一、 建设背景

我国果园面积和水果产量均居世界第一，水果产业在很多地区是农民增收的支柱产业，在我国农村经济发展中占有重要的地位。但是，我国果树种植和果园管理总体水平与国际先进国家还有较大差距，尤其是果园数字化、信息化和智能化管理技术差距更大。因此，依托数字技术，构建现代果树栽培技术体系，发展信息化和智能化果园，对我国果树产业供给侧结构性改革具有重要的现实意义，也是加速缩短与发达国家差距、提高水果产业国际竞争力的迫切需要。

数字农业是用数字化信息技术，对农业所涉及的对象和全过程进行可视化表达、数字化涉及、信息化管理的现代农业。智慧果园是数字农业在果园生产管理中的具体实践和深化。智慧果园把果园的生产、管理、经营、服务等看成一个有机联系的系统，把数字技术综合、全面、系统地应用到果园生产经营系统的各个环节，促进和提高果园管理水平，并达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提高果品产量和质量的目的。

传统果园的浇水、施肥、打药，果农全凭经验、靠感觉。如今，智慧果园生产基地，看到的却是另一番景象：果树该不该浇水、施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、太阳辐射、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，果农只需按个按键，做个选择，或是完全听“指令”，就能种果树、结好果。

智慧果园不仅为果园管理者提供了便利，更将消费者与产品密切联系起来。产品质量从来都是消费者最关心的问题，有了智慧果园系统，对产品的追根溯源更加方便了。消费者可以通过扫描水果上的二维码查询产品原产地认证信息、生产单位信息以及在生长过程中的施肥用药情况，让消费者实时监控和了解果树生长、采收情况。各类信息一目了然，让消费者心里有底，吃着放心，买得舒心。

二、系统方案

2．1、方案要点

智慧果园综合服务系统应用物联网、云计算、大数据、空间GIS、人工智能等现代信息技术，可实时远程获取大田基地的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、光照强度、风速风向、雨量、虫情病害及视频图像等信息，通过通信网络传输到云计算中心，经过病虫害预警模型、专家知识库分析，可远程控制椪柑基地智能灌溉、自动杀虫等设备，并及时做出相关预警信息，生成有机大田基地生长种植简报，同时可以根据作长势或病虫草害情况，由农业专家给予远程农技指导。

管理人员可以通过手机、平板电脑、计算机等信息终端实时查询椪柑基地环境要素和作物长势，同时可以通过信息终端远程控制智能灌溉等设备，从而实现园区集约化、网络化、智能化管理，达到降低虫情病害，减少施肥用药，降低劳动强度，减少人为责任风险，提高品质品相，绿色健康可持续发展的目的。

智慧果园试点项目采用“1＋1＋1＋N”的构建方式，实现一个平台多种应用，在一个平台上进行所有采集信息、操作控制、咨询浏览、质量监督、行政执法、命令发布。为椪柑生产、虫情监测、生产质量溯源、政府管理等主体构建立体权限体系，高效全面地解决椪柑生产、质量追溯、农资管理、质量监督等各个环节的问题，实现椪柑生产和流通过程，果品质量和检测结果的全程追溯。

平台是一套基于物联网、云计算、大数据分析的农业环境、椪柑生产管理、农资管理的信息实时监测采集、控制、测报、数据分析、预警等功能的智慧果园综合服务平台。适用于当下的果园信息化、数字化和精准化模式，极大地提高了工作效率，解决了传统农业不能规模化生产、无法实现科技兴农等问题。本平台采用B／S＋C／S架构进行搭建，支持PC电脑、手机APP、手机H5等多种方式访问。

2．2 系统组成

数字果园是将物联网、云计算、大数据等新型信息技术与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机地结合起来，实现在农业生产、管理以及经营全过程的实时监测、信息获取以及智能管理，达到合理利用农业资源，降低生产成本，改善生态环境，提供农作物产品和质量的目的，从而从根本上变革经验型、盲目性的传统农业生产、农业管理以及农业经营的模式，是农业现代化建设的重要内容。

应用大数据、物联网、移动互联等现代信息技术，科学配置大数据应用分析系统、环境监测系统、病虫害防治系统、水肥一体智能灌溉系统、生产过程管理系统、质量安全监督追溯系统、智能专家指导系统等，实现柑橘产品溯源、生产管理的精准化、标准化、远程化和自动化，加快推进果树生产智能化、经营网络化、管理高效化、服务便捷化，全面提高水果产业现代化水平，

项目采用“1＋1＋1＋N”的模式，实现一个平台，多种应用。项目具体建设内容如下：

系统由如下部分组成：

一平台：数字果园综合信息服务平台

一分析：数字果园大数据应用分析

一中心：指挥控制中心

N个子系统：环境监测子系统、农业无人机管理子系统、病虫害防治子系统、园区生产管理子系统、园区物联网设备预警子系统、水肥一体智能灌溉子系统、信息交流发布子系统、农业专家指导系统等。

2．3、系统架构

监测点设备主要包括：自动气象站、墒情监测站、远程抓拍虫情测报灯、太阳能物联网杀虫灯、视频监控球型摄像机等设备。

自动气象站、墒情监测站、远程抓拍虫情测报灯、太阳能物联网杀虫灯、视频监控球型摄像机等设备，可放置在基础平台上（如下图），并加围栏保护。

系统供电：建议就近取电，市电供电。

信号传输：根据前期项目实际调研，考虑后续维护成本，建议采用无线网桥或光线传输信号。

2．4 系统设计原则

1．应用系统需采用模块化设计，单一模块出现故障应不影响其他模块的正常工作。同时，可以方便的增加新的应用系统；系统设计时应考虑用户使用便捷的因素，因此要求系统支持互联网、手机等多种应用模式和方式；

2．系统数据库设计时应考虑数据接口的安全性和统一性，一方面要保证数据的相对安全，一方面还要为以后增加新的应用系统提供便捷的数据接口。同时，数据要建立冗余机制；系统要有灵活、严格的权限设计，保证管理员对每个用户要能进行灵活的权限分配。同时，要保证没有获得授权的功能不能使用；应用系统可以通过主数据管理组件提供的访问接口或数据共享视图使用共享的基础数据和业务数据；

3．统一应用框架要求。应用系统应使用统一的应用支撑平台进行设计和开发，使用统一管理组织和人员、统一应用功能界面组装、统一用户身份验证和统一访问授权控制功能；统一信息资源编目要求。设计统一的信息资源编目组件，为信息资源的抽取、整理、编目、查询提供支撑。应用系统有信息资源编目需求的基于此组件实现；

4．统一数据共享要求。基础代码等基础数据的统一存放和管理是数据一致性和标准化的基本保障，是数据共享的前提条件。应用系统需要共享的数据通过主数据管理组件进行描述和管理；统一数据交换要求。构建统一的数据交换平台，满足同一部署节点上应用系统之间的数据交换以及分布部署应用的节点之间数据交换需求。应用系统应符合统一数据交换平台技术参数，实现与其他应用的数据交换；统一使用公共组件要求。主要包括工作流管理组件、内容管理组件、全文检索组件、智能文档组件等组件。

三、子系统介绍

3．1智慧果园大数据应用分析

将果园大数据以图表、图形方式展示“果园环境数据汇总分析”、“果园病虫害数据汇总分析”、“水肥一体数据汇总分析”、“园区生产管理汇总分析”、“信息交流发布信息汇总”、“园区物联网设备预警数据汇总”的实时信息，方便管理人员进行现场远程指挥和控制。

3．2环境监测子系统

环境监测子系统是多方面环境监测与自动控制为一体的强大集成平台，整个平台采用PC客户端＋手机客户端＋物联网＋互联网＋云服务先进架构研发，充分解决在农业物联网应用的诸多应用困难问题。

3．3病虫害防治子系统

系统通过气象数据、病虫害生长繁殖规律等建立病虫害预警模型库，虫情监测站主要对虫害数据采集，为病虫害防治措施的制定提供准确的、详细的数据支持。帮助管理人员远程自动化采集病虫害信息，通过数据分析，确定病虫害的发生期、发生量，给园区提供科学的生产种值指导，提高作物的品质，为整个园区虫害防治预警生产提供重要依据，降低生产风险为增产增收保驾护航。

3．4水肥一体智能灌溉子系统

水肥一体化智能灌溉系统是农业灌溉科技与物联网技术相结合的一款新产品，它通过各类传感器收集环境数据，并通过对各传感器的数据分析，科学合理的安排灌溉计划，结合进的灌溉控制系统，来实现电脑端和手机端的远程自动化控制。

3．5园区生产管理子系统

要保证质量安全和品牌，必须强化生产数据实时采集监测，对果园投入品进行管控，使果品质量和质量安全标准化体系逐步完善，果园投入品和果品质量安全追溯体系持续建强。

3．6 果品溯源子系统

农产品溯源是通过采集农产品在生产、加工、仓储、物流等环节的相关数据，为农产品建立可视化产品档案，向消费者充分展示产品安全与品质相关信息，实现从农田到餐桌的双向可追溯。同时，通过一物一码技术，帮助农业生产和流通企业实现产品防伪鉴真，并精准获取客户分布数据，是消费者购买农产品的溯源依据，更是企业全面展示、营销优质农产品的利器。

3．7信息交流发布子系统

信息交流发布系统（交易市场数据系统）是有交易市场前端收集发布系统、前端展示分屏展示单元、数据传输中心、中心汇总统计展示分析主要模块构成。

3．8农业专家指导子系统

将农业专家资源和先进的通信网络技术相结合，面向果农和其他新型农业经营主体传播科技成果，帮助解决果业生产中遇到的疑难杂症，为政府部门、农户和其他新型农业经营主体提供数字化信息和咨询服务。