植物生长依赖于各种环境因素，如温湿度、湿度、CO2浓度、光照度、水肥、土壤等等。因此，在农业中我们的首要任务是对这些种类繁多的环境信息进行准确采集及实时监测。同时，为维持或改善有利于植物生长的局部环境，我们提供基于自控技术的智能硬件及多种工业开关、执行部件，用于对环境状态的实时响应和对异常状态的及时反馈。不仅如此，为了更全面的了解植物生长状态和整个作业区域的详细信息，我们提供基于多媒体技术的视频监测，用于对现场信息24小时不间断地实时监测。

依靠传感器，数据采集器，智能硬件，我们可以获取全方位的环境信息，包括来自现场的视频、图片信息，环境参数信息、设备状态信息及报警信息等等，并把这些信息进行统一的数字化处理，再利用有线或无线网络，将它们传至最近的节点工作站或远程服务器。

服务器或数据中心（IDC）在获取到这些信息后，会对数据进行智能管理、分析和存储，并为自动控制系统或决策者进行准确判断提供可靠依据。不仅如此，我们为监测者提供了更为直观的数理统计服务、状态查询服务及远程控制服务，包括基于数据的图表信息，文字、数字信息、历史查询信息以及设备状态和报警信息等等。同时，望月科技还提供多种大屏幕及拼接屏用于对这些数据信息的实时显示，包括IDC机房、现场作业区、管理中心都安装有醒目的显示屏，用于数据显示及视频监测。

除强大的硬件平台支撑，我们还为用户提供功能更为强大的软件平台服务，用于对农业的智能化管理。望月科技提供的基于农业的智能管理平台，不仅可为用户提供环境参数信息，视频及图像监测信息，自动控制及状态信息等，还可对数据进行数理统计、图表显示、建模分析及智能决策等。同时，我们还提供强大的专家技术支持平台，通过接入专家数据库，或聘请经验丰富的种植专家，为用户在种植过程中遇到的各种问题进行在线或离线的帮助。

不仅如此，望月科技还自主开发了一款用于手持移动终端的App软件，用户只需在线下载并安装App，便可在自己的移动终端上浏览来自管理平台的各种实时信息及专家的帮助建议，同时，用户还可通过App对现场设备实施远程控制，使用户可以随时随地、轻松共享管理平台的各种信息。

系统架构

望月科技提供的农业平台主要由传感系统，执行系统，感知及控制系统，网络传输系统、以及农业智能管理平台5部分组成。其架构如下图所示。

相关图片-网络传输系统

NGN(Next Generation Network，下一代网络)，是集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新的网络。其主要包括基于Wi-Fi（IEEE 802.11b/g/n）的工业级无线路由及无线AP等设备。基于NGN的无线网络可实现1对1通信或1对多通信，特别适合基础建设不完备或布线困难的现场。望月科技所提供的NGN无线数传模块均采用POE供电，仅需要简单安装及配置便可实现数公里稳定可靠的无线传输。

基于运营商的无线通信系统

基于运营商的无线通信系统是指通过运营商提供的无线网络进行空中接入，可支持的无线协议包括TD-SCDMA(移动3G)、EVDO2000（电信3G）、WCDMA (联通3G)以及LTE/TD-LTE（专网/移动4G）等等。特别适合农业所处位置附近数十公里内均无以太网络的情况，用户可通过运营商提供的基站进行数据传输。

基于ZigBee的无线通信系统

基于ZigBee（IEEE 802.15.4）的无线通信系统具有组网灵活、抗干扰能力强等特点。针对农业中有线探测布线复杂、维护困难等问题，我们为用户提供了基于ZigBee协议的传感数据采集模块，用以补充和扩展WYI2000的数据采集功能，使更多的传感器可以通过ZigBee数传模块无线传输到WYI2000，同时也使传感器的布设便得更加轻松。

智慧农业智能管理平台

望月科技智慧农业智能管理平台，采用B/S(浏览器/服务器)架构，用户可通过安装在台式机、个人电脑或笔记本上的IE浏览器来访问管理平台，从而实现对农业的远程监控及智能化管理。利用云计算技术及先进的数学算法，管理平台可对经由多个WYI2000上报的视频、传感数据进行实时分析及智能判断，同时为自控系统提供准确的决策信息用以实现对农业的精确控制。依靠分步式的海量存储，管理平台还提供对历史数据的检索与查询，并最终以统计图表的形式供用户浏览和分析。以下是望月科技农业智能管理平台的主要功能介绍。

现场监测

用于对大田作业区、育秧大棚内的环境信息的实时监测，包括直观的现场视频和环境信息数据。

生物预警

用于针对某个固定目标植被的精确监测，包括更为清晰的特写图像及病虫害实例对比说明。可有效防治病虫害入侵。

监视点预约系统（该技术已获得国家专利）

监视点预约系统，是望月科技为用户提供的一套专门用于植被生长追踪的智能化影像监视系统。利用该系统，用户可对现场摄像头的监视角度及监视时间进行预约设置，从而实现对植被生长定时、定点、定期的影相记录及追踪。

如上图所示。首先，通过望月科技智能化管理平台的监视点预约系统，用户可将现场的摄像头以任意角度或任意焦距对准某一目标物体。然后，设定开始时间、截止时间、采集间隔及采集周期，那么摄像头就会在每天的这个时间点被激活，自动旋转到预约的位置及焦距对目标物体进行拍照或摄像，采集间隔将限制每次的采集时长，而采集周期则是连续多少天在这个时间点进行采集。采集后的图像可依据实际目标进行命名，而数据将通过网络传输至管理平台进行存储，当管理员需要浏览时，只需依照目标名称调出历史数据进行预览即可。这样的预约监视点可最多设置255个，且每24小时可设置最多255个时间点，每个监视点拍摄图片的时长及周期均可自由设定。这样我们就实现了利用一个摄像云台对多种植被、多个时间点、多个角度的智能跟踪拍摄，从而为植被生长或病虫害防治提供了充足的历史数据，进而大幅提升了管理者在生产过程中的决策及应对能力，为更准确地分析与预测提供了有力依据。

智能灌溉

从图中可以看出，智能管理平台在农业灌溉作业中的应用。管理系统通过读取水位传感器数据来获取当前水位，从而控制给排水阀进行灌溉，可实现自动灌溉，也可采用手动模式，控制阀门的开关。当水位过低时还是显示报警信息。

智能控温控湿

通过采集大棚内的空气温湿度，从图中可以直接观测到温湿室大棚内的环境温湿度，同时，视频探头对准卷帘和排风口等的位置，可对卷帘的开启度排风口开启进行实时监测，并可选择采用手动还是智能控制方式来控制室内温湿度。

智能控水控肥

通过采集大棚内的土壤水分、二氧化碳含量、光照强度等，利用视频探头直接对准微喷和补光等设备，可实时监测喷洒和补光情况，并可选择采用手动还是智能控制方式来控制喷洒和补肥时机。

数据图表分析与决策

通过管理平台可以实时查看温湿室大棚内作物的生长及环境状况，查询任意时间各个监控点的历史数据，并通过图表的方式直观地展示给农业管理人员、农业专家等，具有多种界面显示、数据存储、数据打印、数据查询与统计、超限报警、用户管理等功能。

望月科技智能管理平台具有强大的数据分析功能，可结合作物的品种、种植期、施肥、灌溉及农药使用情况等，运用统计学方法建立数学模型，通过列表、曲线、图标、棒图、饼图等形成直观显示，对一段时间内的数据变化趋势及异常数据出现的频率高低，可能历史时间内的温湿度变化、湿度变化等进行分析，通过数据挖掘等技术诊断出作物不同生长周期、不同季节生产时间的最佳需求及环境参数，给农业专家的远程指导、现场管理人员的协调指挥提供数据依据及辅助决策。

权限管理

望月科技智能管理平台还为用户提供权限管理，用于设定访问权限，不同权限的管理员可访问的内容也不相同。

手持终端App

望月科技不仅为用户提供基于B/S架构、浏览器访问模式的软件管理平台，同时，还为用户提供可安装在手持设备上的便携式App客户端，用以实现随时随地的远程访问、智能监控及信息共享。不仅如此，安装了这个App的用户，还可将自己的手持设备作为一个便携式移动采集器来使用，实施对现场信息的个性化采集，从而达到利用专家坐诊防治病虫害及指导种植的目的。

例如，工作人员可携带自己的手机进入温室大棚，利用手机的摄像头可针对某一特定植被进行特写拍摄，或者直接录制一段视频，并附上文字甚至是语音描述。而这些数据可通过手机发送至远程服务器，并被智能管理平台统一接收及管理，而专家组则可依据自己的时间调取这些记录用于分析与判断，并以文字或语音的形式给出建议与帮助，并将这些信息储存在管理平台的数据库里，这样，用户可通过IE浏览器或App应用读取到这些来自于专家的反馈信息。

如上图所示，温湿室大棚内有各种传感器、执行部件及监控摄像头，它们都由WYI2000进行统一的采集和管理，而数据通过IP网络全部储存在服务器侧的数据库内，而安装了便携式App的手机或平板电脑，可直接在现场进行特定目标的图像采集并进行详细记录和描述，依然通过IP网络，这些数据被上传至服务器并有智能管理软件进行统一管理与分析。专家组会不定期的通过智能平台从服务器侧读取到这些信息用于分析与反馈。而用户不仅可通过手持设备随时随地访问平台数据，获取重要信息，还可轻松实现对温湿室大棚内设备的远程控制。

基于手持终端的远程控制

安装了该APP的手机或平板电脑还具备远程控制的功能。如下图所示，用户不仅可通过APP读取到1号大棚的环境信息数据，还可对智能灌溉设备进行远程控制，开启或关闭灌溉阀门。这样，用户就可随时随地远程登录管理平台，下达控制指令或对实时信息进行查询。

方案应用

望月科技智能化农业方案，可应用在多种场合，包括野外监控、温湿室大棚、育秧大棚、园艺大棚、蔬菜种植大棚等等。其系统示意图如下所示。

从图中可以看出，智能平台管理着3个基于农业的温湿室大棚，其中1号大棚是使用网线直接连入本地局域网的，即所谓的有线连接。而2号和3号大棚则是通过无线AP互联的，即所谓的基于NGN的无线通信模式。此种模式下，无线AP与本地局域网之间会串接一个小型交换机，以便为局域网暴露一个无线热点，当再有新的温湿室大棚需要管理时，仅需假设一台新的无线AP直接与热点绑定即可。

我们以1号温湿室大棚为例，阐述一下大棚的内部情况。首先，我们会安装用于探测基本环境信息的5种基本传感器，分别是空气温湿度传感器、空气湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤水分传感器以及光照度传感器，我们称其为小气象参数。

基于小气象参数的传感器会直接布设在WYI2000的周围，与WYI2000直接连接，这里，我们也为用户提供带支架的小气象站用于放置这些传感器（如图所示，小气象站的优点是便携、易于移动）。但受制于传感器线缆长度的制约，即便使用小气象站也无法把这些传感器移动到距WYI2000较远的位置，同时，温湿室大棚内的作业面积往往很大，这就需要我们补充更多的探测点用以更全面更准确地了解当前作业区域的真实情况，这时，我们需要布设基于ZigBee协议的无线数据采集模块（以下简称ZigBee模块）用于在当前区域采集更多的小气象参数，而ZigBee模块会将采集到的数据通过无线方式传送给WYI2000。这样，我们在1号温湿室大棚内，仅适用1台WYI2000变将当前区域内所有监测点的小气象数据收集到了一起。

除了小气象参数外，我们还可依据用户需要增加其它种类的传感器，例如CO2浓度传感器、O2浓度传感器、PH传感器以及盐度传感器等等。同样，这些传感器会直接与WYI2000连接，或通过ZigBee模块采集后再无线传送给WYI2000。总之，我们对环境参数获取的越全面，探测点布设的越多，越有助于系统更准确更详细地掌握作业区域的实际情况，从而提升整个农业的响应精度。

WYI2000在获取了众多环境参数后，会把详细数据通过本地局域网发送至数据中心的服务器，服务器会对收到的数据进行分析与判断，并发出正确的信令反馈给WYI2000，用于温湿室大棚的自动化控制。例如，1号大棚安装有卷帘电机，微喷电磁阀以及鼓风机等工业设备，它们的执行信号是由WYI2000来驱动的，这些设备动作的依据来自于服务器侧对传感器数据的智能分析。

智能控温：

当智能管理平台读取到1号大棚的温湿度升高到某一预设值时，会发出指令给WYI2000，启动温湿室大棚的卷帘电机，将温湿室外的空气迅速流入温湿室内，用于降低温湿室内的温湿度。同时，位移传感器会实时向WYI2000发送当前卷帘的开启程度，这样，智能管理平台可依据实际温湿度来控制卷帘开启的大小。而当温湿室大棚的温湿度恢复到正常阀值时，智能管理平台会向WYI2000发出关闭卷帘的命令，通过位移传感器，系统可了解到卷帘是否已经完全封闭，从而结束关闭任务。

智能控水：

当智能管理平台读取到1号大棚的土壤水分持续下降且达到某一预设值时，会发出指令给WYI2000，启动温湿室大棚的微喷系统实施智能灌溉，用于增大温湿室内土壤的水分含量以及空气湿度。同时，土壤水分传感器会实时向WYI2000发送当前土壤的水分含量，给智能管理平台提供依据来调节喷洒水量。当温湿室大棚的土壤水分含量恢复到正常阀值时，智能管理平台会向WYI2000发出关闭微喷系统的命令，从而结束灌溉。

智能控肥：

当智能管理平台读取到1号大棚的光照度或土壤中的氨氮离子浓度下降到某一预设值时，会发出指令给WYI2000，启动温湿室大棚的补光仪及施肥喷头的电磁阀，用于为植被补充紫外线和氨氮元素。同时，光照度和氨氮含量传感器会实时向WYI2000发送当前光照度的含量及氨氮离子浓度，给智能管理平台提供依据来调节光照时间及肥料喷洒量。当温湿室大棚的光照度及氨氮浓度恢复到正常阀值时，智能管理平台会向WYI2000发出关闭补光仪和喷洒电磁阀的命令，从而结束操作。

1号温湿室大棚还安装了智能球机用于对作业现场的实时监测，而球机的旋转与调焦以及视频信号的采集也均是由WYI2000完成。

WYI2000采集到的所有来自现场的数据全部通过局域网传送至服务器，而安装在服务器侧的智能管理软件会完成对所有数据的实时处理，分析和储存。用户仅需通过接入局域网的终端设备便可获取到温湿室大棚的所有信息，包括视频信息、图表信息以及状态信息。同时，如果局域网与广域网实现互联，用户便可实现真正意义上的随时随地的数据共享。

最后，我们为用户提供大尺寸的拼接屏用于数据中心无障碍的信息浏览，这使得管理者或执行者以及专家技术人员可以更好的完成数据的分析和讨论工作。

望月科技为不同的用户提供了不同的方案配置，以下我们将对这些配置进行逐一说明。

基本型配置

望月科技农业的基本型配置包括：

每个大棚配备WYI2000智能终端1台；

每个大棚配备1套小气象参数传感器，包括对空气温湿度、空气温湿度、土壤湿度、土壤水分以及光照度的监测，且所有传感器均依靠WYI2000采集；

每个大棚配备中速智能球机1台；

支持基于本地局域网的有线连接，或基于NGN网络的无线连接；

配备1个数据中心，包括1台服务器，1个UPS电源和1套拼接屏；

提供望月科技农业智能管理软件1套。

增强型配置

望月科技农业的增强型配置包括：

每个大棚配备WYI2000智能终端1台；

每个大棚配备1套小气象参数传感器，包括对空气温湿度、空气温湿度、土壤湿度、土壤水分以及光照度的监测，且所有传感器均依靠WYI2000采集；

每个大棚至少配备2套ZigBee模块，并增加1套小气象参数传感器；

每个大棚还可额外增加2种类型的传感器，可从CO2，O2，PH值，盐度等传感器中任选2种或使用其它2种自定义传感器；

每个大棚配备中速智能球机1台；

支持基于本地局域网的有线连接，或基于NGN网络的无线连接；

配备智能微喷系统；

配备智能卷帘系统；

配备1个数据中心，包括1台服务器，1个UPS电源和1套拼接屏；

提供望月科技农业智能管理软件1套。

简易型配置

望月科技农业的增强型配置包括：

仅在1个大棚内配备1台WYI2000智能终端，1台中速智能球机，其余大棚采用ZigBee模块与WYI2000无线连接；

每个大棚配备1套小气象参数传感器，包括对空气温湿度、空气温湿度、土壤湿度、土壤水分以及光照度的监测；

支持基于本地局域网的有线连接，或基于NGN网络的无线连接；

配备1个数据中心，包括1台服务器，1个UPS电源和1套拼接屏；

提供望月科技农业智能管理软件1套。

设备简介

WYI2000智能终端

WYI2000智能终端（以下简称WYI2000）是望月科技基于物联网（简称IoT）背景下开发的一款专注于农业建设的智能硬件产品。其功能强大，接口丰富，不仅可作为独立的工作站使用，集传感数据采集、智能控制、视频监测、无线传输于一体，还可作为节点工作站与以太网直接互联或通过无线模块进行空中组网，轻松实现本地或异地数据的集群采集和远程控制，以及对感知信息的批量处理。再配合望月科技强大的后台管理软件，使用户能够轻而易举地创建属于自己的农业平台。

WYI2000产品特点：

完全自主研发，具备CQC认证，工业级品质，可靠，稳定；

集成度高，接口丰富，便于扩展；

支持最多16路传感器接入和最多1023路无线传感器接入；

支持最多8路开关量信号接入；

支持最多16路开关量信号输出，可用于驱动线圈或继电器等工业开关；

支持远程预约定时开关控制，及意外掉电保护功能；

支持ModBus、CAN等工业总线协议；

支持以太网（IEEE 802.3）接入，可用于对外部无线路由或无线AP设备（IEEE 802.11b/g/n）的扩展；

支持基于USB或 mini-PCIe接口的外部板卡的扩展；

支持ZigBee（IEEE802.15.4）组网，并支持最多255个ZigBee采集模块的无线接入；

支持模拟视频信号接入；

支持H.264视频编码，及JPEG2000图片压缩；

支持云台及视频界面一体化控制；

支持图像智能识别功能；

支持预置点定时摄录功能，可远程设定最多256个预置点（视角）；

支持系统智能管理及远程维护升级等功能。

WYI2000产品规格：

采集前端输入	传感器采集（空气、土壤、水等/视频、图片采集/扩展端口、Zigbee采集
个性定制	输出控制扩展接口：Zigbee/RS232/485/USB/ETH/CAN
	伺服控制器设备：智能控温、智能控水、智能控肥、智能灌溉等
	控制植保设备：比如孢子捕捉仪、虫情观测灯等
设备信号接口	信号采集端口：16路传感器输道；
	扩展接口：1个（16针引脚用以扩展最多256个端口）
	视频接口：1路CVBS输入；1路RS485云台控制
	系统接口：1路以太网； 4路RF(3G,Zigbee,Wi-Fi,GPS)
	扩展接口：Zigbee/RS232/485/USB/ETH/CAN
码流输出	输出码率：0.1～2Mbps (用户可调) 支持视频服务器功能
视频编码	压缩格式：ITU H.264 SD@Level 3.0 标准
	视频信号制式： PAL
	图像分辨率：320×240 (CIF) 720×576 (D1)
	帧率：25帧/秒(可调); 控制响应时间：较小
	码率控制方式：CBR GOP: 50fs
图片压缩	JPEG2000	3G/4G	EVDO CDMA/WCDMA /TD-SCDMA/LTE(可选)
Zigbee	IEEE802.15.4(可选))	Wi-Fi	IEEE802.11b/g/n(可选)
加密	支持AES加密 (128 bit)	A/D精度	16 bit
电气特性	功耗：<5W (不带摄像头和Wi-Fi )；
	带摄像头峰值功耗为20W;
	供电电压：DC12V或AC220V (选件)
	太阳能供电 (选件)
工作环境	环境保护等级：IP45
	运行温度：-40～85℃
	存储温度：-60～100℃
	湿度：5%~95%
MTBF	>20000小时

传感器及执行部件

望月科技提供多种类型的传感器及执行部件。如下图所示。

以下对我司常用传感器的规格进行下介绍：

	名称	测量范围	分辨率	准确度
基本配置	空气温度	-40～+70℃	0.1℃	±0.1℃
	空气相对湿度	0～100%	0.10%	±3%
	风　向	16个方向(360度)	------	±5%
	风　速	0～32m/s	0.1m/s	±.2m/s
	雨量	≤8mm/min	0.1mm	±0.25mm
	光照度	0～20万Lux	------	±5％
	土壤温度	-40～+60℃	0.1℃	±0.1℃
	土壤湿度	0～100%	0.10%	±3％
高级配置（选配）	露点温度	-40～50℃	0.1℃	±0.2℃
	蒸发量	0～100mm	0.1mm	±1.5%
	二氧化碳	0～2000ppm	1ppm	±20ppm
	紫外线	0～500W	1 W/㎡	≤5％
	总辐射	0～2000W	1 W/㎡	≤5％
	直接辐射	0～2000W	1 W/㎡	≤5％
	日照时数	0～24h	0.1h	±0.1h
	光合有效辐射	0～500W	1 W/㎡	≤5％
	大气压力	550～1060hPa	0.1hPa	±0.3hPa
	紫外线指数	0～16	0.1	≤5%