农业大棚智能监控系统是什么样的？

2022-03-05 00:49:34 合肥鸿昇自动化科技有限公司阅读

一.概述

农业大棚智能监控系统实时采集农业大棚内的气温、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度等环境参数，根据作物生长的需要实时智能决策，自动开启或关闭指定的环境调节设备。该系统的部署和实施可为农业生态信息的自动监测、设施的自动控制和智能管理提供科学依据和有效手段。

温室监测和智能控制的解决方案是采集与作物生长密切相关的实时环境参数，如温度、湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等。在作物温室内通过各种可以灵活部署在温室内的无线传感器和网络传输设备，将实时监测数据存储在数据服务器上，智能分析决策，自动开启或关闭指定设备(如遥控浇水、开闭百叶窗等。).

二.项目要求

无线空气温度和湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤湿度传感器、无线光照传感器、无线CO2传感器等。部署在每个智能农业温室中，监测空气温度和湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、CO2浓度等环境参数。为了便于部署和位置调整，所有传感器应由电池供电，并通过无线数据传输。在温室内，交流220V市电(如风扇、水泵、加热器、电动卷帘门)只需在少数固定位置提供。

每个农业温室园区配备1套采集传输设备(包括路由节点、远程无线网关节点、Wi-Fi无线网关等。)，用于覆盖全园所有农业大棚，传输园区各农业大棚的传感器数据和设备控制指令数据，与互联网上的平台服务器进行交互。

安装智能控制设备(包括集成控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换和适配设备等。)在每个需要智能控制功能来接收控制指令和响应控制执行设备的温室中。实现温室内的电动百叶窗、智能喷水、智能通风等行为。

三、系统架构设计

(1)整体结构

系统总体架构分为四个部分:现场数据采集、网络传输、智能数据处理平台和远程控制。

(2)系统有两种典型的配置结构。

■双层网络，系统由两种类型的节点组成:

无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤湿度传感器、无线光照传感器、无线CO2传感器等。

无线网关节点，包括Wi-Fi无线网关或GPRS无线网关。

这种结构适用于公园已经有Wi-Fi局域网覆盖或者可以使用GPRS直接上传数据的场景。在这种结构中，只有在适当的区域部署无线网关，才能收集和上传传感器数据。

■三层网络，系统由三种类型的节点组成:

无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤湿度传感器、无线光照传感器、无线CO2传感器等。

无线网关节点；

数据路由器。

这种结构适用于公园内没有Wi-Fi局域网覆盖，GPRS不准备直接上传数据的场景。在这种结构中，需要部署数据路由节点和无线网关。无线网关和数据路由节点通过长距离无线通信交换数据。当区域较大，节点间通信距离不足时，无线网关还可以自动相互中继数据，扩大监控网络的覆盖范围。

(3)传感信息采集

在监测网络中，无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤湿度传感器、无线光照传感器、无线CO2传感器等传感器都支持低功耗运行，可以使用廉价干电池长期运行。同时，所有无线传感器节点都在运行SleepTree低功耗多跳ad hoc网络协议，可以为其他节点提供数据的自动中继转发，从而扩大监测网络的覆盖范围，增加部署灵活性。

SleepTree低功耗多跳ad hoc网络协议基于IEEE802.15.4协议，无线通信的频率可以是2.4GHz或780MHz。

传感器数据通过SleepTree协议传输到无线网关节点，然后无线网关节点通过数据路由节点或直接将传感器数据发送到数据平台的服务器。用户可以通过有线网络/无线网络访问数据平台，实时监控温室现场的传感器参数，控制温室现场的相关设备。

四.温室场地布局

温室现场主要负责温室内部环境参数的采集和控制设备的实施。采集的数据主要包括农业生产所需的光照、气温、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度等参数。

传感器数据上传采用低功耗无线传输方式。传感器数据通过无线传输模块和睡眠树协议无线传输到无线网关节点。用户终端和集成控制器之间传输的控制指令也通过无线传输模块传输到中心节点，节省了通信电缆的部署。然后，节点通过边缘网关封装传感器数据和控制指令，并将它们发送到位于互联网上的系统业务平台。用户可以通过有线网络/无线网络访问系统业务平台，实时监控温室现场的传感器参数，控制温室现场的相关设备。低功耗的无线传输模式使得传感器在温室中的部署灵活且易于扩展。

控制系统主要由集成控制器、执行装置和相关电路组成。通过集成控制器，可以自由控制各种农业生产执行设备，包括喷水系统和空调系统等。喷水系统可支持喷淋、滴灌等设备，空调系统可支持卷帘、风机等设备。

传输部分主要是将设备采集的数据传输到服务器。现有温室设备支持Wi-Fi、GPRS、长距离无线传输等多种数据传输方式，传输协议中支持IPv4组网协议。

业务平台负责为用户提供智能温室的所有功能，包括环境数据监测、数据时空分布、历史数据、超限报警和远程控制。用户还可以根据需要添加视频设备，实现远程视频监控。空间/时间分布将系统采集的数值的时间分布(折线图)和空间分布(场图)以直观的方式展现给用户，历史数据可以为用户提供一段历史的数值展示；超阈值报警允许用户定义用户定义的数据范围，并将超出范围的情况反映给用户。

动词（verb的缩写）平台软件

平台软件由以下四部分组成:

(1)数据采集和存储服务软件

完成传感器数据的采集、分析和分类，然后按照预设的格式存储到数据库中。

(2)显示和决策软件

图形界面，从数据库中读取相应的数据，以表格和曲线的形式显示传感器数据，支持多种查询和显示方式。决策系统的控制对象和决策算法可定制，并可与对象控制软件互联，实现自动控制。

(3)远程控制软件

完成对现场控制对象的操作，图形化操作界面，支持对远程开关名称等信息的重新定义，并与决策软件接口，实现自动控制。

(4)SDK二次开发包

通过SDK开发包，用户可以用自己熟悉的开发平台充分开发自主知识产权的数据展示和决策平台。

通过SDK开发包，用户可以在不了解系统硬件等底层信息的情况下，完成一个环境监测应用系统的开发。

我们的SDK提供:

①数据采集和存储服务软件的详细编程界面和描述

②对象控制软件的编程界面和描述

③曲线显示界面程序

④数据库数据检索程序

⑤设备对象控制程序

上述四个软件组件中，数据采集、存储服务软件和对象控制软件与底层硬件直接相连，用户只需通过SDK开发自己的显示和决策软件，就可以与我们的数据采集、存储服务软件和对象控制软件进行交互。

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