農(nóng)業(yè)大棚智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、農(nóng)業(yè)大棚智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案托普物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)為：智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)獲取的植物實(shí)時(shí)的生長(zhǎng)環(huán)境信息，如通過各個(gè)類型的傳感器可監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、植物養(yǎng)分含量等 參數(shù)。其它參數(shù)也可以選配，如土壤中的 PH值、電導(dǎo)率等等。信息收集、負(fù)責(zé)接收無線傳感匯聚 節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測(cè)試點(diǎn)信息的獲取、管理、動(dòng)態(tài)顯示和分 析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶， 并根據(jù)以上各類信息的反饋對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌 溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷模、自動(dòng)進(jìn)行液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等自動(dòng)控制。一、概述農(nóng)業(yè)大棚智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)空氣溫度、

2、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)智能決策， 并自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定的環(huán)境調(diào) 節(jié)設(shè)備。通過該系統(tǒng)的部署實(shí)施，可以為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 對(duì)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管 理提供科學(xué)依據(jù)和有效手段。大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過可在大棚內(nèi)靈活部署的各類無線傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度、光照、土壤溫度、土壤含水量、 C02濃度等與農(nóng)作物生長(zhǎng)密 切相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，在數(shù)據(jù)服務(wù)器上對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和智能分析與決策， 并自 動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程控制澆灌、開關(guān)卷簾等）。二、項(xiàng)目需求在每個(gè)智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署無線空氣溫濕度傳感器、無

3、線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線 C02專感器等，分別用來監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度、 土壤水分、光照度、C02濃度等環(huán)境參數(shù)。為了方便部署和調(diào)整位置，所有傳感器均應(yīng)采用電池供 電、無線數(shù)據(jù)傳輸。大棚內(nèi)僅需在少量固定位置提供交流220V市電（如：風(fēng)機(jī)、水泵、加熱器、電動(dòng)卷簾）。每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)部署1套采集傳輸設(shè)備（包含路由節(jié)點(diǎn)、長(zhǎng)距離無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、Wi-Fi無線網(wǎng)關(guān)等），用來覆蓋整個(gè)園區(qū)的所有農(nóng)業(yè)大棚，傳輸園區(qū)內(nèi)各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備控 制指令數(shù)據(jù)等到In ternet上與平臺(tái)服務(wù)器交互。在每個(gè)需要智能控制功能的大棚內(nèi)安裝智能控制設(shè)備（包含一體化控制器、

4、擴(kuò)展控制配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)換適配設(shè)備等），用來接受控制指令、響應(yīng)控制執(zhí)行設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的電 動(dòng)卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等行為的實(shí)現(xiàn)。三、智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 總體架構(gòu)系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和遠(yuǎn)程控制四部分無線憐感認(rèn)網(wǎng)絡(luò)/哄-SZF */PLC控制柜電磁閥控制須無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)曲訥中間仇彼備組風(fēng)札爼遛簾沮智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案(2) 智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有兩種典型配置結(jié)構(gòu)兩層網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)由兩類點(diǎn)構(gòu)成：無線傳感器節(jié)點(diǎn)，包括無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳 感器、無線光照度傳感器、無線 C02專感器等；無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，包括

5、Wi-Fi無線網(wǎng)關(guān)或GPR無線網(wǎng)關(guān)。該結(jié)構(gòu)適用于園區(qū)已經(jīng)有Wi-Fi局域網(wǎng)覆蓋，或是可以采用 GPRSft接上傳數(shù)據(jù)的場(chǎng)景 在此結(jié)構(gòu)中，只需要在合適的區(qū)域部署無線網(wǎng)關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集和上傳。三層網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)由三類點(diǎn)構(gòu)成：無線傳感器節(jié)點(diǎn)，包括無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳 感器、無線光照度傳感器、無線 C02專感器等；無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)路由器。該結(jié)構(gòu)適用于園區(qū)沒有 Wi-Fi局域網(wǎng)覆蓋，也不準(zhǔn)備采用 GPRS直接上傳數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。在 此結(jié)構(gòu)中，需要部署數(shù)據(jù)路由節(jié)點(diǎn)和無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)路由節(jié)點(diǎn)之間以長(zhǎng)距離無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，在區(qū)域較大，節(jié)點(diǎn)間通信距離

6、不足時(shí)，無線網(wǎng)關(guān)還可以相互之間進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù) 中繼，擴(kuò)大監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。（3）傳感信息采集在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線C02專感器等傳感器均支持低功耗運(yùn)行， 可使用廉價(jià)的干電池供電長(zhǎng)期工 作。同時(shí)，所有的無線傳感器節(jié)點(diǎn)均運(yùn)行 SleepTree低功耗多跳自組網(wǎng)協(xié)議，可為其它節(jié)點(diǎn)提供數(shù) 據(jù)的自動(dòng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，增加部署靈活性。SleepTree低功耗多跳自組網(wǎng)協(xié)議是在IEEE802.15.4協(xié)議的基礎(chǔ)上建立的，無線通信的頻率選擇可以是2.4GHz或780MHz傳感器數(shù)據(jù)通過SleepTree協(xié)議傳送到無

7、線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過數(shù)據(jù)路由節(jié) 點(diǎn)或直接將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)平臺(tái)的服務(wù)器上。用戶可以通過有線網(wǎng)絡(luò) /無線網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)平 臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù)，控制大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。四、大棚現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)大棚現(xiàn)場(chǎng)主要負(fù)責(zé)大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的采集和控制設(shè)備的執(zhí)行，采集的數(shù)據(jù)主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的光照、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、CO2濃度等參數(shù)。托普物聯(lián)碉開創(chuàng)智謹(jǐn)農(nóng)業(yè)新時(shí)代.專業(yè)解決晉牧水產(chǎn)養(yǎng)殖自i動(dòng)控制系統(tǒng)、大田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng).花卉種植自動(dòng)監(jiān)測(cè) 控制系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源等.儀農(nóng)業(yè)物麻圉解決方幕咨詢；翩址rcom, u咨詢熱線：0571-S605CdCO S6059660 86S23

8、770 86054117 S6055117p傳感器的數(shù)據(jù)上傳采用低功耗無線傳輸模式，傳感器數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送模塊，采用SleepTree協(xié)議將數(shù)據(jù)無線傳送到無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上，用戶終端和一體化控制器間傳送的控制指令也 通過無線發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點(diǎn)上，省卻了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、控制指令封裝并發(fā)送到位于in ternet上的系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)。用戶可以通過有線網(wǎng)絡(luò)/無線 網(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù)，控制大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。低功耗無線 傳輸模式使得大棚現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)各傳感器部署靈活、擴(kuò)展方便。控制系統(tǒng)主要由一體化控制器、執(zhí)行設(shè)備和相關(guān)線路組成，通過一體化控制

9、器可以自由控 制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備，包括噴水系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，噴水系統(tǒng)可支持噴淋、滴灌等多種設(shè) 備，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可支持卷簾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。采集傳輸部分主要將設(shè)備采集到的數(shù)值傳送到服務(wù)器上，現(xiàn)有大棚設(shè)備支持 Wi-Fi、GPRS長(zhǎng)距離無線傳輸?shù)榷喾N數(shù)據(jù)傳輸方式，在傳輸協(xié)議上支持IPv4聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)用戶提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布、歷史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程控制五個(gè)方面。用戶還可以根據(jù)需要添加視頻設(shè)備實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過直觀的形式向用戶展示時(shí)間分 布狀況（折線圖）和空間分布狀況（場(chǎng)圖）、歷史數(shù)據(jù)

10、可以向用戶提供歷史一段時(shí)間的數(shù)值展示； 超閾值告警則允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，并將超出范圍的情況反映給用戶。五、平臺(tái)軟件系統(tǒng)平臺(tái)軟件共由以下4個(gè)部分組成：（1）數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)服務(wù)軟件完成傳感器數(shù)據(jù)的獲取、解析、分類，最后按預(yù)設(shè)的格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）展示、決策軟件圖形化界面，從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)，以表格和曲線的方式將傳感器數(shù)據(jù)顯示出來，支 持多種查詢顯示方式?？勺远x決策系統(tǒng)控制對(duì)象及決策算法， 與對(duì)象控制軟件互聯(lián)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控 制。（3）遠(yuǎn)程控制軟件完成現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的操作，圖形化操作界面，支持重定義遠(yuǎn)端開關(guān)名稱等信息，可與決策 軟件進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。（4）SDK二次開發(fā)包通過SDK開發(fā)包，用戶可以完全用自己熟悉的開發(fā)平臺(tái)開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)展示和決 策平臺(tái)。通過SDK開發(fā)包，使用戶無需了解本系統(tǒng)的硬件等底層信息的前提下，完成一套環(huán)境監(jiān)測(cè) 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。我們的SDK提供了： 數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)服務(wù)軟件的詳細(xì)