物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚智能化系統(tǒng)解決方案(共30頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚智能化系統(tǒng)解決方案 專心-專注-專業(yè)目錄1、設(shè)計原則從需求情況分析本系統(tǒng)，制訂設(shè)計原則，以指導(dǎo)我們的方案設(shè)計：（1）先進性原則 采用先進的設(shè)計思想，選用先進的軟硬件設(shè)備，保證項目整體在未來一定時期內(nèi)的技術(shù) 領(lǐng)先性。 （2）開放性原則 方案的設(shè)計及選型遵從國際標準及工業(yè)標準，使項目具有高度的開放性和所提供設(shè)備在 技術(shù)上的兼容性。 （3）可擴展性原則 項目設(shè)計在充分考慮當前情況的同時，必須考慮到今后較長時期內(nèi)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，留 有充分的升級和擴充的可能性。 （4）可靠性原則 項目的設(shè)計必須貫徹可靠性原則，使系統(tǒng)具有很高的可用性。 （5）經(jīng)濟適用性原則 在考

2、慮必要的擴展性原則下，使用功能適度的軟硬件產(chǎn)品。 2、設(shè)計依據(jù) （GB/T18622-2002）溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載 （NYJ/T 06-2005）連棟溫室建設(shè)標準 （NYJ/T 07-2005）日光溫室建設(shè)標準 （JB/T 10286-2001）日光溫室結(jié)構(gòu)標準 （JB/T102882001）連棟溫室結(jié)構(gòu)標準 （NY/T 1420-2007）溫室工程質(zhì)量驗收通則 （NY/T1145-2006）溫室地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工與驗收技術(shù)規(guī)范3、系統(tǒng)簡介 結(jié)合最先進的網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)及軟件技術(shù)，專注為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測而開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動監(jiān)測控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，

3、如溫度、濕度、光照、氣壓、太陽紫外線、土壤溫濕度、CO2濃度等，以適應(yīng)不同植物生長繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，精確的測量溫室的氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制卷膜、風(fēng)機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供最佳環(huán)境。該系統(tǒng)的使用，可以使溫室運行于經(jīng)濟節(jié)能狀態(tài)，實現(xiàn)溫室的無人值守自動化運行，降低溫室能耗和運行成本，可以為植物提供一個理想的生長環(huán)境，并能起到減輕人的勞動強度、提高設(shè)備利用率、改善溫室氣候、減少病蟲害、增加作物產(chǎn)量等作用，實現(xiàn)溫室大棚集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠程管理。同時，該

4、系統(tǒng)還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向管理者推送實時監(jiān)測信息、報警信息，實現(xiàn)溫室大棚信息化、智能化遠程管理，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用保證溫室大棚內(nèi)環(huán)境最適宜作物生長實現(xiàn)精細化的管理為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng)造條件， 幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益。3、系統(tǒng)架構(gòu)² 感知層，對園區(qū)的的各種信息進行全面的采集與監(jiān)測 ² 傳輸層，通過光纖，以太網(wǎng)，無線的傳輸方式對信息進行傳輸與匯集² 應(yīng)用層，對信息進行處理，智能決策，信息發(fā)布，并對園區(qū)溫室設(shè)備進行控制。4、系統(tǒng)組成4.1結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2現(xiàn)場的監(jiān)測設(shè)備：包括溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測

5、、土壤水分監(jiān)測、CO2濃度等監(jiān)測設(shè)備。這些裝置相當于整個控制系統(tǒng)的眼睛，實時監(jiān)測大棚的狀況，以便實施控制。 4.3智慧大棚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：如各濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫，補光，CO2 發(fā)生裝置，照明控制裝置等執(zhí)行機構(gòu)。這些裝置相當于整個控制系統(tǒng)的手，自動控制系統(tǒng)的指令通過這些設(shè)備得到執(zhí)行，以達到遠程或本地自動控制目標。4.4智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)介紹因為自動控制系統(tǒng)不能識別各種電信號，必須轉(zhuǎn)換成標準的數(shù)字信號才能為計算機所識別，同樣計算機發(fā)出的也是標準的數(shù)字信號。這些設(shè)備如同人的神經(jīng)系統(tǒng)，把各個信號傳遞到大腦，并把控制信號傳遞到各執(zhí)行機構(gòu)。4.4.1溫度控制系統(tǒng)降溫功能：夏季采用自然和強

6、制通風(fēng)降溫的方式進行降溫。由控制器根據(jù)目標溫度與實際室溫的偏差以及室溫的變化率進行模糊計算。首先開啟頂開窗系統(tǒng)進行自然通風(fēng)調(diào)整溫室內(nèi)的溫度，經(jīng)過時間判斷后，如果溫度值還不能降低，再開啟側(cè)窗系統(tǒng)。如自然通風(fēng)不能降低溫室內(nèi)的溫度值，則由電腦關(guān)閉自然通風(fēng)，采用強制通風(fēng)的方式來控制室內(nèi)溫度。如果溫度還下不來，則開啟濕簾水泵，如溫度還降不下來，則計算機會開啟溫度過高報警，提示用戶需增加降溫設(shè)備。自動升溫功能：冬季采用暖氣加溫的方式，由控制器根據(jù)目標溫度與實際室溫的偏差以及室溫的變化率進行模糊計算，通過調(diào)節(jié)暖氣恒溫閥的開合度來控制室內(nèi)溫度。溫度控制范圍及精度分別為 35-40，±1。4.4.2通

7、風(fēng)控制系統(tǒng)由室內(nèi)傳感器采集室內(nèi)部的上，中，下三部溫度值來進行模糊計算出室內(nèi)的溫差值，如果溫差值過大，則自動開啟循環(huán)風(fēng)機。同時采集室內(nèi)的濕度值，如果濕度值偏差過大，也自動開啟循環(huán)風(fēng)機，以平衡室內(nèi)的濕度偏差值。還可以根據(jù)二氧化碳濃度選擇開啟或者關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機。新風(fēng)換氣機可由電腦操作人員通過控制進行人工操作，也可以進行定時通風(fēng)來達到通風(fēng)換氣的目的。4.4.3光照控制系統(tǒng)遮光控制功能：在光照較高時，計算機通過室外氣象站系統(tǒng)采集的高靈敏度光照值，與計算機設(shè)定的控制目標進行對比，如高于計算機設(shè)定目標值，則自動展開外拉幕，進行遮光。如低于計算機設(shè)定目標值，則自動收攏外拉幕。也可以由控制器定時進行遮陽，或者由工

8、作人員通過控制器操作。補光控制功能：計算機通過室內(nèi)數(shù)據(jù)采集器傳回來的高靈敏度的光照值，與設(shè)定目標值進行對比，如高于設(shè)定目標值，則自動關(guān)閉補光燈。如低于設(shè)定目標值，則自動打開補光燈。同時，內(nèi)部有一個光照累積時間的設(shè)置值，如累積時間不夠的話，則補光燈會在選定時間打開補光燈，進行補光?？赏ㄟ^ 30組定時器，來設(shè)置不同時間，開啟補光燈，開多長時間。4.4.4水分控制系統(tǒng)自動控制：計算機內(nèi)部有一套根據(jù)土壤濕度傳感器采集的值，與設(shè)定目標值進行對比，如高于設(shè)定目標值，則自動關(guān)閉灌溉閥門。如低于設(shè)定目標值，則自動打開灌溉閥門。定時控制：輪灌方式，可設(shè)定在某個時間段，進行灌溉的方式，可每個小時，灌溉一次，同時也

9、可設(shè)定灌溉的次數(shù)。有效的保護了水泵，同時也使土壤更好的吸收水分。4.4.5濕度控制系統(tǒng)自動控制：計算機內(nèi)部有一套根據(jù)室內(nèi)濕度傳感器的值，與設(shè)定目標值進行對比，如高于設(shè)定目標值，則自動關(guān)閉噴霧閥門。如低于設(shè)定目標值，則自動打開噴霧閥門，將其濕度調(diào)整到最佳狀態(tài)。定時控制：輪灌方式，可設(shè)定在某個時間段，進行噴灌的方式，可每個小時噴灌一次，同時也可設(shè)定噴灌的次數(shù)。有效的保護了水泵，同時也使土壤更好的吸收水分。4.4.6視頻監(jiān)控系統(tǒng)該功能模塊可用于探測農(nóng)作物的生長情況，病蟲害情況，并可以監(jiān)管其他環(huán)境調(diào)控設(shè)備是否在正常執(zhí)行命令等。其他控制模塊該系統(tǒng)設(shè)計了多個節(jié)點，以便隨時可以添加所需的傳感器和調(diào)控設(shè)備，從

10、而完成多種功能融合。4.5控制系統(tǒng)平臺：主機實施各種控制方案，并依據(jù)不同的環(huán)境、作物、生長期實施不同的控制方案。是這個控制系統(tǒng)的核心，相當于大腦。4.6 應(yīng)用軟件平臺：通過應(yīng)用軟件平臺可將空氣環(huán)境監(jiān)測感知設(shè)備、光照信息感知設(shè)備、外部氣象感知設(shè)備、視頻信息感知設(shè)備等各種感知設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲、處理和挖掘，通過中央控制軟件的智能決策，形成有效指令，達到自動控制：濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫，補光或者現(xiàn)場直接控制執(zhí)行機構(gòu)的方式調(diào)節(jié)設(shè)施內(nèi)的小氣候環(huán)境，為作物生長提供優(yōu)良的生長環(huán)境。4.7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)：作為數(shù)據(jù)信息的有效補充，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻信號傳輸技術(shù)，對溫室大棚內(nèi)部作物生

11、長狀況進行全天候視頻監(jiān)控。該系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)型視頻服務(wù)器、高分辨率攝像頭組成，網(wǎng)絡(luò)型視頻服務(wù)器主要用以提供視頻信號的轉(zhuǎn)換和傳輸，并實現(xiàn)遠程的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)。在已有Internet上，只要能夠上網(wǎng)就可以根據(jù)用戶權(quán)限進行遠程的圖像訪問、實現(xiàn)多點、在線、便捷的監(jiān)測方式。4.8 農(nóng)業(yè)溯源系統(tǒng)4.91種植環(huán)節(jié)：通過掃描二維碼，可獲取農(nóng)產(chǎn)品的種植環(huán)節(jié)信息（澆水、施肥、產(chǎn)品種植人、種植地、品種、生產(chǎn)管理等）4.9.2物流環(huán)節(jié)：通過掃描二維碼，可獲取經(jīng)銷商信息，物流公司信息、物流過程相關(guān)信息（入庫時間、運輸時間、出庫時間等） 檢驗報告信息：通過掃描二維碼，可獲取質(zhì)量檢驗報告信息 4.9.3其他： 通過掃描二維碼，可獲

12、取基地信息、產(chǎn)品信息等4.9 室外氣象觀測站用于對風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、氣溫、相對濕度、氣壓、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度等九個氣象要素進行全天候現(xiàn)場監(jiān)測。將氣象環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行挠嬎銠C氣象數(shù)據(jù)庫中，用于統(tǒng)計分析和處理。5、系統(tǒng)特點 5.1 預(yù)測性：通過對氣候參數(shù)的分析，可以預(yù)測控制設(shè)備的運行情況，提高設(shè)備的利用率，降低能耗。 5.2 強大的擴展功能：通過選用不同的外圍設(shè)備，可以控制溫室環(huán)境及灌溉、施肥、濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補光等。 5.3 完善的資料處理功能：通過中央控制軟件，可以不間斷地記錄各種傳感器的信息以及各種控制設(shè)備的動作記錄等。 5.4 遠程監(jiān)控功能：即使工作人

13、員不在現(xiàn)場，也可以通過遠程，手機、PDA、計算機等信息終端監(jiān)控系統(tǒng)對溫室內(nèi)的設(shè)備參數(shù)進行監(jiān)視和控制。 5.5 數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)功能：本系統(tǒng)利用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自主研發(fā)的多線程tcp ip協(xié)議控制邏輯，組網(wǎng)方便，傳輸/控制實時高效。6、項目定位6.1本項目定位為智能大棚，總面積5000平方米，為單層多個建筑。6.2本建筑動力電源主要有濕簾風(fēng)機、濕簾泵、外遮陽電機、內(nèi)保溫電機、電動窗、補光燈、噴淋、滴灌等。 6.3本工程設(shè)有智能控制中心，對大棚實現(xiàn)溫濕度等的智能控制，智能控制中心可實現(xiàn)以下功能：6.3.1、利用棚內(nèi)的溫、濕度檢測數(shù)據(jù)，可以自動展開或關(guān)閉外遮陽布、內(nèi)保溫布；6.3.2、利用大棚內(nèi)的

14、溫、濕度檢測數(shù)據(jù)，可自動啟動或關(guān)閉濕簾供水泵、軸流風(fēng)機及側(cè)窗電機；6.3.3、利用大棚內(nèi)的溫、濕度檢測數(shù)據(jù)，自動啟動或關(guān)閉加濕、噴霧系統(tǒng)等，自動啟動或關(guān)閉水暖空調(diào)系統(tǒng)；6.3.4、依據(jù)大棚內(nèi)的水溫檢測系統(tǒng)，可自動啟動水溫調(diào)控系統(tǒng)；（本案參考）6.3.5、依據(jù)大棚內(nèi)的光照檢測系統(tǒng)，可自動啟動或關(guān)閉補光系統(tǒng)；6.3.6、利用大棚內(nèi)的CO2檢測傳感器，自動開啟或關(guān)閉側(cè)窗及天窗；（本案參考）6.3.7、利用電腦，可在園區(qū)機房或遠端控制室控制棚內(nèi)的外遮陽布、內(nèi)保溫布、天窗、側(cè)窗、濕簾、軸流風(fēng)機的啟動與關(guān)閉，亦可實時觀測到上述設(shè)備的運行狀態(tài)，而無需通過繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來辨識其狀態(tài)。6.4、視頻監(jiān)控：基于網(wǎng)絡(luò)

15、技術(shù)和視頻信號傳輸技術(shù)，對溫室大棚內(nèi)部作物生長狀況。（本案參考）7、控制邏輯7.1 溫度控制7.1.1控制要素：溫度值7.1.2控制設(shè)備：天窗，負壓風(fēng)機，加溫電絲7.1.3控制方式：溫度傳感器控制天窗、負壓風(fēng)機、加溫電絲的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，共計1個溫度傳感器， 1個天窗電機，1個負壓風(fēng)機電機，1個加溫電絲；7.2 降溫控制過程：7.2.1在軟件中可以設(shè)定溫度默認正常的上下限的值；降溫時長T1，停止時長T2可根據(jù)實際情況任意設(shè)定；7.2.2溫度超過設(shè)定上限時：則打開天窗，啟動負壓風(fēng)機/霧化微噴進行降溫，降溫經(jīng)過T1時間之后，停止T2時間，同時檢測溫度是否降到上下限溫度的中間值以下，若達到要求，則關(guān)

16、閉天窗，關(guān)閉負壓風(fēng)機；若未達到相應(yīng)的要求，則繼續(xù)循環(huán)此過程，直至達到正常的溫度范圍值；7.3 增溫控制過程：5.3.1在軟件中可以設(shè)定溫度默認正常的上下限的值；加熱時長T1，停止時長T2可根據(jù)實際情況任意設(shè)定；5.3.2溫度低于設(shè)定下限時：則打開加熱電絲，增溫經(jīng)過T1時間之后，停止T2時間，同時檢測溫度是否升到上下限溫度的中間值以上，若達到要求，則停止加熱電絲；（本案參考）若未達到要求，則繼續(xù)循環(huán)此過程，直至達到正常的溫度范圍值；7.4 空氣濕度控制5.4.1控制要素：大氣濕度5.4.2控制設(shè)備： 濕簾水泵、負壓風(fēng)機5.4.3控制方式：大氣濕度傳感器控制濕簾水泵和負壓風(fēng)機的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，共計

17、1個濕度傳感器，1個濕簾電機，1個負壓風(fēng)機電機；7.5 增濕控制過程：5.5.1在軟件可設(shè)定濕度默認正常的上下限的值；霧化微噴增濕的時長T1、停止增濕時長T2可根據(jù)實際情況任意設(shè)定；5.5.2濕度低于設(shè)定下限時：濕簾水泵開啟，往濕簾上澆灌水分，起到增濕的作用。澆灌T1時長之后、停止T2時長，同時檢測濕度是否升到上下限濕度的中間值以上，若達到要求，則停止增濕；若未達到要求，則繼續(xù)循環(huán)此過程，直至達到正常的濕度范圍值；7.6 除濕控制過程：7.61在軟件可設(shè)定濕度默認正常的上下限的值；負壓風(fēng)機開啟時長T1、關(guān)閉時長T2可根據(jù)實際情況任意設(shè)定；7.6.2濕度高于設(shè)定上限時：負壓風(fēng)機開啟，使大棚內(nèi)空氣

18、流通，起到除濕的作用。開啟T1時長之后、停止T2時長，同時檢測濕度是否降到上下限濕度的中間值以下，若達到要求，則負壓風(fēng)機停止；若未達到要求，則繼續(xù)循環(huán)此過程，直至達到正常的濕度范圍值；8、設(shè)備參數(shù)8.1 溫室采集控制器8.1.1處理器：內(nèi)核： ARM 32位Cortex-M3 CPU系統(tǒng)時鐘：高可達72MHz指令執(zhí)行速度： 1.25Dmips/MHz8.1.2存儲功能：FLASH存儲容量： 4M bits（每1小時存儲一次，可存儲1.6年），同時可擴展至32Mbit.并可擴展本地大容量SD卡存儲。8.1.3傳感器通道：模擬/計數(shù)通道：16路，可再擴展16路數(shù)字I/O通道，用于各種外接擴展功能.

19、模擬量A/D轉(zhuǎn)換精度：12位頻率量采用16位高速計數(shù)器進行采集，輸入信號頻率高達1MHz.8.1.4供電顯示:寬電壓輸入：8V40V顯示形式：128×64液晶屏，支持時間校準功能8.1.5通訊功能：獨有的RJ45通信接口，通信實時，組網(wǎng)方便，8.1.6遠程升級支持遠程應(yīng)用程序更新：采集儀程序更改、升級，無需返廠，通過計算機軟件，即可對采集儀進行遠程程序更新，支持現(xiàn)場和遠程對設(shè)備進行各項參數(shù)設(shè)置或讀取的編程操作8.1.7通訊協(xié)議：TCP協(xié)議8.2 溫室動力控制柜8.3 聯(lián)動控制器9、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖10、溫室監(jiān)控軟件溫室軟件能觀測溫室環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶設(shè)定的上、下限值，實現(xiàn)全自動控制、

20、手動控制.每個設(shè)備的界面如下：8.4每種設(shè)備都根據(jù)其結(jié)構(gòu)體編寫界面，每個設(shè)備需要綁定一些繼電器，由具體配置決定。比如溫度控制部分：溫濕度表盤要素值表示框樹形控件繼電器狀態(tài)設(shè)備參數(shù)配置（結(jié)合通用版的設(shè)備結(jié)構(gòu)體，圖僅供參考）11、設(shè)備配置與選型11.1 氣象觀測站要素配置表 氣象要素氣 象 參 數(shù)環(huán)境溫度通 道 數(shù)：1路 測量范圍: -5080測量精度: ±0.2 分 辯 率: 0.1環(huán)境濕度通 道 數(shù): 1路 測量范圍: 0100% 測量精度: ±2%RH  分 辯 率: 0.1%RH 風(fēng) 速通 道 數(shù)：1路 測量范圍：070米/秒 

21、測量精度：（0.3±0.03v）米/秒 啟動風(fēng)速：0.3米/秒風(fēng) 向通 道 數(shù): 1路 測量范圍: 0360° 測量精度: ±3°分 辯 率: 2.5° 啟動風(fēng)速：0.3米/秒降 水 量通 道 數(shù)：1路 測量范圍：0999.9mm 測量精度：±0.3mm 分 辯 率：0.1mm地 溫通 道 數(shù)：1路 測量范圍：-50+80測量精度：0.1 分 辯 率：±0.5地 濕通 道 數(shù)：1路 測量范圍：-50+80測量精度：0.1 分 辯 率：±0.5氣 壓通 道 數(shù)：1路 測量范圍：5001100（hpa）測量精度 測量精

22、度：+/-0.3hpa輻射通 道 數(shù)：1路 測量范圍：0100mm測量精度 測量精度：0.1mm11.2 溫室環(huán)境采集配置表環(huán)境因子 參 數(shù)室內(nèi)溫度傳感器通 道 數(shù)：1路 測量范圍: -5080測量精度: ±0.2 分 辯 率: 0.1室內(nèi)濕度傳感器通 道 數(shù): 1路 測量范圍: 0100% 測量精度: ±2%RH  分 辯 率: 0.1%RH 室內(nèi)光照度傳感器通 道 數(shù)：1路 測量范圍：0 Lux，測量精度：1 Lux 分 辯 率: 1 LuxCO2傳感器通 道 數(shù): 1路 測量范圍: 02000ppm°分 辯 率: 1ppm 土壤水分傳感器通 道 數(shù)：1路 測量范圍：-50+80測量精度：0.1 分 辯 率：±0.5輕型百葉箱濕度儀器用的防護金屬防護箱/不銹鋼尺寸300*400*500mm 安裝支架不銹鋼尺寸300*400*500mm數(shù)據(jù)采集儀多通道數(shù)據(jù)采集儀，