智慧园林-基于物联网的园林环境监测及灌溉控制系统-课件

智慧园林智慧园林-基于物联网的园林环基于物联网的园林环境监测及灌溉控制系统境监测及灌溉控制系统目目 录录一、系统概述二、系统构架三、系统功能四、系统特点五、系统方案六、结语系系 统统 概概 述述智慧系统源自智慧系统源自IBMIBM提出的智慧地球概念提出的智慧地球概念,依时间顺序出现智慧地依时间顺序出现智慧地球、智慧城市、智慧行业等概念。球、智慧城市、智慧行业等概念。智慧的交通智慧的交通:通过实时流量监控幸免了拥堵通过实时流量监控幸免了拥堵,城市变得更加畅通城市变得更加畅通;智慧的医疗智慧的医疗:随时随地共享病例与治疗信息随时随地共享病例与治疗信息,就医更加轻松便捷就医更加轻松便捷;智慧的教育智慧的教育:支持网络教学与资源互动分享支持网络教学与资源互动分享,让更多人获得知识让更多人获得知识;还有智慧的金融、智慧的制造、智慧的通信还有智慧的金融、智慧的制造、智慧的通信,以及智能电网、以及智能电网、智能产品与服务智能产品与服务什么是智慧系统？什么是智慧系统？系系 统统 概概 述述建设绿色生态城市建设绿色生态城市,需要大规模园林扩展需要大规模园林扩展,但要降低资源、能源与人力但要降低资源、能源与人力需求需求 需要一个先进的监测与控制系统需要一个先进的监测与控制系统需要采集保存管理与检索大量数据需要采集保存管理与检索大量数据,为园林规划提供数据支持为园林规划提供数据支持,却不能却不能够增加管理成本与管理复杂性够增加管理成本与管理复杂性 要有一个强大的数据平台要有一个强大的数据平台必须快速地将信息转变为洞察力必须快速地将信息转变为洞察力,便于规划、决策便于规划、决策要有一个数学要有一个数学模型支持的辅助规划决策平台模型支持的辅助规划决策平台完善与改进服务完善与改进服务,提高植保水平提高植保水平,优化工作流程优化工作流程,提高管理快捷性提高管理快捷性需要一个先进的管理平台需要一个先进的管理平台 预防、预警、预案措施有效地管理风险预防、预警、预案措施有效地管理风险,以便集中精力开展创新工作以便集中精力开展创新工作 需要有一个完善的由数学模型支持的分析平台需要有一个完善的由数学模型支持的分析平台为什么需要智慧系统？为什么需要智慧系统？系系 统统 概概 述述园林生长状况园林生长状况,甚至是影像甚至是影像园林主要物种是什么园林主要物种是什么什么时候需要灌溉、施肥什么时候需要灌溉、施肥,采纳什么方式灌溉采纳什么方式灌溉自动灌溉、施肥自动灌溉、施肥这片区域适合种植什么植被这片区域适合种植什么植被植被种类该如何搭配植被种类该如何搭配不同植被年用水量该是多少不同植被年用水量该是多少该如何养护该如何养护遇到问题如何寻求帮助遇到问题如何寻求帮助智慧园林应该是如何的？智慧园林应该是如何的？系系 统统 概概 述述 智慧园林是集物联网技术、互联网与移智慧园林是集物联网技术、互联网与移动互联网为一体动互联网为一体,依托部署在城市园林中的各种传依托部署在城市园林中的各种传感节点感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等等)与有线、无线通信网络实现园林管理的智能感与有线、无线通信网络实现园林管理的智能感知、智能预警、智能分析、智能灌溉、专家在线指知、智能预警、智能分析、智能灌溉、专家在线指导导,为园林管理提供精细化培育、可视化管理、智为园林管理提供精细化培育、可视化管理、智能化决策等方面技术支持。能化决策等方面技术支持。我们描绘的智慧园林定义我们描绘的智慧园林定义:目目 录录一、系统概述二、系统构架三、系统功能四、系统特点五、系统方案六、结语系系 统统 构构 架架物联网的发展物联网的发展19991999年年,美国召开的移动计算与网络国际会议上美国召开的移动计算与网络国际会议上,首先提出物联网这个概念首先提出物联网这个概念20052005年年1111月月1717日日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSISWSIS)上上,国际电信联盟国际电信联盟(ITUITU)公布公布ITUITU互联网报告互联网报告20052005:物联网物联网20082008年后年后,为了促进科技发展为了促进科技发展,寻找经济新的增长点寻找经济新的增长点,各国政府开始重视下一代的技各国政府开始重视下一代的技术规划术规划,将目光放在了物联网上将目光放在了物联网上20092009年年8 8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时,关于物联网应用也关于物联网应用也提出了一些看法与要求提出了一些看法与要求,并提出并提出“感知中国感知中国”;”;近几年物联网被正式列为国家五大近几年物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一新兴战略性产业之一,写入政府工作报告写入政府工作报告20122012年初国务院公布年初国务院公布物联网物联网“十二五十二五”发展规划发展规划物联网概念物联网概念:物联网是通过物联网是通过RFIDRFID、传感器、光学识别、全球定位系统等新一、传感器、光学识别、全球定位系统等新一代信息技术代信息技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程程,采集其声、光、热、电力、化学、生物、位置等各种需要采集其声、光、热、电力、化学、生物、位置等各种需要的信息的信息,通过各类估计的网络接入通过各类估计的网络接入,实现物与物、物与人的泛在实现物与物、物与人的泛在连接连接,实现对物品与过程的智能化感知、识别与管理。实现对物品与过程的智能化感知、识别与管理。系系 统统 构构 架架系系 统统 构构 架架智慧园林系统智慧园林系统构架可依据物构架可依据物联网结构分为联网结构分为三个层次三个层次:感知感知层、网络层、层、网络层、应用层应用层系系 统统 构构 架架通过传感器实时采集城市园林各方面环境参数通过传感器实时采集城市园林各方面环境参数,如风如风力、温度、湿度、光照度、土壤含水量、土壤酸碱力、温度、湿度、光照度、土壤含水量、土壤酸碱度、水质等度、水质等,并依据参数对喷灌等设备进行智能控制。并依据参数对喷灌等设备进行智能控制。高清楚度摄像头能够对特定区域植被生长情况进行高清楚度摄像头能够对特定区域植被生长情况进行监控监控,甚至能够观察病虫害情况。甚至能够观察病虫害情况。感知层感知层通过有线、无线传输网络把数据传输到数据信息平通过有线、无线传输网络把数据传输到数据信息平台。台。网络层网络层实现园林信息管理、环境监测、能源及用水量监实现园林信息管理、环境监测、能源及用水量监测等。测等。应用层应用层目目 录录一、系统概述二、系统构架三、系统功能四、系统特点五、系统方案六、结语系系 统统 功功 能能智慧灌溉控制智慧灌溉控制针对不同土壤质地、地势、以及园林植被等特性要针对不同土壤质地、地势、以及园林植被等特性要求求,通过传感器对土壤墒情及环境参数指标数据的通过传感器对土壤墒情及环境参数指标数据的采集采集,统一集中到数据存储平台。统一集中到数据存储平台。一方面能够全面掌握园林环境情况一方面能够全面掌握园林环境情况;二是能够通过高清视频查看特定环境的植被具体生二是能够通过高清视频查看特定环境的植被具体生长情况长情况;三是能够通过智能控制三是能够通过智能控制,实现灌溉及施肥自动化管实现灌溉及施肥自动化管理。理。系系 统统 功功 能能智慧资源管理智慧资源管理实现园林信息、水资源及能源消耗管理等功能实现园林信息、水资源及能源消耗管理等功能园林专家服务园林专家服务主要是为园林专家与园林管理人员之间搭建沟通的桥主要是为园林专家与园林管理人员之间搭建沟通的桥梁梁,园林管理人员能够通过应用平台园林管理人员能够通过应用平台,在园林管理方面在园林管理方面遇到的问题来求助于园林专家遇到的问题来求助于园林专家。目目 录录一、系统概述二、系统构架三、系统功能四、系统特点五、系统方案六、结语系系 统统 特特 点点一、智慧化灌溉系统一、智慧化灌溉系统,能够有效节约资源、高效节能够有效节约资源、高效节能能;并有效提高植被成活率。并有效提高植被成活率。二、植被生长环境及土壤水分数学模型二、植被生长环境及土壤水分数学模型,为园林植为园林植被科学布局提供技术支持。被科学布局提供技术支持。系系 统统 特特 点点节约水资源？保守估算节约水资源？保守估算,比已有灌溉方式可节约用水量比已有灌溉方式可节约用水量20%20%;20%20%是什么是什么概念？年用水量可节约几个大明湖？概念？年用水量可节约几个大明湖？智慧系统有什么好处？智慧系统有什么好处？植被生长坏境模型？利用自动喷灌系统能够智能控制环境湿度、土壤植被生长坏境模型？利用自动喷灌系统能够智能控制环境湿度、土壤水份等水份等,达到植被生长的最佳环境。达到植被生长的最佳环境。精细化培育精细化培育,可视化管理？基于地理信息系统的管理平台能够让您随可视化管理？基于地理信息系统的管理平台能够让您随时查看园林状况时查看园林状况,比如大明湖某个位置的一棵水杉。比如大明湖某个位置的一棵水杉。病虫害预防？病虫害发生后的治理比病虫害发生前的预防所花费的费病虫害预防？病虫害发生后的治理比病虫害发生前的预防所花费的费用有几倍差距用有几倍差距,一旦发生病虫害景观也遭到破坏。一旦发生病虫害景观也遭到破坏。目目 录录一、系统概述二、系统构架三、系统功能四、系统特点五、系统方案六、结语系系 统统 方方 案案INTERNET客户端客户端客户端应用层网络层传感网络传感器网关传感器节点采集控制器水泵或电磁阀传感层系系 统统 网网络络拓拓扑扑图图传感器传感器风力、气压、温度、湿度、光照度、土壤墒情传感风力、气压、温度、湿度、光照度、土壤墒情传感器、数据采集器、摄像头器、数据采集器、摄像头喷灌控制喷灌控制远程控制器、变频器、水泵、电磁阀远程控制器、变频器、水泵、电磁阀喷灌水量控制喷灌水量控制-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案传感器传感器土壤墒情传感器位置选择土壤墒情传感器位置选择土壤质地土壤质地:沙土、壤土、粘壤土、粘土沙土、壤土、粘壤土、粘土,不同土质保水力不同不同土质保水力不同地块位置地块位置:坡头、斜坡、是否靠近水系坡头、斜坡、是否靠近水系等等等等植被种类植被种类:草坪、灌木、乔木等等草坪、灌木、乔木等等土壤墒情传感器安装土壤墒情传感器安装-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案传感器传感器风力、气压、光照度传感器位置选择风力、气压、光照度传感器位置选择一般安装于较空阔无遮挡物区域一般安装于较空阔无遮挡物区域;温度、湿度传感器位置选择温度、湿度传感器位置选择地块位置地块位置:向阳、阳光是否直射、是否靠近水系等等向阳、阳光是否直射、是否靠近水系等等植被种类植被种类:草坪、灌木、乔木等等草坪、灌木、乔木等等-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案传感器传感器传感器的通讯方式与数据采集器传感器的通讯方式与数据采集器有线有线:现场总线现场总线,如如LonWorkLonWork无线无线:GPRS/WCDMA/TD/WIFIGPRS/WCDMA/TD/WIFI等等工业标准信号工业标准信号:420mA,420mA,需远程数据采集器需远程数据采集器数据采集器通讯方式也可分有线无线两种数据采集器通讯方式也可分有线无线两种-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案喷灌控制喷灌控制远程控制器、变频器、水泵、电磁阀远程控制器、变频器、水泵、电磁阀较大区域较大区域:变频恒压方式控制增压水泵变频恒压方式控制增压水泵,结合管路电磁结合管路电磁阀阀较小区域较小区域:直截了当采纳电磁阀控制管路直截了当采纳电磁阀控制管路远程控制器对变频器、电磁阀进行控制远程控制器对变频器、电磁阀进行控制远程控制器通讯方式远程控制器通讯方式:有线、无线有线、无线-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案喷灌水量控制喷灌水量控制不能采纳土壤墒情传感器采集的数据进行控制不能采纳土壤墒情传感器采集的数据进行控制一般三种方式一般三种方式:由管理人员依照经验进行手动关闭由管理人员依照经验进行手动关闭;依照经验设定时间实现自动控制依照经验设定时间实现自动控制;采纳降雨量采集传感器进行控制采纳降雨量采集传感器进行控制。-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案远程设备供电远程设备供电采纳无线方式通讯的远程数据采集器、控制器、传感器采纳无线方式通讯的远程数据采集器、控制器、传感器等设备等设备,可采纳太阳能板加蓄电池方式供电可采纳太阳能板加蓄电池方式供电采纳有线通讯方式的远端设备利用线路供电采纳有线通讯方式的远端设备利用线路供电-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案-感知层及控制系统感知层及控制系统系系 统统 方方 案案利用现有互联网、电信网、利用现有互联网、电信网、广电网等通信网络渠道广电网等通信网络渠道,进进行数据通讯行数据通讯;区域监测计算机及用户终端区域监测计算机及用户终端通过网关接入互联网通过网关接入互联网-网络层网络层系系 统统 方方 案案-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林信息管理系统智慧园林信息管理系统智智慧慧园园林林系系统统智慧园林环境及墒情监测系统智慧园林环境及墒情监测系统智慧园林水资源利用监测系统智慧园林水资源利用监测系统智能喷灌控制及设备监控系统智能喷灌控制及设备监控系统园林专家服务系统园林专家服务系统-应用层应用层系系 统统 方方 案案软软件件系系统统架架构构地理信息地理信息数据库数据库植被信息植被信息数据库数据库环境参数及墒环境参数及墒情历史数据库情历史数据库园林信息数据库园林信息数据库影像信息影像信息数据库数据库植被生长环境数学模型、植被用水量模型植被生长环境数学模型、植被用水量模型园林园林信息信息录入录入系统系统影像影像信息信息处理处理系统系统智慧智慧园林园林水资水资源利源利用监用监测系测系统统智能智能喷灌喷灌控制控制及设及设备监备监控系控系统统园林园林信息信息查询查询系统系统园林园林信息信息管理管理系统系统环境参数及墒环境参数及墒情实时数据库情实时数据库智慧智慧园林园林环境环境及墒及墒情监情监测系测系统统智慧园林信息管理系统智慧园林信息管理系统-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林信息管理系统智慧园林信息管理系统基于地理信息系统的开放的智慧园林信息管理系统基于地理信息系统的开放的智慧园林信息管理系统,可可以对城市园林信息进行以对城市园林信息进行综合管理综合管理,设置分级权限设置分级权限,为园林规划及管理、园为园林规划及管理、园林绿地现状与历史数据、林绿地现状与历史数据、古树名木的管理、植物古树名木的管理、植物物种与多样性、植保等物种与多样性、植保等方面提供一个完整管理方面提供一个完整管理平台平台。-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林信息管理系统智慧园林信息管理系统信息内容信息内容:园林矢量信息、园林影像信息、园林主要植被及分布信息、古树园林矢量信息、园林影像信息、园林主要植被及分布信息、古树名木信息等名木信息等软件功能软件功能:数据录入、编辑、存储、查询与数据录入、编辑、存储、查询与智慧分析决策智慧分析决策等等查询信息查询信息:除数据能够查询外除数据能够查询外,远景功能还能够实现只要在地图上一点就能够远景功能还能够实现只要在地图上一点就能够看到某一位置的实时视频图像看到某一位置的实时视频图像智慧分析与决策智慧分析与决策:能够帮助您从生态角度确定适合种什么能够帮助您从生态角度确定适合种什么,如何搭配植被种类。如何搭配植被种类。-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林环境及墒情监测系统智慧园林环境及墒情监测系统:实现管理人员对园林各个区域的环实现管理人员对园林各个区域的环境温度、湿度、风速、光照、土壤境温度、湿度、风速、光照、土壤水分等参数进行监测水分等参数进行监测;支持当前历史数据查询支持当前历史数据查询;为植被物种生长环境提供数据支持为植被物种生长环境提供数据支持。-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林环境及墒情监测系统智慧园林环境及墒情监测系统:依据历史数据建立依据历史数据建立适宜植被生长的适宜植被生长的环境数学模型环境数学模型;依照数学模型结合天气预报依照数学模型结合天气预报,能够能够实现温度、湿度、干旱、病虫害等实现温度、湿度、干旱、病虫害等方面的预警功能。方面的预警功能。-应用层应用层系系 统统 方方 案案智慧园林水资源利用监测系统智慧园林水资源利用监测系统:对园林喷灌用水量进行监控对园林喷灌用水量进行监控,为水资源利用提供有效为水资源利用提供有效的数据分析支持的数据分析支持;依照土壤墒情及环境参数现状建立依照土壤墒情及环境参数现状建立用水量及灌溉方法用水量及灌溉方法数学模型数学模型。-应用层应用层系系 统统 方方 案案智能园林喷灌控制及设备监测系统智能园林喷灌控制及设备监测系统:依照植被生长环境数学模型、用水量及灌溉方式数学依照植被生长环境数学模型、用水量及灌溉方式数学模型模型,对喷灌设备进行控制对喷灌设备进行控制;也能够进行施肥也能够进行施肥(液态肥料液态肥料)对喷灌设备、采集设备及其对喷灌设备、采集设备及其它电气设备进行监控它电气设备进行监控,及时发及时发现故障及时维修现故障及时维修。-应用层应用层系系 统统 方方 案案园林专家服务系统园林专家服务系统:提供园林植被培育技术支持功能提供园林植被培育技术支持功能;提供植物栽培技术交流平台提供植物栽培技术交流平台,为园林人才培养提供一为园林人才培养提供一个开放的环境。个开放的环境。结结 语语 利用物联网技术、现代通讯技术、现代控制技利用物联网技术、现代通讯技术、现代控制技术及软件技术能够实现小区域乃至术及软件技术能够实现小区域乃至整个城市的园林信整个城市的园林信息、园林环境墒情监测及喷灌控制息、园林环境墒情监测及喷灌控制;采纳智慧监测及控制能够合理利用水资源采纳智慧监测及控制能够合理利用水资源,有效有效保持生态环境保持生态环境,美化宜居城市美化宜居城市,使天空更蓝使天空更蓝,植被更绿植被更绿,让让人们的生活更加美好人们的生活更加美好,心情更加舒畅。心情更加舒畅。系系 统统 特特 点点节约水资源？保守估算节约水资源？保守估算,比已有灌溉方式可节约用水量比已有灌溉方式可节约用水量20%20%;20%20%是什么是什么概念？年用水量可节约几个大明湖？概念？年用水量可节约几个大明湖？智慧系统有什么好处？智慧系统有什么好处？植被生长坏境模型？利用自动喷灌系统能够智能控制环境湿度、土壤植被生长坏境模型？利用自动喷灌系统能够智能控制环境湿度、土壤水份等水份等,达到植被生长的最佳环境。达到植被生长的最佳环境。精细化培育精细化培育,可视化管理？基于地理信息系统的管理平台能够让您随可视化管理？基于地理信息系统的管理平台能够让您随时查看园林状况时查看园林状况,比如大明湖某个位置的一棵水杉。比如大明湖某个位置的一棵水杉。病虫害预防？病虫害发生后的治理比病虫害发生前的预防所花费的费病虫害预防？病虫害发生后的治理比病虫害发生前的预防所花费的费用有几倍差距用有几倍差距,一旦发生病虫害景观也遭到破坏。一旦发生病虫害景观也遭到破坏。感谢您的聆听！感谢您的聆听！