智能大棚解決方案

1、智能大棚解決方案智能大棚解決方案甘肅圖博網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司2018年8月目錄第一章概述31.1名稱31.2背景31.3現(xiàn)狀分析51.4智能大棚平臺(tái)優(yōu)勢(shì)7第二章解決方案92.1總體架構(gòu)92.2智能大棚平臺(tái)102.2.1智能大棚平臺(tái)組網(wǎng)112.2.2智能大棚平臺(tái)子系統(tǒng)122.3智能大棚平臺(tái)軟件功能292.4平臺(tái)特點(diǎn)35第一章 概述1.1名稱智能大棚解決方案1.2背景溫室大棚生產(chǎn)是近20年來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)種植中效益最大的產(chǎn)業(yè)。目前我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已達(dá)300多萬(wàn)公頃，總面積占世界首位。其中溫室大棚面積約60余萬(wàn)公頃，北方地區(qū)約占整個(gè)大棚面積的80%以上。我國(guó)北方地區(qū)的溫室大棚經(jīng)過對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境調(diào)控技術(shù)

2、和栽培技術(shù)等方面的不斷改進(jìn)，初步形成了具有中國(guó)特色的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系節(jié)能型溫室大棚配套栽培技術(shù)。在40的高寒地區(qū)可實(shí)現(xiàn)冬季不加溫生產(chǎn)蔬菜，基本消除了冬春蔬菜淡季，該技術(shù)在中國(guó)北方地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，南方地區(qū)則大力推廣塑料大棚和遮陽(yáng)網(wǎng)栽培，解決了夏季防雨降溫的問題。目前，我國(guó)商品化大棚普及率仍然較低，受生產(chǎn)成本等條件的制約，高、中檔次的商品化大棚主要被一些機(jī)關(guān)團(tuán)體、軍隊(duì)、農(nóng)場(chǎng)和科研單位采用，卻很少被個(gè)體及一般農(nóng)民采用。普通農(nóng)戶大多采用自建的簡(jiǎn)易拱棚進(jìn)行作物生產(chǎn)，約占我國(guó)大棚總量的60%以上。有的大棚結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)陋，難以實(shí)現(xiàn)環(huán)境的綜合調(diào)控，生產(chǎn)管理和運(yùn)行水平比較低下。同時(shí)，大棚缺乏有效的管理體制

3、和機(jī)制，無(wú)法將生產(chǎn)、加工、銷售有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的溫室也必將向大型化、集約化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。溫棚骨架材料趨向高強(qiáng)度、輕便、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)發(fā)展；規(guī)模向多拱拼裝式、大型連棟式方向發(fā)展，采光利用率高、低能耗的溫室將成為發(fā)展重點(diǎn)；覆蓋材料向透氣性好、保溫保濕性能優(yōu)越方向發(fā)展；配套設(shè)施向電動(dòng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控方向發(fā)展。發(fā)展溫室產(chǎn)業(yè)必須以科技創(chuàng)新為依托。沒有科技含量或科技含量低的溫室產(chǎn)業(yè)，將無(wú)法確保溫室產(chǎn)業(yè)得到有效的發(fā)展，其經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)有限的。因此，必須加大科研開發(fā)力度，切實(shí)解決溫室產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵技術(shù)難題，重視溫室產(chǎn)業(yè)相關(guān)生物技術(shù)的協(xié)作攻關(guān)，積極開展溫室產(chǎn)業(yè)配套技術(shù)的開

4、發(fā)研究，因地制宜地研制和開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的溫室產(chǎn)業(yè)設(shè)備，建立溫室產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系。順應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要，智能大棚配備了由計(jì)算機(jī)控制的可移動(dòng)天窗、遮陽(yáng)系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、升溫系統(tǒng)、濕窗簾/風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動(dòng)苗床等自動(dòng)化設(shè)施，采用計(jì)算機(jī)集散網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)對(duì)溫室內(nèi)的空氣溫度、土壤溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、土壤水份、光照強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境，使溫室內(nèi)的環(huán)境接近人工設(shè)想的理想值，以滿足溫室作物生長(zhǎng)發(fā)育的需求?？梢哉f(shuō)智能溫室大棚通過智能化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)的環(huán)境精確控制，不僅推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的改造升級(jí)，同時(shí)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的提升也

5、起到了十分明顯的效果。1.3現(xiàn)狀分析近年來(lái)，在需求帶動(dòng)、政策推動(dòng)、投資拉動(dòng)等多種因素的帶動(dòng)下，大棚呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢(shì)頭，面積迅速擴(kuò)大。然而其在發(fā)展過程中存在諸多問題：（1）科技含量低無(wú)論是在大棚設(shè)施本身還是在栽培管理方面，大多數(shù)設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，栽培管理以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)為主，距離數(shù)量化和指標(biāo)化的要求還有相當(dāng)大的差距。中國(guó)大棚市場(chǎng)上目前使用的不少產(chǎn)品，在高品質(zhì)領(lǐng)域主要以國(guó)外產(chǎn)品為主。遮陰網(wǎng)的生產(chǎn)上以瑞典、以色列的高品質(zhì)產(chǎn)品為主，大棚環(huán)境控制系統(tǒng)領(lǐng)域上國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品同樣與國(guó)外有相當(dāng)大的差距，而且國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的一些科研成果與真正地推廣應(yīng)用之間還有一段差距。（2）環(huán)境調(diào)控技術(shù)與設(shè)備落后由于大多數(shù)的大棚設(shè)備簡(jiǎn)單，類

6、型落后，因此環(huán)境的可調(diào)節(jié)程度和控制技術(shù)都比較有限，塑料大棚往往受到自然災(zāi)害的影響而無(wú)法生產(chǎn)。即使在正常條件下，大多數(shù)的溫室大棚的環(huán)境調(diào)控手段相對(duì)簡(jiǎn)易，可以進(jìn)行通風(fēng)和避風(fēng)調(diào)節(jié)等，但對(duì)于溫度過高、光照太強(qiáng)或太弱都無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）缺乏與我國(guó)相適應(yīng)的大棚優(yōu)化控制軟件目前我國(guó)引進(jìn)大棚的控制系統(tǒng)大多運(yùn)行費(fèi)用過高，而自行研制的控制系統(tǒng)又缺乏相應(yīng)的優(yōu)化軟件，多數(shù)仍使用單因子開關(guān)量進(jìn)行環(huán)境因子的調(diào)節(jié)。而實(shí)際上大棚內(nèi)的光照、氣溫、地溫、濕度及二氧化碳濃度等環(huán)境要素是在彼此關(guān)聯(lián)著的環(huán)境中對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的，而且環(huán)境要素的時(shí)間變化和空間變化都很復(fù)雜，當(dāng)改變某一環(huán)境因子時(shí)常會(huì)把其他環(huán)境因子變到一個(gè)不適宜的水平上

7、。（4）大棚建設(shè)盲目性很大大量的項(xiàng)目在相應(yīng)的配套設(shè)備、人才不到位的情況下，盲目地從國(guó)外引進(jìn)高新技術(shù)，盲目地低水平仿制國(guó)外產(chǎn)品。大棚種植管理上，產(chǎn)品種植前經(jīng)過市場(chǎng)考察的很少，往往造成產(chǎn)品積壓，帶來(lái)不應(yīng)有的損失。相關(guān)的種植管理方面的研究距離理論化、科學(xué)化、系統(tǒng)化地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐還有不少差距。大棚企業(yè)在產(chǎn)品的售后配套服務(wù)方面尚不夠完善，企業(yè)的品牌意識(shí)、誠(chéng)信意識(shí)不夠，相當(dāng)一部分大棚控制軟件的研究上與國(guó)外企業(yè)相比有相當(dāng)大的差距。1.4智能大棚平臺(tái)優(yōu)勢(shì)智能大棚平臺(tái)依托傳感技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、寬帶技術(shù)、SIP技術(shù)、視頻技術(shù)、智能控制技術(shù)，做到對(duì)大棚土壤、空氣、水分、溫度、光照等環(huán)境參數(shù)的全程監(jiān)控與管理，為精細(xì)化科

8、學(xué)育種提供現(xiàn)代化的手段。智能大棚已經(jīng)成為彌補(bǔ)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)弊端的一種新型農(nóng)業(yè)模式，也是促進(jìn)大棚生產(chǎn)向著精細(xì)化、智能化方向發(fā)展的一種有效途徑。它的主要優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：（1）種植作物幾乎零損失采用智能大棚平臺(tái)來(lái)進(jìn)行智慧種植，最明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以保證大棚內(nèi)部保持恒定的環(huán)境條件，這對(duì)于環(huán)境要求比較高的植物來(lái)說(shuō)，能夠有效規(guī)避由于人為因素而造成的生產(chǎn)損失。（2）迅速提升產(chǎn)量和質(zhì)量智能大棚平臺(tái)的基本功能就是大棚環(huán)境的監(jiān)測(cè)和控制，它利用各種傳感器建立了與大棚作物之間的聯(lián)系，能夠更加明白作物的需求情況，在此基礎(chǔ)上，大棚監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)精準(zhǔn)地控制大棚溫濕度和光照，營(yíng)造作物最適應(yīng)的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn)，提高質(zhì)量

9、和產(chǎn)量。（3）節(jié)本增效對(duì)于具備一定規(guī)模的種植企業(yè)來(lái)說(shuō)，要持續(xù)提升農(nóng)業(yè)種植的效益，不僅需要提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還需要提高工作效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。應(yīng)用智能大棚平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制之后，可以大大提高大棚勞動(dòng)的效率，降低大棚生產(chǎn)的人工成本，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。更重要的是應(yīng)用大棚智能平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益是長(zhǎng)期的，使用時(shí)間越長(zhǎng)，那么表示勞動(dòng)力成本也會(huì)越低。 第二章 解決方案2.1總體架構(gòu)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指揮中心為核心，通過各種定制開發(fā)的智能終端設(shè)備監(jiān)控大棚生產(chǎn)過程中的各類指標(biāo)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)大棚信息檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)監(jiān)控，幫助用戶精確了解農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、病蟲害情況、土地灌溉情況、土壤空氣變更等情況。融合互聯(lián)

10、網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能分析、智能決策，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策?？傮w架構(gòu)圖2.2智能大棚平臺(tái)智能大棚平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、設(shè)備的智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能灌溉系統(tǒng)、智能報(bào)警系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、平臺(tái)管理系統(tǒng)、移動(dòng)APP等組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚空氣溫濕度信息監(jiān)測(cè)、土壤信息監(jiān)測(cè)、視頻信息采集等。智能控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚卷簾電機(jī)、通風(fēng)口電機(jī)、風(fēng)機(jī)、濕簾等設(shè)備的控制。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)整個(gè)大棚內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)情

11、況的監(jiān)控和出現(xiàn)不良情況對(duì)用戶發(fā)出告警。智能灌溉系統(tǒng)：根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)生成輪灌計(jì)劃，也可手動(dòng)設(shè)置輪灌計(jì)劃。智能報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或超出傳感器設(shè)定的閾值/低于閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警。統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)及報(bào)警信息和采集數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、匯總，并以曲線和報(bào)表等多種形式顯示。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及大棚環(huán)境指標(biāo)。平臺(tái)管理系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)用戶管理、設(shè)備管理、智能控制管理、灌溉計(jì)劃管理、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)處理等功能。移動(dòng)APP：通過移動(dòng)APP實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、視頻監(jiān)控等應(yīng)用。2.2.1智能大棚平臺(tái)組網(wǎng)目前溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要包括有線和無(wú)線兩種方式。傳統(tǒng)有線溫室環(huán)境監(jiān)控

12、系統(tǒng)因?yàn)榘惭b調(diào)試?yán)щy、維護(hù)成本高、對(duì)大棚現(xiàn)場(chǎng)損壞嚴(yán)重已經(jīng)逐漸被淘汰，取而代之的是無(wú)線溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)。然而由于目前市場(chǎng)上的無(wú)線傳感器在供電、采集速率、價(jià)格等方面尚不能盡如人意，因此本方案我們選擇有線和無(wú)線結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以一定的周期采集到數(shù)據(jù)采集器RTU，通過4G網(wǎng)絡(luò)/有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到基站并進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至智能大棚平臺(tái)，通過登陸智能大棚平臺(tái)取得數(shù)據(jù)。 平臺(tái)組網(wǎng)圖2.2.2智能大棚平臺(tái)子系統(tǒng)2.2.2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，RTU負(fù)責(zé)各種傳感器的接入，實(shí)時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)，然后向上連接數(shù)傳模塊，將采集到的數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)/4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到智能大棚平臺(tái)；同時(shí)負(fù)責(zé)接

13、入控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)、天窗、卷簾、水閥等控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。RTU部署數(shù)量由前端傳感器決定，系統(tǒng)前端主要部署四種類型的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)大棚室內(nèi)的環(huán)境指數(shù)。 大棚環(huán)境信息感知單元由無(wú)線/有線采集終端和各種環(huán)境信息傳感器組成。環(huán)境信息傳感器監(jiān)控大棚內(nèi)空氣溫/濕度、光照度、二氧化碳、土壤溫/濕度、土壤養(yǎng)分、環(huán)境氣象、病蟲害測(cè)報(bào)等信息，通過有線采集交換機(jī)或無(wú)線采集終端以 4G方式將采集數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，以指導(dǎo)生產(chǎn)，通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。環(huán)境參數(shù)采集終端是將這些傳感器節(jié)點(diǎn)集合在一起的一種采集設(shè)備，通過各種傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣

14、溫濕度、土壤含水量、土壤溫度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)。 顯示采集終端用于集中顯示各類傳感器的采集值，此終端采用不需要任何操作，安裝簡(jiǎn)單快速，適合維護(hù)人員管理。用戶可在此終端觀看所有連接到它的傳感器顯示值，也可以遠(yuǎn)程通過手機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)查看與管理。 （1）空氣溫濕度傳感器溫度主要影響酶及細(xì)胞器和細(xì)胞膜的活性，可以控制植物的吸收與蒸騰、光合與呼吸等重要的生理功能?？諝鉁貪穸仁怯绊懼参锷L(zhǎng)的最直觀、最重要的因素，對(duì)空氣溫濕度的監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)了解植物的基本生產(chǎn)環(huán)境，及時(shí)采取措施將生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)控到最佳狀態(tài)。 技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍：-2060;0RH100RH輸出信號(hào)：2.4GH

15、z工作電壓：DC 12V（9V28V）測(cè)量精度：溫度±0.5;濕度±3RH（2）光照傳感器光照對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和品質(zhì)均有重要影響。以光強(qiáng)、光質(zhì)和日照時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)植物產(chǎn)生生態(tài)效應(yīng)。強(qiáng)光太低，光合效率低；光強(qiáng)太高，超過光飽和點(diǎn)，光合產(chǎn)物也會(huì)減少，而且會(huì)因水分不足，氣孔關(guān)閉，光合受阻，作物開始受害。通過光照傳感器采集大棚室內(nèi)的光照度，針對(duì)不同作物采取不同補(bǔ)光措施。 技術(shù)參數(shù): 光照度范圍：0-65535lx 傳感器內(nèi)置： 16bitAD 轉(zhuǎn)換器 測(cè)量精度：±20% （3）土壤溫濕度傳感器在大棚、連棟棚內(nèi)安裝土壤水分、土壤溫度傳感器，監(jiān)測(cè)設(shè)施溫室大棚和部分連棟大棚的土壤

16、水分、土壤溫度率情況，通過信息監(jiān)測(cè)指導(dǎo)灌溉。采集數(shù)據(jù)通過本地?cái)?shù)據(jù)采集器顯示以及通過匯聚節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,也可以通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，以網(wǎng)線至交換機(jī)可以供按需選擇，可以實(shí)現(xiàn)傳感器與大棚內(nèi)環(huán)境設(shè)施集中處理、聯(lián)動(dòng)及遠(yuǎn)程控制，數(shù)據(jù)接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)各類信息的存儲(chǔ)、分析和管理。 不同的作物對(duì)土壤溫濕度的要求也不同，一般以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)初期和果實(shí)開始迅速生長(zhǎng)期為水臨界期，這時(shí)缺水對(duì)作物生長(zhǎng)結(jié)果影響極大，土壤水分過少，吸收速度抵償不了蒸騰失水，這種情況下需要補(bǔ)償葉片的失水；補(bǔ)償不足時(shí)，葉片光合作用速率降低，合成酶的活性收抑制，生長(zhǎng)停頓。土壤水分傳感器的數(shù)量需要根據(jù)大棚現(xiàn)場(chǎng)作物

17、的生長(zhǎng)環(huán)境而定，一般建議一個(gè)獨(dú)立灌溉區(qū)部署一個(gè)土壤水分傳感器。 技術(shù)參數(shù): 量程：0100% 單位：%(m3/m3) 測(cè)量精度：±3% 互換精度：<3% 復(fù)測(cè)誤差：<1% 探針材料：不銹鋼，長(zhǎng)度：<100mm，直徑：3.5mm 測(cè)量區(qū)域：以中央探針為中心，周圍 35mm、高為 80mm 區(qū)域 （4）二氧化碳傳感器作物的增產(chǎn)效果與光合二氧化碳同化有直接關(guān)系，瓜果類的增產(chǎn)與二氧化碳的較廣泛的生理效應(yīng)有關(guān)。保證大棚室內(nèi)的二氧化碳提供給是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的最基本要求，近幾年，大棚二氧化碳施肥技術(shù)在一些高效設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚中也獲得了廣泛的應(yīng)用。二氧化碳傳感器是進(jìn)行日常二氧化碳施

18、肥管理的有力依據(jù)。 技術(shù)參數(shù)： 測(cè)量范圍：0-5000ppm 最大允許誤差：5%FSD 重復(fù)測(cè)試：3%FDS 耗電：4W 2.2.2.2智能控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室就能對(duì)多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)測(cè)量獲得作物生長(zhǎng)的最佳條件，可以的為大棚精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。大棚、連棟大棚控制設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、濕簾水泵、頂部通風(fēng)、電磁閥等設(shè)備，通過有線網(wǎng)線至交換機(jī)或者無(wú)線WIFI或4G模塊與綜合控制中心連接。通過傳感器檢測(cè)空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、光照強(qiáng)度及二氧化碳等參數(shù)，構(gòu)建測(cè)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)溫室大棚環(huán)境獲取、自動(dòng)灌溉、自

19、動(dòng)控制等功能，提高設(shè)施生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化程度，具有較好的示范展示效果。 控制設(shè)備通訊：帶RS485接口的設(shè)備，Zigbee無(wú)線傳感器，帶以太網(wǎng)接口的設(shè)備；設(shè)置：報(bào)警限值設(shè)定，存儲(chǔ)間隔設(shè)置，操作員登陸密碼設(shè)置；顯示：設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)本地控制實(shí)時(shí)曲線歷史數(shù)據(jù)操作權(quán)限；采集：4mA20mA電流信號(hào)，0V5V電壓信號(hào)，高低電平信號(hào)，Zigbee無(wú)線傳感器；控制：風(fēng)機(jī)、水泵 、電機(jī)、電磁閥、卷簾等其他的啟動(dòng)設(shè)備。（1）功能特點(diǎn)u 操作簡(jiǎn)單、方便，數(shù)據(jù)顯示明顯，設(shè)備狀態(tài)一目了然u 帶太網(wǎng)接口u 短路保護(hù)、過流保護(hù)u 防雷保護(hù)、防浪涌u 過熱保護(hù)、過壓保護(hù)，抗干擾u 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)ModbusTcp協(xié)議u 接收Z(yǔ)

20、IGBEE 無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)；多路控制輸出）u 漏電保護(hù)u 216路、直接控制電壓為AC380V、10A的電機(jī)，卷簾機(jī)等的設(shè)備u 216路、直接控制電壓為DC24V或AC220V、5A的泵、閥等小容量的設(shè)備u 箱體供電電壓為AC380V或AC220V（2） 配置1.觸摸屏是以先進(jìn)的Cortex-A8 CPU為核心（主頻6000MHz）的高性能的四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096），采用7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×400），可以存儲(chǔ)容量大，最大20萬(wàn)條記錄。2.核心模塊采用工業(yè)嵌入式 Linux 系統(tǒng)，ARMA8(/ARM9)高

21、性能處理器架構(gòu) z 64M/128M DDR2 內(nèi)存，128M SLC nandflash 大容量存儲(chǔ)3.安全性高，參數(shù)設(shè)置和設(shè)備操作要求登陸密碼，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。4.提供DC24V 5A供電，供現(xiàn)場(chǎng)變送器或是設(shè)備使用。（3）技術(shù)參數(shù)1、供電電壓：AC380V/220V2、對(duì)外供電：DC 24V（最大電流3A）3、通訊方式：以太網(wǎng)、wifi、4G4、協(xié)議類型：Modbus TCP5、通訊端口：10M/100M以太網(wǎng)端口、USB6、輸入信號(hào)方式： JKZD-Zxx-x：接入ZigBee 信號(hào) JKZD-Hxx-8：接入4mA20mA 、0V5V、電平信號(hào)7、環(huán)境參量： JKZD-Zxx-x：可接入

22、JZH-0、JZH-1、JZH-5、JZH-P、JZH-G、 JZH-V系列無(wú)線傳感器。JKZD-Hxx-8：8路模擬量信號(hào)傳感器（4mA20mA /0V5V/電平信號(hào)）8、繼電器負(fù)荷電流：5A9、接觸器負(fù)荷電流：10A （4）控制器控制項(xiàng)目大棚控制器控制項(xiàng)目?jī)?nèi)容如下，均為可選項(xiàng)：1）保溫被或塑料薄膜卷動(dòng)控制；2）噴灌設(shè)備的灌溉控制；3）加溫系統(tǒng)控制；4）排風(fēng)或降溫系統(tǒng)的控制；5）大棚照明系統(tǒng)的控制；6）二氧化碳和氧氣濃度的控制。（5）菜單介紹操作權(quán)限登錄頁(yè)面（點(diǎn)擊按鈕：用戶登陸）： 安全密碼設(shè)置（點(diǎn)擊按鈕：更改密碼）：（提示：密碼忘記后，只能重新下載程序） 為了確保權(quán)限，操作完成后退出權(quán)限頁(yè)

23、面（點(diǎn)擊按鈕：退出登陸） 點(diǎn)擊按鈕：設(shè)置確認(rèn)限值顯示的數(shù)據(jù)保存下來(lái)。點(diǎn)擊按鈕：設(shè)備控制（有安全權(quán)限限制）設(shè)備狀態(tài)顯示下圖：點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)可以操作對(duì)于的設(shè)備開/停點(diǎn)擊按鈕：存盤間隔 可以設(shè)置數(shù)據(jù)存盤間隔時(shí)間（秒/分/時(shí)） 點(diǎn)擊按鈕：歷史曲線 顯示存盤時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)曲線 點(diǎn)擊按鈕：歷史記錄 打開記錄表點(diǎn)擊按鈕：下一頁(yè) （如有多個(gè)節(jié)點(diǎn)） （6）控制器連接方式主要采用并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)接入，通過增加繼電器（控制器控制繼電器）并聯(lián)入現(xiàn)有的控制電路，控制器通過數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接。實(shí)現(xiàn)原系統(tǒng)的手動(dòng)控制功能繼續(xù)有效，新增遠(yuǎn)程智能控制功能。 2.2.2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)信息的有效補(bǔ)充，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻

24、信號(hào)傳輸技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物內(nèi)部作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)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(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)程的圖像訪問、實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、在線、便捷的監(jiān)測(cè)方式?？梢詫?shí)時(shí)查看大棚內(nèi)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)。 2.2.2.4智能灌溉系統(tǒng)灌溉是彌補(bǔ)自然降水在數(shù)量上的不足與時(shí)空上的不均、保證適時(shí)適量地滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)所需水分的重要措施。以往的灌溉工程，很多沒有配套完整的灌溉系統(tǒng)，灌水時(shí)只能采用大水漫灌或人工灑水。不但造成水的浪費(fèi)，而且往往由于不能及時(shí)灌水、過量灌水或灌水不足，難以控制灌水

25、均勻度，對(duì)作物的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。傳統(tǒng)的地面大水漫灌已不能滿足現(xiàn)代灌溉的要求，采用高效的灌水方式勢(shì)在必行。噴灌，以其節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。近年來(lái)噴灌發(fā)展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趨勢(shì)。 精準(zhǔn)性：自動(dòng)化控制不僅可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)每組灌水單元精確的啟閉時(shí)間控制，從時(shí)間上保證了整個(gè)區(qū)域的灌水均勻性和時(shí)間的準(zhǔn)確控制。 高效性：采用自動(dòng)化控制，讓灌水單元在設(shè)定好的程序下自動(dòng)運(yùn)行，大大節(jié)省了人力的開支。 節(jié)水性：體現(xiàn)在時(shí)間的精準(zhǔn)控制上自動(dòng)停止灌溉，避免長(zhǎng)時(shí)灌溉所造成水的浪費(fèi)。 方便性：控制器管理一定區(qū)域下的灌水操作，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程或是一鍵開啟操作等等就可以完成這

26、個(gè)區(qū)域的日常灌水。 安全性：自動(dòng)控制系統(tǒng)，所有管路設(shè)施以及控制設(shè)施全部安裝隱蔽在地下，而且不會(huì)有什么人工的管理活動(dòng)。 2.2.2.5智能報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故。如水管破裂等，立即停止水泵運(yùn)行，并報(bào)警。當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不在相應(yīng)參數(shù)設(shè)置的閾值內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并執(zhí)行相應(yīng)的操作。當(dāng)控制設(shè)備出現(xiàn)斷電，掉線時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，并保存報(bào)警數(shù)據(jù)。 2.2.2.6統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)根據(jù)用戶需求，提供歷史數(shù)據(jù)的查看和統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。智能溫室系統(tǒng)平臺(tái)通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表。同時(shí)根據(jù)用戶需要，提供統(tǒng)計(jì)說(shuō)明和圖例，支持柱狀圖、折線圖和餅狀圖輔助用戶進(jìn)行分析判斷。2.2.2.7智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在溫室內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信

27、息檢測(cè)與控制，通過配備無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，信息采集和信息路由設(shè)備、配備無(wú)線傳感傳輸系統(tǒng)，每個(gè)基點(diǎn)配置無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)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)。信息收集、負(fù)責(zé)接收無(wú)線傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)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，實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數(shù)的值。設(shè)備監(jiān)控界面按照現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站溫室控制系統(tǒng)繪制溫室分布圖，在圖上直觀顯示相關(guān)電磁閥的位置、狀態(tài)、是否啟用輪灌，正在灌溉的組別，灌溉持續(xù)時(shí)間、當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間顯示等信息。該界面可以對(duì)電磁閥的狀態(tài)統(tǒng)一實(shí)時(shí)查詢；電磁閥的單獨(dú)開啟關(guān)閉、狀態(tài)查詢。管理區(qū)域內(nèi)放置360°全方位紅外球形攝像

28、機(jī)，可清晰直觀的實(shí)時(shí)查看種植區(qū)域作物生長(zhǎng)情況等。此功能指系統(tǒng)中提供用戶查看玻璃溫室和連棟溫室的實(shí)時(shí)視頻信息，用戶可以選擇查看實(shí)時(shí)視頻信息和歷史視頻信息。幫助用戶了解農(nóng)作物的生產(chǎn)情況、農(nóng)產(chǎn)品的存儲(chǔ)情況和現(xiàn)場(chǎng)人員的工作情況。2.2.2.8平臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶管理、設(shè)備管理、智能控制管理、灌溉計(jì)劃管理、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)處理等功能。2.2.2.9移動(dòng)APP本系統(tǒng)不僅支持固定監(jiān)控終端監(jiān)測(cè)，還可以集成手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括環(huán)境的傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)對(duì)控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。 2.3智能大棚平臺(tái)軟件功能 應(yīng)用軟件是基于 B/S架構(gòu)，采用全圖形化設(shè)計(jì)，支持觸摸屏控制，達(dá)到操作員會(huì)上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁(yè)就會(huì)使用應(yīng)用軟件的要求。 平臺(tái)功能圖2.3.1控制臺(tái)對(duì)使用該系統(tǒng)的用戶分成不同的角色（如：管理員、操作員等），對(duì)不同的角色授予相應(yīng)的權(quán)限，對(duì)具體的用戶進(jìn)行注冊(cè)時(shí)賦予相應(yīng)的角色，從而得到相應(yīng)的使用權(quán)限。本系統(tǒng)登陸時(shí)需要通過身份驗(yàn)證，只有合法用戶才能進(jìn)入該系統(tǒng)，并受相應(yīng)的權(quán)限控制。從而實(shí)現(xiàn)了系 統(tǒng)的安全性管理。權(quán)限管理：一般系統(tǒng)權(quán)限控制到菜單級(jí)別，權(quán)限管理按照菜單 功能對(duì)系統(tǒng)權(quán)限進(jìn)行維護(hù)；角色管理：維護(hù)系統(tǒng)操作所需的各級(jí)角色；角色權(quán)限分配：給每個(gè)角色，賦予相應(yīng)的功能權(quán)限。2.3.2 基本信息在界面顯示整個(gè)大棚作物生長(zhǎng)