溫室大棚設(shè)備管理系統(tǒng)

  1 建設(shè)目標(biāo)

面向現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建“智慧溫室”系統(tǒng)，提供溫室大棚環(huán)境信息智能感知、可靠傳輸、智能控制、精細(xì)管理、病蟲害預(yù)警與遠程診斷等服務(wù)，全面提升設(shè)施農(nóng)業(yè)的信息化水平，實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全和可持續(xù)發(fā)展。

    2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要包括：傳感終端、有線傳感網(wǎng)、控制終端、視頻監(jiān)控、安防監(jiān)控、廣播系統(tǒng)、監(jiān)控中心和應(yīng)用軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

  1. 傳感終端

溫室大棚環(huán)境信息感知單元由各種環(huán)境信息傳感器和無線數(shù)據(jù)采集終端組成，可實時監(jiān)測空氣溫濕度、土壤含水量、土壤溫度、光照強度、CO2濃度、作物長勢,農(nóng)殘檢測(蔬菜中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量快速檢測)等信息，以及農(nóng)業(yè)氣象信息。

  2.傳感網(wǎng)及通信終端

溫室大棚無線傳感通信網(wǎng)絡(luò)主要由如下兩部分組成：溫室大棚內(nèi)部感知節(jié)點間的自組織網(wǎng)絡(luò)建設(shè);溫室大棚間及溫室大棚與農(nóng)場監(jiān)控中心的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。前者主要實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集及傳感器與執(zhí)行控制器間的數(shù)據(jù)交互。溫室大棚環(huán)境信息通過內(nèi)部自組織網(wǎng)絡(luò)在中繼節(jié)點匯聚后，將通過溫室大棚間及溫室大棚與農(nóng)場監(jiān)控中心的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)監(jiān)控中心對各溫室大棚環(huán)境信息的監(jiān)控。

  3. 控制終端

溫室大棚環(huán)境智能控制單元由測控模塊、電磁閥、配電控制柜及安裝附件組成，通過GPRS模塊與管理監(jiān)控中心連接。根據(jù)溫室大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度水分、光照強度及CO2濃度等參數(shù)，對環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進行控制。適用于:科研型溫室、檢疫隔離溫室 、育苗溫室 、高檔花卉溫室 、農(nóng)業(yè)示范園區(qū);控制系統(tǒng)可同時控制雙向天窗、側(cè)通風(fēng)窗、外遮陽幕、內(nèi)遮陽幕、內(nèi)保溫幕、一級風(fēng)扇、二級風(fēng)扇、三級風(fēng)扇、濕簾、濕簾外翻窗、微霧、一級加熱器、二級加熱器、三級加熱器、環(huán)流風(fēng)扇、補光燈、二氧化碳補氣閥、除濕風(fēng)扇、負(fù)壓變頻風(fēng)機、空調(diào)機組、水暖三通調(diào)節(jié)閥、水暖循環(huán)泵、遮蔭棚、頂噴淋、6組灌溉閥、6組施肥閥、灌溉水泵等。

  4. 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。

  5.安防監(jiān)控

 無線紅外安防監(jiān)控，配置一臺監(jiān)控主機，可安裝SIM卡，實現(xiàn)遠程信息、飛信軟件報警等功能，在監(jiān)控中心放置警報喇叭，當(dāng)有人或物觸動門、窗警報時，警報及響，同時配備2把遙控鑰匙，可實現(xiàn)輕松布防需求。

  特色功能：

  ◎ 4路有線，99路無線防區(qū)。

  ◎ 具有2路12V可編程繼電器輸出。

  ◎ 支持飛信功能，能實現(xiàn)免信息費報警。

  ◎ 3組定時布防，3組定時撤防。

  ◎ 內(nèi)置數(shù)字語音器，人工智能自動播報警情。

  ◎ 電話叩機，通過主機鍵盤撥號能與任何電話通話。

  ◎ 符合3C安全標(biāo)準(zhǔn)和GB126家標(biāo)準(zhǔn)。

  6. 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由服務(wù)器、大屏幕顯示系統(tǒng)、UPS及配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，是整個系統(tǒng)的核心。建設(shè)管理監(jiān)控中心的目的是對整個示范園區(qū)進行信息化管理并進行成果展示。(詳見第6章園區(qū)監(jiān)控部分)

  7. 應(yīng)用軟件系統(tǒng)

通過應(yīng)用軟件系統(tǒng)可將土壤信息感知設(shè)備、空氣環(huán)境監(jiān)測感知設(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，通過聲光電報警指導(dǎo)管理人員或者直接控制執(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。

  (1)實時監(jiān)控

點擊菜單欄中的“實時監(jiān)控”，將會看到每個溫室大棚中實時采集上來的數(shù)據(jù)信息，如采集時間、空氣溫度、空氣濕度、光照、二氧化碳、土壤溫度、土壤水分等，并可以根據(jù)實際情況自動控制風(fēng)機、濕簾、水泵的開與關(guān)。如下圖所示。

點擊頁面右下角的各個參數(shù)曲線，將會看到24小時之內(nèi)的變化情況，將鼠標(biāo)移動到曲線上就可以看到每個點的采集時間及采集的數(shù)據(jù)值，如下圖所示。

每個大棚里面的控制設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)可以看到，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)的情況進行開啟或關(guān)閉控制設(shè)備，如點擊“開啟”按鈕，將會提示“是否啟動設(shè)備?”，點擊“確定”按鈕就可以遠程控制設(shè)備了。如下圖所示。

  (2)數(shù)據(jù)匯總

點擊菜單中的“數(shù)據(jù)匯總”，系統(tǒng)將會自動計算出當(dāng)前時間每個溫室大棚中各個參數(shù)的平均值，有利用溫室大棚的管理員進行有效對比各個大棚的數(shù)據(jù)是否正常。

  (3)曲線分析

點擊菜單中的“曲線分析”，系統(tǒng)將會分類列出每個參數(shù)，選擇自己所關(guān)心的參數(shù)，并選擇視圖類型，如24小時、7天、30天、全年、自定義。根據(jù)實際需要選擇一個時間段，然后點擊“提交”按鈕，系統(tǒng)將會根據(jù)選擇的各個條件將數(shù)據(jù)取出繪制出曲線。如下圖所示。

  (4)數(shù)據(jù)查詢

點擊菜單中的“數(shù)據(jù)查詢”，系統(tǒng)將會分類列出每個參數(shù)，選擇自己所要查詢的參數(shù)，并選擇視圖類型，如24小時、7天、30天、全年、自定義。根據(jù)實際需要選擇一個時間段，然后點擊“提交”按鈕，系統(tǒng)將會根據(jù)選擇的各個條件將數(shù)據(jù)取出以表格形式顯示。如下圖所示。

  (5)綜合管理

點擊菜單中的“綜合管理”，此部分分為4部分：應(yīng)用配置、LED管理、報警配置、信息監(jiān)控配置。 “信息監(jiān)控配置”模塊的主要功能是配置每個溫室大棚的數(shù)據(jù)將發(fā)送到哪些手機上，此模塊是早、中、晚三次發(fā)送溫室大棚的信息。

  (6)智能手機客戶端軟件

本系統(tǒng)還配置了智能手機客戶端軟件，用戶通過手機軟件系統(tǒng)也可實時監(jiān)測溫室大棚內(nèi)的環(huán)境信息和設(shè)備狀態(tài)。

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