温室连栋智能温室监控需要哪些知识和技能

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一、背景介绍
近年来,农业温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利,得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、土壤湿度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求,目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见,而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵,不适合国情。
针对目前温室大棚发展的趋势,提出了一种大棚远程监控系统的设计。根据大棚监控的特殊性,需要传输大棚现场参数给管理者,并把管理者的命令下发到现场执行设备,同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于490MHz、GPRS的农业温室大棚智能监控管理系统使这些成为可能。
二、系统方案
1、系统概述
深圳信立科技有限公司现代温室大棚智能监测和控制系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体,通过用户自定仪作物生长所需的适宜环境参数,搭建温室智能化软硬件平台,实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。
农业大棚温室智能监控系统可以模拟基本的生态环境因子,如温度、湿度、光照、CO2浓度等,以适应不同生物生长繁育的需要,它由智能监控单元组成,按照预设参数,精确的测量温室的气候、土壤参数等,并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构(喷灌、湿帘水泵及风机、通风系统等),程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。
该系统的使用,可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。
2、系统组成:
整个系统主要三大部分组成:数据采集部分、数据传输部分、数据管理中心部分。
A、数据管理层(监控中心):
硬件主要包括:工作站电脑、服务器(电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式);
软件主要包括:操作系统软件、数据中心软件、数据库软件、温室大棚智能监控系统软件平台(采用B/S结构,可以支持在广域网进行浏览查看)、 防火墙软件;
B、数据传输层(数据通信网络):采用移动公司的GPRS网络或490MHz传输数据,系统无需布线构建简单、快捷、稳定;
移动GPRS无线组网模式具有:数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点;
C、数据采集层(温室硬件设备):远程监控设备:远程监控终端;传感器和控制设备:温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、喷灌电磁阀、风机、遮阳幕等;
3、系统拓扑图:
XL68、XL65支持490MHz上传方式,系统通讯网络示意如下(一片区域现场节点多,可选此种方案)
XL68、XL65支持GPRS上传方式,系统通讯网络示意如下( 一片区域现场节点少,可选此种方案 )。
三、系统功能
1、数据监测功能:
-- 监测各温室温湿度、二氧化碳、光照等参数。
-- 监测各温室喷灌电磁阀、风机、遮阳幕的工作状态。
-- 监测各温室报警信息。
2、远程控制功能
-- 远程控制各温室喷灌电磁阀、风机、遮阳幕的启停工作。
-- 远程切换各温室喷灌电磁阀、风机、遮阳幕的控制模式。
3、报警功能
-- 温室温湿度、二氧化碳、光照超过预设值告警。
-- 市电停电、开箱告警。
4、数据存储
-- 定时存储各种监测数据。
-- 记录事件报警信息及当时监测数据。
-- 记录各种操作信息及当时监测数据。
5、信息查询
-- 可以进行所有监测信息查询。
-- 可以进行所有事件报警信息查询。
-- 可以进行所有操作信息查询。
6、数据报表
-- 将监测数据、报警数据生成报表,数据可以导出,支持打印输出。
7、人机界面
-- 所有温室实时监测数据在同一界面上显示,可以同屏显示多个温室数据,也可以切换成单个温室数据显示。
8:曲线数据
-- 自动生成各温室的温湿度、二氧化碳、光照的历史曲线,可以查看历史数据库中任意温室、任意时段的历史曲线。
-- 历史曲线即可分列显示,也可并列显示,方便比较不同温室环境状态。
9、权限管理
-- 对不同的操作使用者授予不同的使用权限。
-- 可以任意增加、减少所监控的温室。
-- 可以增加、修改、删除软件功能模块。
-- 预留与其他系统的通讯接口。
四、系统特点:
01、实用性:温室地理位置分散,因此采用覆盖广泛的GPRS网络高信号捕捉,必要是采用高增益天线,可确保网络的正常运行;
02、实时性:采用最新的通信和软硬件技术,建立了清晰和合理的系统架构,可以实现多线程的远程并发通信,在几秒时间内,可以让成百上千台的监控终端实时传送到监控中心进行集中监视和远程调度,实现故障信息的及时报警;
03、可扩充性:系统预留接口,可以进行系统或软硬件模块的无限扩展,便于长期的升级和维护,延长系统的寿命,通过更新部件,能让系统一直存在下去,而不至于整个系统瘫痪,造成大量的投资损失;
04、易维护性:系统可对监控终端执行相应的远程操作命令,包括远程参数设置,远程控制、远程数据抄收、监控终端复位、升级等;
05、操作简易性:系统软件功能完善,模块化、图形化设计,全过程全中文帮助,操作简单方便;
五、适用范围:
01、农业、园艺、畜牧业等领域。
02、食品、电子生产车间、药房、冰箱、冷库、库房、机房、实验室、工业暖通、图书馆、档案室、博物馆、孵房、温室大棚、烟草、粮库、医院等需要环境监测领域。
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  温室大棚环境智能控制系统,是在物联网应用逐渐广泛的情况下提出来的,是基于传感技术、采集传输技术、电脑网络技术等研制出的一套用于温室环境监测的控制管理系统。温室大棚环境智能控制系统,可实现对温室外围设备的监视、控制、环境数据的实时采集、整理、统计、制图。同时,该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等,实现温室大棚集约化、网络化远程管理。
  一、系统组成部分
  温室大棚环境智能控制系统系统主要包括:上位机中心服务器控制平台和下位机现场控制节点:
  (1)中心服务器控制平台可选用物联网感知应用平台或者是为客户专门定制的操作监测平台。能够实现监测、查询、运算、建模、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能。
  (2)现场控制节点由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成,与中心服务器控制平台可通过有线、无线、3G/2G方式连接到一起。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数,对环境调节设备进行控制,包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。
  二、系统功能
  (1)监测采集功能
  监测采集各个温室的环境参数,包括空气温度、空气湿度、光照度、二氧化碳、土壤温度、土壤湿度等参数信息,采集各个设备的开关状态。
  (2)控制器选择
  农用经济实用的数据采集控制器,带多路模拟量、开关量和以太网接口。
  (3)设定功能
  可以设定各个温室的运行参数,温室内的土壤湿度、土壤温度、时间等参数来自动控制电磁阀和水泵、施肥系统等的目标值,并可联动控制天窗、侧窗、内遮阳、外遮阳、风机、湿帘、外翻窗、加温设备、加湿设备、二氧化碳发生器等的目标值和设备的开启关闭时间等。
  (4)强制手动控制
  可以实现强制手动控制各温室内的设备的开关状态。
  (5)手动自动
  可以灵活快速地实现各设备地手动自动控制的切换。
  (6)数据绘图统计
  能以曲线的方式绘出某个历史时间段的某个环境数据的变化曲线,并可以进行打印。可以按年、月、日、时将各个环境数据加以统计。找出任意时间段的最大值、最小值、平均值等信息。
  三、基本原理
  本系统产品是采用一款高度集成的传感器芯片,芯片全量程标定的模拟量输出,具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
  该无线传感器响应速度快、抗干扰能力强、有很高的性价比。每个传感器芯片都在精确的恒温室中进行标定,以镜面冷凝式露点仪为参照。通过标定得到的校准系数以程序形式储存在芯片本身的OTP 内存中。通过两线制的串行接口与内部的电压调整,使外围系统集成变得快速而简单。
  四、软件平台系统功能
  深圳信立科技有限公司自主研发的生态农业智能温室大棚自动监控软件,采集温室大棚内现场数据,经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上,然后通过有线、无线、3G/2G网络传输到数据平台,按照相关设定进行分析展示并进一步完成相应控制。
  (1)友好的用户登陆管理界面
  规定用户使用权限,不同用户提供不同的操作权限,非用户不能登陆系统,保证系统安全,操作简单而富有人性化。
  (2)实时\历史、曲线\报表数据分析
  系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户,并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对温室大棚运转情况进行分析做出改进,提高温室大棚的生产效率。
  (3)多种形式的报警功能,适合不同场合需要
  工作人员根据温室大棚内的具体情况设置温度、湿度等参数限值。在监测时,如发现有监测结果超出设定的阈值时,系统会自动发出报警提醒工作人员,报警形式包括:声光报警、电话
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