Abstractの概要
本稿では、インテリジェント農業クラウドプラットフォームの技術アーキテクチャとコア機能を包括的的に説明し、システムはマルチプロトコル通信ネットワークを通じて温室環境データのリアルタイム収集と設備の遠隔制御を実現し、エッジコンピューティングとインテリジェント制御戦略を統合し、現代農業のための環境モニタリング、精密制御、データ分析を統合したデジタル管理プラットフォームを提供し、農業生産の標準化、インテリジェント化、効率化への転換を促進します。
現代農業におけるデジタルトランスフォーメーションのニーズ
伝統的な農業生産は、労働力の不足、広範な環境管理、弱いリスク対応能力、低い管理効率といった課題に直面しています。モノのインターネット技術の発展に伴い、農業生産は大規模、集中化、工場化モードにシフトしており、環境パラメータの精密で自動化されたリアルタイム監視と動的制御が必要です。スマート農業クラウドプラットフォームは、センシング技術、無線通信、エッジコンピューティングを統合して、植栽と養殖の全シーンをカバーするインテリジェント管理システムを構築し、生産プロセスの正確な制御とデータ駆動型の意思決定を実現します。
2.システム通信アーキテクチャ設計
システムの導入クラウド-ネットワーク-エンド階層アーキテクチャイーサネット、WiFi、4 G、5 Gおよびその他の通信モードをサポートしており、ユーザーはフィールド条件に応じて柔軟に選択できます。
- 雲の層：農業IoTクラウドプラットフォームは、WEBエンド、PCソフトウェア、モバイルAPP（Android/iOS）マルチターミナルアクセスを提供し、リモート監視室の大画面ディスプレイをサポートします。
- ネットワーク層スマートゲートウェイは、プロトコル変換とデータ集約を実現し、5 G/4 Gオールネットコム、イーサネット、WiFiアクセスをサポートし、データ伝送の安定性と信頼性を確保します。
- ターミナルレベル。：インテリジェント制御キャビネット、温度湿度センサ、光度センサ、CO
センサ、紫外線センサ、風速風向センサ、土壌温度湿度/PH/ECセンサなどの環境モニタリング機器、ポンプ、ファン、ローラーローラーローラーローラー、ウェットカーテン、肥料、充填ランプ、ソレノイドバルブなどの執行機関を統合した現場展開
通信モードの自由選択：高速データ伝送のためのイーサネット/WiFiを使用したネットワーク環境、4 G/5 Gモバイルネットワークを使用したネットワーク環境は、遠隔地でも安定したアクセスができるようにします。
III.環境モニタリングとデータ収集能力
2種類のコアデータ収集を実現します。
1.温室効果環境モニタリング空気温度、空気湿度、光度、CO CO2濃度、紫外線強度、風速、風向、気圧などの気象環境パラメータのリアルタイム収集、データは3秒ごとに更新され、1分記録され、デフォルトで3年間保存されます。
2.土壌水分モニタリングGPRS/4 G無線ネットワークを介して、土壌温度、土壌水分、PH値、EC値（導電率）などの主要指標を正確に監視し、リモート伝送を実現し、監視センターが自動的に受信し、データベースに保存します。
回収装置は、アルミニウムシェル、IP 68保護等級を採用し、高温多湿の粉塵環境に適応します。一部の機器はバッテリ駆動をサポートし、低消費電力設計で3-5年まで持続できます。
四、インテリジェント制御戦略体系
プラットフォームは5種類の柔軟な制御モードを提供し、精緻化環境制御を実現します。
1.タイミング/固定点モード年/月/日/時/分/秒レベルの時間設定をサポートし、0.1秒までの正確な遅延制御が可能です。例えば、毎日8 00、12 00、16 00にに通気します。
2.昼と夜のパターン昼/夜に応じて異なる制御戦略を設定し、ポイント遅延をサポートします。例えば、夏の日中の高温時に自動的にファンウォーターカーテン冷却を開きます。
3.リンク/連動モード：赤外線監視制御アクセス制御などのスイッチング量入力リンケージ出力をサポートします。モータの正回転と反転相互排他などの出力チャンネルインターロックをサポートし、競合を回避します。
4.センサトリガーモード温度≥40 ° Cのファン/ローラーシャッターを開き、温度≤33 ° Cを閉じるなどの環境パラメータのしきい値に応じて自動制御します。湿度≤ 40%のソレノイドバルブ灌漑を開き、湿度≥ 75%を閉じる。
5.条件付き組み合わせモード：“午前6時~ 12時、湿度60%”の場合はファンをオンにし、“午後6時~ 10時、温度30 ° C”の場合はファンをオフにするなど、複数の条件の論理的組み合わせをサポートします。
6. Scene Modeシングル：時間シーンに基づいて複雑なループアクションを設定します。例えば、最初のアクション20分後に2番目のアクション10分、自動ループ。
エッジコンピューティングとDLCロジックのインテリジェント自動制御
システムの主な利点はエッジコンピューティング能力つまり、クラウドに完全に依存することなく、ローカル制御キャビネットでインテリジェントなロジック演算を実現します。
環境制御DLCロジック：作物の成長期とプロセス要件を組み合わせて、温度と湿度のトリガー閾値を設定し、自動温度制御と湿度を実現します。例えば、夏モードは自動連動サンシェードネット、ファン、ウォーターカーテン、冬モードは作物の耐寒性に応じてシャッター照明時間を設定します。
スマートシャッターシステム屋外気象データに基づく自動制御。雨が降ると自動的にシャッターを閉じ、晴れた日は自動的にシャッターを開き、日照時間を増やします。システムは、“充填シャッター自動オープン”、“雨シャッター自動クローズ”などのインテリジェント判断をサポートします。
季節パターンの設定：春、夏、秋、冬の季節の特性に応じて、事前設定された制御戦略：
- 春の春：：シェルター内の温度が高すぎる、タイムリーな換気と湿度低減
- 夏の夏：日よけ、、调湿
- 秋の秋科学的灌漑時間管理と根の酸素欠乏防止
- 冬の冬照明と換気を確保し、有害ガスを除去する。
エッジコンピューティングの確保ネットワーク切断時に自動的に実行可能事前設定ポリシー、ネットワーク後のデータの自動同期、“オフライン実行、クラウド管理”のデュアルモード保証を実現します。
クラウド構成と可視化機能
プラットフォームの提供ゼロコードクラウド構成ユーザーが監視インターフェイスをカスタマイズできる機能：
- 動的構成編集：機器のプロセス図を自主的にアップロードし、センサー、コントローラアイコンを自由にドラッグアンドドロップ
- チャンネルのカスタマイズ：実際のデバイスに応じてAIチャンネル名、DOチャンネル名を編集し、ゲージ変換を設定
- アイコン·ライブラリ：内蔵スイッチ、バルブ、モーターなどのダイナミックアイコン、GIFアニメーションのアップロードをサポート
- 1つの生成：設定設定はリアルタイムで有効で、携帯電話/コンピュータ側の同期更新
ユーザーはプログラミングなしで現場設備に完全に対応する可視監視インターフェースを構築でき、“見ることは得られる”操作体験を実現できます。
データ分析と警報システム
データストレージと分析プラットフォームはデフォルトで3年間の履歴データを保存し、毎分正確に記録することができます。データ曲線は拡大縮小をサポートし、傾向分析を容易にする。すべてのデータはExcel形式でエクスポートでき、栽培技術の改善にデータ基盤を提供します。
遠隔警報メカニズム：3レベルのアラームプッシュを提供：
- センサーの上限と下限のアラーム温度と湿度、CO
などのパラメータの超過 - デバイス状態アラーム：バルブ故障、アクセス制御異常、水位上限など
- スイッチ状態アラーム：機器の起動停止状態の変化
APPプッシュ、WeChat公開番号、SMSなどの複数のチャネルを通じてアラームを即座に配信し、農家が初めて対応できるようにします。
集中管理とビデオ監視
デバイスの一元管理：サポートマップポジショニングホイール表示、監視室の大画面は、リアルタイムですべての温室状態を表示することができます。多設備の集中監視をサポートし、管理効率を向上させる。
ビデオ監視の統合：シームレスなドッキングHikvision、蛍石クラウドおよび他のネットワークカメラ、監視インターフェイスでリアルタイムに機器のアクションフィードバックと作物の成長状態を表示し、“データ+ビデオ”二重監視を達成します。
アカウント権限システム1対多デバイス管理（1人のユーザーが複数の温室を管理）と多対1アカウント管理（複数のオペレータが同じデバイスを管理）をサポートしています。管理者、オペレーター、オブザーバーなどの柔軟な権限割り当てを提供し、家族経営の農場や企業の運営ニーズを満たします。
9.システムの優位性とコアバリュー
1.簡単なインストール：ワイヤレス展開、複雑な配線なし、建設コストとサイクルを削減
2.安定した信頼性IP 68保護等級、工業グレード設計;生産継続性を確保するためのオフライン動作をサポート
3.柔軟な拡張ビルディングブロック型モジュラー設計、測定ポイントを任意に増やすことができ、大規模ネットワークをサポートします。
4.スマートで効率的エッジコンピューティングはローカルで迅速な対応を実現し、クラウドは戦略最適化とデータマイニングを実現
5.コスト経済学従来のPLC制御システムと比較して、ワイヤレスソリューションは配線コストを60%以上削減し、クラウドプラットフォームはサーバーフリーです。
6.広く使われる：温室、畑灌漑、畜産、水産養殖、キノコの栽培、花のハーブなど多くのシーンに適用できます。
十、応用事例と便益分析
100エーカーの温室を例にとると
- 節水30- 50%：過剰水使用を避けるための精密灌漑と土壌水分モニタリングの組み合わせ
- 40%以上の節電インテリジェントシャッターと換気システムは、照明と温度を最適化し、人工照明と空調のエネルギー消費を削減します。
- 人件費を70%削減リモート監視と自動制御による現場検査頻度の低減
- 作物の10- 20%の増加生産性と品質を向上させる最適な成長環境
- リスク損失を80%削減極端な気象被害を回避するリアルタイム警報と迅速な対応
XI.今後の方向性
スマート農業クラウドプラットフォームは進化し続けます。
- 予測制御のAI気象予報と過去のデータを組み合わせ、48時間前に環境パラメータを調整
- 作物の成長モデル機械学習に基づく異なる作物の最適な成長曲線の構築、動的な戦略調整
- デジタルツイン。シミュレーション最適化と故障プレビューを実現するための仮想温室モデルの構築
- ブロックチェーン追跡：：農産物の信頼できるトレーサビリティ証明書を提供するための環境データのチェーン化
このシステムは、農業生産を“経験駆動型”から“データ駆動型”に転換させ、農業近代化のための強固な技術支援を提供します。
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