农业物联网整体分为感知层、传输层、平台层、应用层四层,配套供电、控制、执行设备,全链路协同实现农田/大棚/养殖场智能化管理。
一、感知层(数据采集终端,系统“眼睛、鼻子、皮肤”)
负责采集环境、作物、设备、土壤各类原始数据
1. 土壤传感器
土壤温湿度、pH值、EC盐分、氮磷钾养分、土壤氧气、地下水位传感器
2. 环境气象传感器
空气温湿度、光照强度、CO₂浓度、氨气/硫化氢、风速风向、雨量、气压、紫外线传感器
3. 作物本体传感器
叶片温湿度、果实膨大传感器、作物长势高清摄像头、虫情测报灯、孢子捕捉仪
4. 水产/养殖专用感知
水体溶氧、pH、氨氮、浊度、水温传感器,畜禽红外体温监测
5. 设备状态采集
水泵电流电压、阀门开度、水肥机流量、水箱液位、电机转速变送器
6. 图像与视频采集
高清摄像头、红外夜视相机、无人机航拍、多光谱相机(测作物长势、病虫害)
二、传输层(数据通信通道,系统“神经”)
把传感器数据上传云端,下发控制指令
1. 短距离本地通信
RS485、LoRa、ZigBee、WiFi、蓝牙、Modbus总线(大棚内、田间近距离组网)
2. 远距离无线通信
4G/5G DTU、NB-IoT模块(大田远距离低功耗传输)
3. 有线传输
光纤、网线、电缆(泵房、中控机房固定点位)
4. 中继与网关
LoRa网关、4G网关、边缘采集网关:汇总多路传感器信号,统一转发上云
三、平台层(数据处理大脑,系统“大脑”)
分为边缘本地平台和云端物联网云平台
1. 边缘端(本地控制柜/边缘计算主机)
- 本地组态屏、PLC控制器、边缘计算盒子
- 本地缓存、就地自动控制(断网仍能自动灌溉、通风)
2. 云端物联网平台(核心)
1. 设备接入模块:统一管理所有传感器、控制器、网关,设备注册、在线监测
2. 数据存储模块:时序数据库,长期存储温湿度、水肥、气象历史数据
3. 数据解析与计算:阈值判断、数据清洗、统计分析、多设备联动逻辑
4. 组态可视化:自定义大屏、图表、农田分布图实时展示数据
5. 告警推送模块:超标短信、微信、APP、电话报警
6. 设备管理:远程参数配置、在线升级、故障诊断
7. 数据接口:对接农业大数据平台、政府监管平台、ERP种植管理系统
四、控制执行层(系统“手脚”,自动调控设备)
接收平台指令,自动调节生产环境
- 灌溉设备:电磁阀、水肥一体机、离心泵、卷盘喷灌、滴灌、水泵
- 大棚环境调控:风机、湿帘、遮阳电机、保温被、CO₂发生器、补光灯、臭氧消毒机
- 养殖设备:增氧机、投料机、通风窗、环境消毒设备
- 阀门、变频控制器、继电器、接触器、电动卷帘
五、应用层(面向使用者的终端软件)
人机交互,农户/管理员操作查看
1. 手机APP、微信小程序:远程看数据、手动开关设备、接收告警
2. PC网页管理后台:批量管理地块、导出报表、设置联动策略
3. 本地触摸组态屏:大棚机房现场操作
4. 大数据监控大屏:园区集中可视化监控
5. 配套业务软件:种植溯源、产量预估、病虫害预警、农事记录、农产品质量追溯系统
六、辅助配套系统
1. 供电系统:太阳能光伏供电、锂电池、市电稳压电源(野外大田无电网场景)
2. 安防配套:围栏入侵检测、防盗摄像头、液位报警
3. 防雷保护:传感器、网关、控制柜防雷模块
简化四层总结
1. 感知层:传感器、摄像头(采数据)
2. 网络传输层:网关、DTU、无线通信(传数据)
3. 物联网云平台层:数据存储、计算、联动、告警(处理数据)
4. 应用与控制层:控制器、农机设备、手机/电脑软件(自动调控+人机操作)