、种植批次、加工负责人、加工日期、卸货实时录像、初加工基地、货物转运仓储、深加工等。

        全IP视频监控系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4、H.264数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视频信号形式图像。

        全IP视频监控系统它巨大优势是:简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。强大中心控制一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。

        五、智慧仓储建设

        随着企业规模的不断发展,仓库管理的物资种类数量在不断增加、出入库频率剧增,仓库管理作业也已十分复杂和多样化,传统的人工仓库作业模式和数据采集方式已难以满足仓库管理的快速、准确要求。在物流领域看来,物联网只是技术手段,目标是物流的智能化。仓储管理是现代物流的重要组成部分,利用物联网技术使仓储管理智能化,可为“智能物流”开展细节的研究和探索。通过物联网技术,仓储可以变得智能,即“智慧仓储”。

        5.1 智慧仓储优势

        5.1.1优化仓储内部传统的作业流程,提高仓储服务效率,实现智能仓储目前,物流产业链中的仓储单元依赖于人工釆集物资信息下的“人找货”模式,不仅效率低下,而且出错频繁,货物损耗大。在国家提倡提高国民工资水平背景下,加之通货膨胀,劳动力成本的急剧增加已经成为物流业迅速发展的瓶颈。

        非接触式的RFID识别技术实现数据的自动采集,有助于加强物流企业中仓储环节的信息化,提高物资出入库及物资查询盘点的工作效率。将RFID芯片嵌入叉车托盘或者直接贴在货物上,作为物联网的终端节点,实现对仓储物资的自动识别、追踪、管理,构成物联网框架下的智能型物流仓储单元。另外,使用RFID技术的手持终端可以同时对多个目标进行较远距离的扫描读取物资信息,而传统条形码只能逐个货物进行人工近距离读取,效率太低。基于物联网技术的智能仓储系统研究有利于改善传统仓储内部中入库,盘点,环境监控等过程环节效率低下的问题,提高仓储内部环节的信息传递效率,实现仓储环节中库存、环境和出入库信息的实时共享。对于仓储管理者而言,能够做到实时掌控仓储内部的各种信息,避免了因人工作业所带来的信息滞后问题,物联网技术的引用对传统的仓储作业流程做了很好的优化,从信息采集到信息处理最后到上层业务信息的应用实现了实时、准确与高效,加快了上层业务作业效率,充分发挥了仓储环节调配的作用,提高了仓储服务质量。

        5.1.2提高仓储企业内部的智能化和信息化程度,仓储物资数据信息的可视化智能建设

        机械化操作代替人工化操作,再由机械化向智能化的转变,反映出仓储企业内部实体流的运转速度在不断的提高,整个仓储企业的机械化管理水平在不断的向前发展,尤其在电子商务环境下,网站运营推广、商品的推送方式以及购物结算方式变得异常直接与高效便捷,跨企业、跨区域的物资集成与分发更加繁荣,不断拉动虚拟经济与实体经济的发展,促进商流与物流的无缝交割,在这种强大的经济利益推动力催促下,仓储管理会向着更加智能化的方向发展,以实现按需的大集成、大分发目的,应对每天数以万件的商品订单处理和信息管理任务,并完成商流与物流的对接工作。在物联网技术的触角下,将最优质的服务提供给每一位顾客,仓储企业将通过物联网这种手段,不断的提高仓储企业内部本身的信息化程度,实现仓储管理的智能化水平。

        在物流活动的整体流程中,仓库是物资从源头到目的地顺利流通的中转站,小、微物流企业信息化程度普遍较低,特别在仓储环节中基本都还依赖于人工对物资出入库进行信息采集的工作,仓储物资的库存信息无法实现可视化的网络查询,更谈不上对仓储物资进行有效组织、优化配置。在智能型的仓储单元中,不仅仅是实现自动采集物资信息,还要与网络相连,随时把采集后的仓储物资信息通过网络传输到数据中心,进行实时可视化的数据调整和指挥。具备自动感知、能自适应并与外界平滑交互的智能化仓储单元是提高物流整体操作智能化的关键环节。

        5.1.3实现供应链中上下游企业之间的信息同步与共享对仓储部门而言,地域上的业务分离势必成为供应链业务管理的重要一部分,集中式的就近管理方式在目前的土地政策环境下己经变得名存实亡,每个企业都要考虑自己的运营成本问题,尤其是在电子商务环境下,微利模式下的运作管理过程中,在弊大于利的条件下,没有任何企业愿意承担这个风险。分散式的远程管理将会更好的延续供应链管理的一体化思想,提高仓储内部的信息化水平,实现远程仓储部门的监督、管理与控制,加强供应链中仓储环节与上下游环节的信息共享,有助于整个供应链上业务之间的支持与衔接,规避集中式就近管理带来的经济损失,有效的解决供应链管理一体化中信息不对称问题,成功缓解土地征用难顽症,提高供应链管理的整体效益和仓储部门管理的信息化水平。降低整条供应链管理的成本,提高仓储内部运作效率,充分发挥仓储部门在整个供应链条中的缓冲枢纽作用。

        5.2 智慧仓储基本流程

        1)收货时,通过产品包装RFID码/二维码和车载RFID对产品和车辆信息进行核对,同时对入库商品进行检验检疫,并在仓储企业数据库中记录相关信息。平台定期与仓储企业数据库就此信息做数据采样交换;在仓储企业数据库中记录检验检疫、入库数量、入库时间、入库人、运输车辆、运输人、货位等信息。平台定期与仓储企业数据库就此信息做数据交换;

        2)出库时,接受ASN(预发货通知)指令进行发货,根据车载RFID 自动核对车辆信息。核对无误后在仓储企业的数据库中记录出库数量、出库时间、出库人、运输车辆、运输人、发货目的地等信息。平台定期与仓储企业数据库就此信息做数据交换;

        3)仓储企业登录平台登记其主体信息,并登记仓储库房中配备的各种物联网设施的信息;

        4)仓储期间,自动采集、存储、控制仓储温度、湿度、通风、货物移位等信息,并存储在仓储企业数据库中;平台定期与仓储企业数据库就此信息做数据采样交换;

        5)入库过程中,在仓储企业数据库中记录检验检疫、入库数量、入库时间、入库人、运输车辆、运输人、货位等信息。平台定期与仓储企业数据库就此信息做数据交换。同时,能够根据农产品的RFID码/二维码分析其属性,从而进行智能化分拣和定位堆放;

        

        5.2.1智慧仓储物联网监测信息的识别与表达

        防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标,它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。在仓库的货物的治理中,需要对温度、湿度、二氧化碳、氧气、光照等环境参数进行监控,以保证仓库中货物的仓储质量。影像仓库中货物存储的因素多种多样,利用传感器获取环境信息是从环境信息角度通过传感器采集数据进行间接监控。在这个基础上利用视频,不仅可以对仓库进行安全监控,而且能够对货物的二维码、货号等信息进行直接读取,更加直观方便。但传统的方法采用测试器材,通过人工进行检测,这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此,仓库的测控无线化、智能化和信息化管理已成为仓库储备技术的发展趋势。

        5.2.2智慧仓储物联网监测信息的采集

        人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要空气温湿度等相应的传感器进行监控管理。在使用传感器的基础上,利用摄像头对仓库进行直观监测,通过对云台的控制,全方位直观地实时查看仓库内货物的存储状况。

        综上所述,我们对仓库环境信息采集方式的选取,不仅包括传感器,还包括摄像头,从而获取仓库环境的视频信息。

        5.2.3智慧仓储物联网信息存储与实时监测

        智能仓储物联网建设方案针对采集与监测部分主要包括数据存储和实时监测2个部分。其中数据存储部分包括服务器对采集的数据进行接收,软件部分则是数据库的设计,以实现对大量数据存储的功能,而用户对数据的实时监测则通过访问系统界面实现。

        5.2.3智慧仓储物联网设备智能控制

        通过分布在各个角落的物联网设备对仓库内的温度、湿度、通风进行实时监测和智能调节,并对货物的损坏、变质进行智能化的感应和预警。本方案主要是通过对仓库内温湿度等环境因素的监测对仓库的通风机设备进行实时控制调节,以达到最佳存储条件。

        5.3 智慧仓储建设方案

        智慧仓储物联网平台整体建设技术路线

        5.3.1仓储物联网检测信息的识别与表达

        仓储规模大、货物种类多,不但要建立高效的作业流程,而且要配备特定的仓储环境监测系统,以保障仓储人员以及货物的安全。仓储环境状况的好坏可以用环境参数来表征。较为常见的仓储环境参数有温度、湿度、氧气等。绝大部分仓储货物对温度和湿度敏感。上述仓储环境参数所造成的危害及其预防,其监管措施比较到位,仓管人员对其重视程度较高,然而限于仓储规模、投资力度、工作人员经验不足或专业知识匮乏等原因,光强、空气含氧量以及二氧化碳含量等参数监测往往被忽视或忽略,导致不可挽回的经济损失和人身伤害。

        仓库中多种环境因素直接或间接地影响仓库货物的存储情况,所以经过调查及相关研究,针对一些实例进行归纳。通过表1我们可以总结出仓储物联网需要检测的指标主要有光照强度、温度、湿度、二氧化碳和氧气浓度。

        环境指标光照温度湿度二氧化碳氧气影响状况在仓储环境中,许多货物对光照强度特别敏感。太阳光中含大量紫外线,仓储货物受到紫外线的侵害十分明显,易产生老化等问题;高分子材料类商品对于大气中的分子氧是很敏感的,甚至微量氧的作用,可以使某些材料的抗张强度、硬度、伸张率等性能发生严重的变化;如果空气相对温度超过75%,对有吸湿性的商品就会从空气中吸收大量的水分而逐渐增大本身的含水量;而空气相对湿度过小(低于30%),也会使一些商品的水分蒸发影响质量。有机物的呼吸作用消耗环境中的氧气并释放大量二氧化碳,会抑制呼吸作用;且人员在没有任何防护措施的情况下进入该环境,轻者头痛不适,

        者产生昏厥休克;有机货物的呼吸作用通过吸入氧气释放二氧化碳分解体内有机物,产生热量并维持其本身的生命活动;氧气浓度过低又会造成粮食和种子的死亡和霉烂。

        仓库中多种多样的环境因素直接或间接影响存储货物的品质,利用传感器获取环境信息是从环境信息角度通过传感器采集数据,间接监测货物情况。如果在这个基础上利用视频,可以对货物进行更加直接的监测。通过对云台的控制,全方位直观地实时查看仓库大棚内作物的生长情况,视频监测技术不仅降低产品成本,也提高灵活性和可扩充性。随着摄像头精度的提高,视频监测到的图像画面能够直观清晰地监测仓库情况。

        5.3.2仓储物联网监测信息采集

        (1)摄像头的参数要求及选取。由于仓库定焦摄像头主要用来满足仓库日常监控需求,例如仓库内各设备的大体情况,仓库内部安防等,所以定焦摄像头选用自身精度适中的即可,但要有较宽的工作温度和湿度范围,结合仓库湿气重的特点,所选摄像头应具备防水功能,另外还要具备IR卡,可提供SDK开发包,可接入第三方视频管理平台,支持亮处优先,暗处优先,强光抑制,性价比较高。

        (2)传感器的参数要求及选取。基于以上归纳出的6种仓库环境信息监测指标,针对这些指标选取相应传感器类型。由于仓库存储的物品及具体的仓库温湿度分布情况不同的特点,为获得更加全面精确的数据及为后面的部分提供正确的依据,使用空气温、湿度传感器,氧气传感器,二氧化碳传感器和光照传感器进行数据采集,规定传感器探头每隔5min进行一次数据采集。系统的软硬件经过大量实际应用和严格测试,具有良好的可靠性;硬件设备安装维护方便,软件平台界面友好,操作方便,易学易用;软硬件采用模块化设计,可扩充结构及标准化模块结构,便于系统适应不同规范和功能要求的监控系统。

        各传感器具体参数要求如下:空气湿度传感器要求分辨率0.05-0.4%RH,且在8-12bit范围内,精度在±4.5%RH,重复性在±0.1%RH 范围内,可完全互换,工作范围0-100%RH;空气温度传感器要求分辨率0.01-0.04℃,且在12-14bit范围内,精度在±0.5℃,重复性在±0.1℃范围内,可完全互换,工作范围-40-123.8℃;光照传感器要求工作温度范围-40-85℃,存储温度-40-100℃,波长范围400-730nm;二氧化碳传感器要求工作湿度范围0-95%RH,工作温度范围0-50℃,测量范围0-10000ppm,监测精度为±30ppm-±5%读数;氧气传感器的参数要求与二氧化碳传感器参数要求相同。

        综上所述,定焦摄像头选用波粒7系中的红外阵列型摄像机BL-C7IA1080IPWL-I3,该类摄像头采用波粒全自主研制的10/18倍百万高清一体机芯,同时该高速球配有阵列红外灯、内置IR-CUT切换器和光敏器件,在无光的情况下,能提供清晰的图像。该摄像机拥有聚焦准确、超低照度、超短延时、超低功耗、发热量小,运转平稳,色彩逼真、定位精准等突出优势。需要特别强调的是,超低功耗TI达芬奇DSP芯片,200万像素CMOS传感器,三颗阵列式红外灯,亮度高,光线均匀,图像质量更佳。分辨率为1920x1080,镜头焦距为4/6/8/12/16mm可选,日夜模式IR-CUT双滤光片切换,视频压缩算法为MPEG-4/H.264,视频压缩码率为500Kbps~4Mbps,工作温度-20~ 70℃,工作湿度10~85%。仓库中变焦摄像头需要较高清晰度和成像好的摄像头,适合于仓库中货物的二维码、货号等相关信息的获取,所以要求分辨率和像素较高 

        


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