農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)解決方案項目背景托普物聯(lián)網(wǎng)研究的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是將采集數(shù)據(jù)經(jīng)行分析后進(jìn)行的全自動監(jiān)控灌溉、施肥、噴藥、降溫和補(bǔ)光等一系列操作，它由中央控制柜與多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成兩級分布式計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，具有分散采集，集統(tǒng)配置可以根據(jù)要求靈活增加或減少。通過傳感器實(shí)時采集溫度、濕度、光照等，并傳到各個節(jié)點(diǎn)，數(shù)各個節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通訊，在計算機(jī)軟件界面上可顯示所到環(huán)境參數(shù)的值，可進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定、存貯、報警。具體如下：物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高它工作的效率和精細(xì)管理。例如：（1）在種植準(zhǔn)備的階段，我們可以通過在溫室當(dāng)前狀態(tài)下土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物并提供科學(xué)的種植信息及其數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)。（2）在種植和培育階CO2等的信息采集，且可以根據(jù)信息采集情況進(jìn)行自動的現(xiàn)場控制，以達(dá)到高效的管理和實(shí)時監(jiān)控的目標(biāo)，從而應(yīng)對環(huán)境的變化，保證植物育苗在最佳環(huán)境中生長。例如：通過遠(yuǎn)程溫度采集，可了解實(shí)時溫度情況然后手動或自動的在辦公室對其進(jìn)行溫度調(diào)整，而不需要人工去實(shí)施現(xiàn)場操作，從而節(jié)省了大量的人力。（3）在農(nóng)作物生長階段，可以利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測作物生長的環(huán)境信息、養(yǎng)分信息和作物病蟲害情況。利用相關(guān)傳感器準(zhǔn)確、實(shí)時地獲取土壤水分、環(huán)境溫濕度、光照等情況，通過實(shí)時的數(shù)據(jù)監(jiān)測和物定作物的專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，配合控制系統(tǒng)調(diào)理作物生長環(huán)境，改善作物營養(yǎng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)作物的病蟲害爆發(fā)時期，維持作物長條件，對作物的生長管理及其為農(nóng)業(yè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)信息等方面有著非常重要的作用。（4）在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，我們也同階段、使用階段的各種性能進(jìn)行采集，反饋到前端，從而在精準(zhǔn)的測算。總而言之，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)中操作管理的特點(diǎn)，系環(huán)境參數(shù)采集里布置很多的傳感器，實(shí)時采集段，可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)時的溫度、濕度、最佳生樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，把它傳輸段進(jìn)行種植收獲階更能大大的提高生產(chǎn)管理效率，節(jié)省人工托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代?。ɡ纾簩τ诖笮娃r(nóng)場來說，幾千畝的土地如果用人力來進(jìn)行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當(dāng)龐大且難以管理，如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手動控制也只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣），而且能非常便捷的為農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域研究等方面提供強(qiáng)大的科學(xué)數(shù)據(jù)理論支持，其作用在當(dāng)今的高度自動化、智能化的社會中是不言而諭的。二、物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)所（1）監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)獲取的植物實(shí)時的過各個類型的傳感器可監(jiān)測土壤水分、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、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理、動態(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農(nóng)業(yè)園區(qū)進(jìn)行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進(jìn)行液體肥料施肥、自動噴藥等自動控制。（2）監(jiān)測功能系統(tǒng)：在農(nóng)業(yè)現(xiàn)自動與控制，通過配備無節(jié)點(diǎn)，太陽能供電系統(tǒng)、信息采集和信息路由設(shè)備、配備無線傳感傳輸具系統(tǒng)，每個基點(diǎn)配置無線傳感節(jié)點(diǎn)，每個無線傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測土壤水分、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)也可以選技術(shù)特點(diǎn)：生長環(huán)境信息，如通園區(qū)內(nèi)實(shí)信息檢測線傳感配，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、顯示和數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理、動態(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)種植作物的需求提供各（3）實(shí)時圖像與視頻監(jiān)控功能：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與環(huán)境、土壤及肥力間的物物相聯(lián)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，通過多維信息與多層次處理實(shí)現(xiàn)調(diào)理及施肥管理。但是作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控為物種聲光報警信息和短信報警信息。上作物農(nóng)作物的最佳生長環(huán)境僅與物之間的關(guān)聯(lián)提供了更直觀的表達(dá)方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分?jǐn)?shù)據(jù)偏低。應(yīng)該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術(shù)手段上進(jìn)行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實(shí)時狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側(cè)面反映出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平?？梢詮恼w上給農(nóng)戶提供更加科學(xué)的種植決策理論依據(jù)。三、主要監(jiān)測參數(shù)（可按自身的要求任意選擇）：測定指標(biāo)：溫度；濕度；光照強(qiáng)度；光合有效輻射；CO2；土壤溫度；土壤水分；土壤PH值；電導(dǎo)（鹽份）；氣壓；風(fēng)向；風(fēng)速；雨量等等。四、項目的需求分析：（一）、信息采集子系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)無線發(fā)射模塊、太陽能電池板、支架、蓄電池采集傳感器溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、光合有效輻射傳感器、CO2傳感器、土壤溫濕度傳感器、風(fēng)向、速、雨量傳感器等3、數(shù)據(jù)分析及顯示部分電腦、軟件、無線接收模塊、報警系統(tǒng)備注：數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)可根據(jù)客戶需求或?qū)嶋H分析確定數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)（建議以大棚或每塊田地為單位根據(jù)實(shí)際大小確定每個大棚或田地的節(jié)點(diǎn)數(shù)量），中每個節(jié)點(diǎn)附帶一個該類型的數(shù)據(jù)采集傳感器，如有傳感器及其電腦主機(jī)、顯示器的尺寸、特殊精度、數(shù)量和品牌等要求請在說明一欄中說明。若無按系統(tǒng)的實(shí)際情況及其用戶要求作出最佳配置選擇。（二）、無線控制部分2、數(shù)據(jù)采集采集其特殊說明將托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！備注：其中控制柜具體數(shù)量根據(jù)控制點(diǎn)的數(shù)量而定；變頻器可一拖三（即一個變頻器可公用與三個水泵等設(shè)備），如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按系統(tǒng)的實(shí)際情況及其用戶要求作出最佳配置選擇。（三）、實(shí)時圖像與監(jiān)控部分備注：如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按系統(tǒng)的實(shí)際情況及其用戶要求作出最佳配置選擇。（四）、系統(tǒng)整體功能部分1、氣象站及聯(lián)動棚內(nèi)各項數(shù)據(jù)能統(tǒng)計分析，并實(shí)時在控制室電腦顯示、分析；2、監(jiān)控圖像、數(shù)據(jù)分析等圖像同時在多臺液晶屏上顯示；3、數(shù)據(jù)及監(jiān)控圖像通過GPRS傳到網(wǎng)絡(luò)，用戶可在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方查看，并可根據(jù)其用戶權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)的操作；4、可遠(yuǎn)程控制田間電磁閥，并設(shè)定不同的灌溉施肥方案；遠(yuǎn)程控制監(jiān)控攝托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！像頭。以上遠(yuǎn)程控制及訪問需要設(shè)定不同的權(quán)限，遠(yuǎn)程訪問都需要有記錄保存；5、收集的數(shù)據(jù)能設(shè)定警戒值，如果超出警戒值可發(fā)送警報到控制室或者手機(jī)上，以免發(fā)生意外情況；6、根據(jù)用戶需求，若需要和原有的電磁閥、施肥機(jī)等設(shè)備進(jìn)行銜接，在用戶提供原有設(shè)備接口和通信協(xié)議的情況下可進(jìn)行有效銜接，但是建議盡量不適用原有設(shè)備，以免對以后系統(tǒng)的實(shí)施、維護(hù)和升級等過程造成困難；園建設(shè)中的監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集、接口，可對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的升級；可完成自動灌溉、自動噴藥、自動施肥（液態(tài)肥）等功能，且不需人工干預(yù)，只需在辦公室進(jìn)行鼠標(biāo)操作便可輕松完作，而且系統(tǒng)可式，例如：根據(jù)當(dāng)前自動采集的水分來判定是否需要等動作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的化。五、1、系統(tǒng)設(shè)計方案：A、在辦公室及鋼構(gòu)房控制室內(nèi)各安裝一臺液晶顯示器，實(shí)時顯示收集的數(shù)據(jù)及監(jiān)控畫面，且兩臺顯示器需同步顯示。7、能提供充足的升級空間，可滿足后續(xù)創(chuàng)新田間灌溉的提升需求并預(yù)留8、大棚成上述復(fù)雜動設(shè)定自動模灌溉自動B、供電方式：采用兩種供電模式，即市電與太陽能雙電源供電系統(tǒng)，保證設(shè)備在任何氣候環(huán)境下都能持續(xù)工作。C、傳輸方式：模式1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）模式2全球移動通信系統(tǒng)（GSM）模式3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)+全球移動通信系統(tǒng)+互聯(lián)網(wǎng)（WSN+GSM+Internet）模式4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)+噴滴灌或只能作業(yè)等控制終端托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代?。╓SN+作業(yè)終端）模式5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)+WebGIS（WSN+WebGIS）D、通訊接口：無線自組織網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，串口通信接口等。E、數(shù)據(jù)采集傳輸部分軟件的功能：可在線實(shí)時連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測點(diǎn)位的各項參數(shù)情況，可成表格顯示，曲線顯示，柱狀圖顯示，有報警功能，數(shù)據(jù)可隨時調(diào)出查看?？蓴U(kuò)充多達(dá)65536個點(diǎn)?？稍O(shè)定各監(jiān)測點(diǎn)位的報警限值，當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)據(jù)異常時可自動發(fā)出聲光報警信號，并發(fā)送警報到控制室或者手機(jī)上。2、系統(tǒng)控制部分實(shí)施方案：在控制工程方面，項目采用工業(yè)控制技術(shù)，嚴(yán)格遵循工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)。采用現(xiàn)在已穩(wěn)定應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的PLC作為控制核心，采用變頻水泵及其電磁閥等控制對灌溉、施肥實(shí)施恒壓、節(jié)能、長時間無人值守的自動控制?？刂乒衽c控制室之間通過無線連接?？刂剖遗c控制柜之間的最大距離在5KM。建議控制柜安放與室內(nèi)，最好一起放在控制室內(nèi)，以便直接根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)控制。（1）系統(tǒng)設(shè)計：A、PLC主控制部分B、供水，供肥，噴藥系統(tǒng)：采用國際上先進(jìn)的變頻控制系統(tǒng)（變頻的優(yōu)點(diǎn)：自動恒壓輸出，能對電機(jī)的過載、發(fā)熱、爆管等情況進(jìn)行自動控制，安全可靠并可延長整個系統(tǒng)的使用壽命），根據(jù)現(xiàn)有場地或客戶要求定做。C、連接系統(tǒng)：需無線大功率遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，中間繼電系統(tǒng)數(shù)臺，高壓、防雷系統(tǒng)、過流、過熱、超壓、欠壓保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)，供水，供肥，噴藥系統(tǒng)（具體要看客戶要求）。D、其他：在主管道上安裝反饋壓力變送器，以達(dá)到及時自動控制管道內(nèi)水壓。（2）可達(dá)到的功能：通過采集信息部分發(fā)來的指令可完成自動灌溉、自動施肥、自動噴藥、能遠(yuǎn)程控制田間電磁閥，并根據(jù)設(shè)定不同的灌溉施肥方案進(jìn)行灌溉施肥（通過電腦手動開啟或關(guān)閉閥門的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)沒有不同作物的施肥專家?guī)欤＿h(yuǎn)程控制監(jiān)控攝像頭，可通過GPRS遠(yuǎn)程查看當(dāng)?shù)厍闆r，但其流暢程度托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！據(jù)當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)速情況而定。以上遠(yuǎn)程控制及訪問需要設(shè)定不同的權(quán)限并要通過輸入密碼來實(shí)現(xiàn)，所有的遠(yuǎn)程訪問都有記錄保存。系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)據(jù)采集及其控制顯示界面七、系統(tǒng)總示意圖：附錄—托普物聯(lián)網(wǎng)簡介托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。浙江托普儀器是國內(nèi)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力，和自主研發(fā)的配套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！托普物聯(lián)網(wǎng)以客戶需求為源頭，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！GIS信息技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，竭誠為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理解決方案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品我們知道物聯(lián)網(wǎng)主要包括三大層次，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。因此托普物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測傳感設(shè)備）、傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸處理網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)用系統(tǒng)（終端智能控制平臺。）托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設(shè)備可以完成整個園區(qū)或完成對異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個園區(qū)或遠(yuǎn)程控制異地園區(qū)進(jìn)行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風(fēng)機(jī)，自動補(bǔ)光及遮陽，自動卷簾，自動開窗關(guān)窗，自動液體肥料3、視頻監(jiān)控模塊：即實(shí)時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實(shí)時得到植物長信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上既可隨時看到作物的實(shí)時生長狀況。4、預(yù)警模塊：即遠(yuǎn)程植保預(yù)警系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^聲光報警、短信報警、語音報警等方式進(jìn)行預(yù)警。施肥、自動噴藥