精準農業物聯網解決方案 溫室大棚環境無線監控系統

適用領域₪│•▩☁：農業大棚◕·↟╃╃、花卉植株栽培溫室◕·↟╃╃、菇類菌類培育溫室◕·↟╃╃、家禽/家畜圈養棚舍 … …

*章₪│•▩☁：專案概述

概述:

     安全防範技術是集現代科學技術之大成的產物╃◕◕，它體現了現代電子技術◕·↟╃╃、現代通訊技術◕·↟╃╃、現代控制技術與現代計算機技術的*結合╃◕◕，其特點在於它所採用的多元資訊採集◕·↟╃╃、傳輸◕·↟╃╃、監控◕·↟╃╃、記錄◕·↟╃╃、管理以及一體化整合等一系列高新技術▩·。實踐證明╃◕◕，利用這一技術構成的安全防範系統（簡稱安防系統）╃◕◕，能為建設環境提供一個安全◕·↟╃╃、便利◕·↟╃╃、舒適的受保護空間▩·。監控系統是安防系統中不可缺少的一個重要組成部分╃◕◕，它不僅可以對監控現場進行不間斷實時監視╃◕◕，還可透過各種儲存媒體將監視內容清晰地記錄下來以備隨時查證▩·。

     隨著國民經濟的迅速發展╃◕◕，現代農業得到了長足的進步╃◕◕，溫室工程已成為高效農業的一個重要組成部分▩·。計算機自動控制的智慧溫室自問世以來╃◕◕，已成為現代農業發展的重要手段和措施▩·。它的功能在於以先進的技術和現代化設施╃◕◕，人為控制作物生長的環境條件╃◕◕，使作物生長不受自然氣候的影響╃◕◕，做到常年工廠化╃◕◕，進行高效率╃◕◕，高產值和高效益的生產▩·。

     近年來╃◕◕，農業溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利╃◕◕，得到了迅速的推廣和應用▩·。種植環境中的溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照度◕·↟╃╃、CO2濃度等環境因子對作物的生產有很大的影響▩·。傳統的人工控制方式難以達到科學合理種植的要求╃◕◕，目前國內可以實現上述環境因子自動監控的系統還不多見╃◕◕，而引進國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統價格昂貴╃◕◕，不適合國情▩·。

針對目前農業大棚發展的趨勢╃◕◕，我公司提出了一種大棚遠端監控系統的設計▩·。根據大棚監控的特殊性╃◕◕，需要傳輸大棚現場引數給管理者╃◕◕，並把管理者的命令下發到現場執行裝置╃◕◕，同時又要使上級部門可隨時透過互連網或者手機資訊瞭解區域大棚的實時狀況▩·。基於GPRS的農業大棚環境遠端監控系統使這些成為可能▩·。

     該系統利用物聯網技術╃◕◕，可實時遠端獲取溫室大棚內部的空氣溫溼度◕·↟╃╃、土壤水分溫度◕·↟╃╃、二氧化碳濃度◕·↟╃╃、光照強度及影片影象╃◕◕，透過模型分析╃◕◕，遠端或自動控制溼簾風機◕·↟╃╃、噴淋滴灌◕·↟╃╃、內外遮陽◕·↟╃╃、頂窗側窗◕·↟╃╃、加溫補光等裝置╃◕◕，保證溫室大棚內環境適宜作物生長╃◕◕，為作物高產◕·↟╃╃、優質◕·↟╃╃、高效◕·↟╃╃、生態◕·↟╃╃、安全創造條件▩·。同時╃◕◕，該系統還可以透過手機◕·↟╃╃、PDA◕·↟╃╃、計算機等資訊終端向農戶推送實時監測資訊◕·↟╃╃、預警資訊◕·↟╃╃、農技知識等╃◕◕，實現溫室大棚集約化◕·↟╃╃、網路化遠端管理╃◕◕，充分發揮物聯網技術在設施農業生產中的作用▩·。本系統適用於各種型別的日光溫室◕·↟╃╃、連棟溫室◕·↟╃╃、智慧溫室▩·。

第二章₪│•▩☁：系統特點及功能

     農業大棚環境遠端監控系統由前端部分來完成對環境監測因子的含量的監測與彙集◕·↟╃╃、轉換◕·↟╃╃、傳輸等工作╃◕◕，監測因子包括溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、土壤溼度◕·↟╃╃、CO2濃度等環境引數╃◕◕，這些監測因子由資料採集終端使用不同的方法進行測量獲得一個非常準確的測量資料╃◕◕，此結果透過資料處理轉換後經由GPRS網路向線上監測資料平臺傳輸資料╃◕◕，線上監測資料傳輸平臺來實現資料的接收◕·↟╃╃、過濾◕·↟╃╃、儲存◕·↟╃╃、處理◕·↟╃╃、統計分析並提供實時資料查詢等任務╃◕◕，當溫溼度超過設定值的時候╃◕◕，自動開啟或者關閉裝置▩·。整個系統可達到:安全◕·↟╃╃、可靠◕·↟╃╃、準確◕·↟╃╃、實時◕·↟╃╃、全面◕·↟╃╃、快速◕·↟╃╃、高效的將真實的水產養殖環境資訊展現在管理人員的面前▩·。

2.1系統特點:

先進性₪│•▩☁：所採用的感測器◕·↟╃╃、通訊技術和軟體平臺在國內均屬先進水平▩·。

可靠性₪│•▩☁：系統的軟硬體經過大量實際應用和嚴格測試╃◕◕，具有良好的可靠性▩·。

易用性₪│•▩☁：硬體裝置安裝維護方便╃◕◕，軟體平臺介面友好╃◕◕，操作方便╃◕◕，易學易用▩·。

擴充套件性₪│•▩☁：軟硬體採用模組化設計╃◕◕，可擴充結構及標準化模組結構╃◕◕，便於系統適應不同規範和功能要求的監控系統▩·。

◆ 農業大棚基地基本位於偏遠地區╃◕◕，因此採用覆蓋廣泛的GPRS網路高訊號捕捉╃◕◕，必要是採用高增益天線╃◕◕，可確保網路的正常執行▩·。

◆ 可擴充性╃◕◕，支援主站裝置◕·↟╃╃、採集終端◕·↟╃╃、感測器等規模數量的平滑增加╃◕◕，無需修改應用程式▩·。
◆ 易維護性╃◕◕，系統可對遠端資料採集終端執行相應的遠端操作命令╃◕◕，包括遠端引數設定╃◕◕，遠端控制◕·↟╃╃、遠端資料抄收◕·↟╃╃、遠端終端復位◕·↟╃╃、遠端終端軟體升級等▩·。

◆ 操作簡易性₪│•▩☁：系統軟體功能完善╃◕◕，模組化◕·↟╃╃、圖形化設計╃◕◕，全過程全中文幫助╃◕◕，操作簡單方便▩·。
◆ 價效比高╃◕◕，該系統專為大棚遠端環境監控量身定製╃◕◕，充分考慮到農業大棚環境各個環節的業務需求╃◕◕，價效比很高▩·。

2.2系統功能:

l    無線採集₪│•▩☁：運用當今流行的物聯網技術╃◕◕，實現了溫度感測裝置的無線採集╃◕◕，透過遠端電腦獲取資料╃◕◕，並透過監控軟體進行分析◕·↟╃╃、預警◕·↟╃╃、自動列印▩·。

l    組網傳輸₪│•▩☁：訊號採用先進組網無線傳輸技術╃◕◕，克服距離障礙◕·↟╃╃、訊號無衰減╃◕◕，無串擾╃◕◕，抗干擾強▩·。

l 遠端訪問₪│•▩☁：完全B/S架構╃◕◕，純.NET開發技術╃◕◕，遠端檢視◕·↟╃╃、操作控制╃◕◕，只需錄入即可輕鬆實現▩·。

l    實時監控₪│•▩☁：採用自動化無線監控功能╃◕◕，每天24小時實時監控╃◕◕，避免了人工監控可能出現的監控不及時◕·↟╃╃、不準確╃◕◕，裝置長時間非正常運轉等問題▩·。

l    報警功能₪│•▩☁：超過預設值系統自動報警╃◕◕，報警方式主要有聲音報警◕·↟╃╃、手機簡訊報警◕·↟╃╃、聲光報警等▩·。各監控點報警方式配置靈活╃◕◕，同一監測點可以分時段◕·↟╃╃、分人員報警╃◕◕，便於交接班管理▩·。

l    測溫準確◕·↟╃╃、安裝簡單₪│•▩☁：測溫範圍在-50℃ ～ 100℃內可任設╃◕◕，測量精度達±0.1℃╃◕◕，測量溫度準確度±0.2℃▩·。資料無線上傳╃◕◕，無需單獨穿牆佈線╃◕◕，安裝方便簡單▩·。

l    自動開關控制₪│•▩☁：遠端自動控制系統開關╃◕◕，遠端除錯裝置狀態及引數▩·。實現水泵◕·↟╃╃、冷風機等裝置啟停歷史記錄的查詢及頻率分析▩·。

l    快速查詢₪│•▩☁：系統提供歷史資料查詢◕·↟╃╃、資料匯出◕·↟╃╃、圖表顯示◕·↟╃╃、報表生成和列印等▩·。

l    低成本高效率₪│•▩☁：比傳統有線監控成本更低╃◕◕，無需佈線；克服傳統有線溫度監控線路經常斷線◕·↟╃╃、查線的麻煩問題╃◕◕，傳輸效率更高▩·。

l     LCD顯示₪│•▩☁：控制顯示儀採用LCD大螢幕觸控式螢幕顯示╃◕◕，使顯示結果更清晰明瞭▩·。

l    管理靈活₪│•▩☁：系統支援多部門◕·↟╃╃、多角色◕·↟╃╃、自定義靈活管理▩·。不僅可使每個部門都能管理自己部門的裝置╃◕◕，也可使具有一定許可權的人員來同時監控整個系統的執行狀態╃◕◕，既獨立又統一╃◕◕，使管理更加靈活方便▩·。

第三章₪│•▩☁： 系統結構及組成

     智慧農業—溫室大棚無線監測系統實現了對影響農作物生長的環境感測資料實時監控智慧調節╃◕◕，採集現場的感測訊號包括₪│•▩☁：空氣溫溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、CO2濃度◕·↟╃╃、土壤水分等╃◕◕，並實時準確的輸出指令智慧控制包括大棚風機◕·↟╃╃、微噴罐◕·↟╃╃、滴灌◕·↟╃╃、捲簾機◕·↟╃╃、補光燈◕·↟╃╃、CO2發生器◕·↟╃╃、CO2風機等現場裝置▩·。同時支援遠端無線資訊傳輸功能╃◕◕，可配的攝像裝置╃◕◕，實現對現場農作物和環境真實狀況呈現▩·。

     本系統採用GPRS無線感測網路技術╃◕◕，擴充套件節點可隨時隨地無縫擴充套件╃◕◕，節點上電即可加入網路╃◕◕，而不會對現行網路造成任何影響▩·。無線感測器資料透過GPRS移動基站網路實時傳輸到網際網路端任一臺計算機╃◕◕，亦可傳送到Web伺服器提供網頁呈現數字化監測▩·。本系統安裝◕·↟╃╃、除錯◕·↟╃╃、使用極為便捷╃◕◕，使用者可以像搭積木一樣部署物聯網系統實現系統行動式╃◕◕，無線化╃◕◕，規模化▩·。支援遠端計算機桌面軟體系統資料分析◕·↟╃╃、控制◕·↟╃╃、儲存◕·↟╃╃、數字視覺化呈現▩·。

3.1◕·↟╃╃、系統架構

精準農業監控—溫室大棚無線監控系統採用物聯網典型三層架構設計₪│•▩☁：

Sensors + ZigBee/WSN + GPRS + 3G + Internet + PC/MP

系統架構說明₪│•▩☁：

溫室大棚無線監測系統包含四層架構₪│•▩☁：感測層◕·↟╃╃、控制層◕·↟╃╃、手機/網際網路層◕·↟╃╃、應用層▩·。

3.2◕·↟╃╃、感測層₪│•▩☁：包括 空氣溫溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、CO2濃度◕·↟╃╃、土壤水分等在內的多種感測器訊號的採集╃◕◕，支援多型別感測器多介面外接╃◕◕，支援節點顯示屏呈現感測器採集值▩·。

3.3◕·↟╃╃、控制層₪│•▩☁：根據伺服器或手機端下達的控制指令╃◕◕，實時準備的控制現場的裝置╃◕◕，包括大棚風機◕·↟╃╃、微噴罐◕·↟╃╃、滴灌◕·↟╃╃、捲簾機◕·↟╃╃、補光燈◕·↟╃╃、CO2發生器◕·↟╃╃、CO2風機等現場裝置▩·。

3.4◕·↟╃╃、手機/網際網路層₪│•▩☁：該系統與中國移動手機基站無縫連線╃◕◕，同時透過GPRS無線網路以TCP/IP方式無縫連線網際網路（GPRS閘道器作為TCP/IP協議的客戶端╃◕◕，監控端計算機作為伺服器端）▩·。

3.5◕·↟╃╃、應用層₪│•▩☁：計算機端應用軟體▩·。支援WinForm版與Web版▩·。數字化◕·↟╃╃、視覺化智慧監測感測器節點及現場裝置的啟停狀況▩·。監控端計算機可以透過區域網◕·↟╃╃、3G◕·↟╃╃、Wi-Fi◕·↟╃╃、廣域網等方式╃◕◕，只要能連線上網際網路即可▩·。本系統標配之上位機監控軟體支援多個移動閘道器和乙太網網關同時連線▩·。若採用Web系統╃◕◕，則支援網頁視覺化◕·↟╃╃、數字化呈現現場狀況╃◕◕，且支援手機等移動終端實時檢視感測器資料並實時發出控制指令▩·。

第四章: 農業智慧監控軟體介紹

4.1◕·↟╃╃、執行軟體後即進入監控畫面如圖₪│•▩☁：（顯示數值不停的閃爍表示過高或過低報警╃◕◕，同時有報警聲音輸出▩·。）

4.2◕·↟╃╃、點選畫面右上角的“切換畫面選單”即可切換到“報警引數設定”畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：（此處可以修正資料的誤差╃◕◕，設定各個引數的報警限；同時可以設定自動執行狀態下的各個引數值▩·。）

4.3◕·↟╃╃、點選畫面的“切換畫面選單”即可切換到“天氣預報”畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：                       

4.4◕·↟╃╃、點選畫面右上角的“切換畫面選單”即可切換到“決策資訊”畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：（可以輸入相關引數資訊╃◕◕，由系統自動決策管理農作物的生長情況▩·。） 

4.5◕·↟╃╃、點選畫面右上角的“切換畫面選單”即可切換到“歷史曲線查詢”畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：（可以新增多個要查詢的資料進行歷史曲線查詢▩·。） 

4.6◕·↟╃╃、點選畫面右上角的“切換畫面選單”即可切換到“歷史資料報表”畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：（此處可以實現“資料查詢”“頁面設定”“列印預覽”“和“列印報表”等功能▩·。）

4.7◕·↟╃╃、點選畫面右上角的“切換畫面選單”即可切換到“簡訊功能設定” 畫面╃◕◕，如圖₪│•▩☁：（此處可以設定接收報警簡訊的手機等資訊▩·。）

4.8◕·↟╃╃、軟體功能總述:

◆ 可線上實時24小時連續的採集和記錄監測點位的溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、土壤水分◕·↟╃╃、CO2濃度等環境各項引數情況╃◕◕，以數字◕·↟╃╃、圖形和影象等多種方式進行實時顯示和記錄儲存監測資訊╃◕◕，監測點位可擴充多達上千個點▩·。

◆ 可設定各監控點位的溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、土壤水分◕·↟╃╃、CO2濃度等報警限值╃◕◕，當出現被監控點位資料異常時可自動發出報警訊號╃◕◕，報警方式包括₪│•▩☁：現場多媒體聲光報警◕·↟╃╃、網路客戶端報警◕·↟╃╃、手機簡訊息報警等▩·。上傳報警資訊並進行本地及遠端監測╃◕◕，系統可在不同的時刻通知不同的值班人員▩·。

◆ 資料中心軟體採用標準windows 98/2000/XP全中文圖形介面╃◕◕，實時顯示◕·↟╃╃、記錄各監測點的溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、土壤水分◕·↟╃╃、CO2濃度等曲線變化▩·。

◆ 監控主機端利用監控軟體可隨時列印不同時刻的溫度◕·↟╃╃、溼度◕·↟╃╃、光照◕·↟╃╃、土壤溫度◕·↟╃╃、土壤水分◕·↟╃╃、CO2濃度等環境資料及執行報告▩·。

◆ 強大的資料處理與通訊能力╃◕◕，採用計算機網路通訊技術╃◕◕，區域網內的任何一臺電腦都可以訪問監控電腦╃◕◕，線上檢視監控點位的資料變化情況╃◕◕，實現遠端監測▩·。系統不但能夠在值班室監測╃◕◕，在自己辦公室和智慧手機都可以非常方便地觀看和監控▩·。

◆ 系統可擴充多種記錄資料分析處理軟體╃◕◕，能進行繪製棒圖◕·↟╃╃、餅圖╃◕◕，進行曲線擬合等處理╃◕◕，可按EXCEL電子表格式輸出進行資料處理▩·。

◆ 系統設計時預留有介面╃◕◕，可隨時增加減硬軟體裝置╃◕◕，系統只要做少量的改動即可╃◕◕，可以在很短的時間內完成▩·。可根據現場的需要和客戶的需求改變隨時增加新的內容▩·。

     我公司主要提供₪│•▩☁：現代農業溫室大棚智慧監控管理系統◕·↟╃╃、各種自動控制系統◕·↟╃╃、機房監控系統◕·↟╃╃、溫度集中監測系統◕·↟╃╃、溫溼度監控報警系統◕·↟╃╃、各種溫溼度儀表╃◕◕，簡訊報警裝置╃◕◕，各種溫度感測器◕·↟╃╃、溫溼度感測器◕·↟╃╃、溫度巡檢儀RTU及相關▩·。產品廣泛應用於₪│•▩☁：各種岩土◕·↟╃╃、地溫◕·↟╃╃、深水井◕·↟╃╃、生產裝置測溫◕·↟╃╃、各種庫房◕·↟╃╃、大棚◕·↟╃╃、冷庫◕·↟╃╃、冰櫃◕·↟╃╃、試劑箱◕·↟╃╃、冷藏箱◕·↟╃╃、冰箱◕·↟╃╃、糧倉◕·↟╃╃、礦建溫度監測◕·↟╃╃、混凝土測溫◕·↟╃╃、各種建築行業等領域▩·。諮詢詳情╃◕◕，索取產品資料手冊☁•│！

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