農業物聯網監控係統解決方案

項目背景

物聯網應用是將采集數據經行分析後進行的全自動監控灌溉、施肥、噴藥、降溫和補光等一係列操作，它由中央控製櫃與(yu) 多節點數據采集器構成兩(liang) 級分布式計算機控製網絡，具有分散采集，集中操作管理的特點，係統配置可以根據要求靈活增加或減少。通過傳(chuan) 感器實時采集溫度、濕度、光照等環境參數，並傳(chuan) 到各個(ge) 節點，數各個(ge) 節點實現和上位機的通訊，在計算機軟件界麵上可顯示所采集到環境參數的值，可進行數據設定、存貯、報警。具體(ti) 如下：

物聯網在農(nong) 業(ye) 領域中有著廣泛的應用。從(cong) 農(nong) 產(chan) 品生產(chan) 不同的階段來看，無論是從(cong) 種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯網的技術來提高它工作的效率和精細管理。例如：

（1）在種植準備的階段，我們(men) 可以通過在溫室裏布置很多的傳(chuan) 感器，實時采集當前狀態下土壤信息，來選擇合適的農(nong) 作物並提供科學的種植信息及其數據經驗。

（2）在種植和培育階段，可以用物聯網的技術手段進行實時的溫度、濕度、CO2等的信息采集，且可以根據信息采集情況進行自動的現場控製，以達到的管理和實時監控的目標，從(cong) 而應對環境的變化，保證植物育苗在良好環境中生長。例如：通過遠程溫度采集，可了解實時溫度情況然後手動或自動的在辦公室對其進行溫度調整，而不需要人工去實施現場操作，從(cong) 而節省了大量的人力。

（3）在農(nong) 作物生長階段，可以利用物聯網實時監測作物生長的環境信息、養(yang) 分信息和作物病蟲害情況。利用相關(guan) 傳(chuan) 感器準確、實時地獲取土壤水分、環境溫濕度、光照等情況，通過實時的數據監測和物定作物的專(zhuan) 家經驗相結合，配合控製係統調理作物生長環境，改善作物營養(yang) 狀態，及時發現作物的病蟲害爆發時期，維持作物良好生長條件，對作物的生長管理及其為(wei) 農(nong) 業(ye) 提供科學的數據信息等方麵有著非常重要的作用。

（4）在農(nong) 產(chan) 品的收獲階段，我們(men) 也同樣可以利用物聯網的信息，把它傳(chuan) 輸階段、使用階段的各種性能進行采集，反饋到前端，從(cong) 而在種植收獲階段進行更的測算。

總而言之，物聯網農(nong) 業(ye) 智能測控係統能大大的提高生產(chan) 管理效率，節省人工（例如：對於(yu) 大型農(nong) 場來說，幾千畝(mu) 的土地如果用人力來進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當龐大且難以管理，如果應用了物聯網技術，手動控製也隻需點擊鼠標的微小的動作，前後不過幾秒，*替代了人工操作的繁瑣），而且能非常便捷的為(wei) 農(nong) 業(ye) 各個(ge) 領域研究等方麵提供強大的科學數據理論支持，其作用在當今的高度自動化、智能化的社會(hui) 中是不言而諭的。

二、物聯網農(nong) 業(ye) 智能測控係統所技術特點：

（1）監控功能係統：根據無線網絡獲取的植物實時的生長環境信息，如通過各個(ge) 類型的傳(chuan) 感器可監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yang) 分含量等參數。其它參數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳(chuan) 感匯聚節點發來的數據、存儲(chu) 、顯示和數據管理，實現所有基地測試點信息的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，並根據以上各類信息的反饋對農(nong) 業(ye) 園區進行自動灌溉、自動降溫、自動卷模、自動進行液體(ti) 肥料施肥、自動噴藥等自動控製。

（2）監測功能係統：在農(nong) 業(ye) 園區內(nei) 實現自動信息檢測與(yu) 控製，通過配備無線傳(chuan) 感節點，太陽能供電係統、信息采集和信息路由設備、配備無線傳(chuan) 感傳(chuan) 輸具係統，每個(ge) 基點配置無線傳(chuan) 感節點，每個(ge) 無線傳(chuan) 感節點可監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yang) 分含量等參數。其它參數也可以選配，如土壤中的PH值、電導率等等。信息收集、負責接收無線傳(chuan) 感匯聚節點發來的數據、存儲(chu) 、顯示和數據管理，實現所有基地測試點信息的獲取、管理、動態顯示和分析處理以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，並根據種植作物的需求提供各種聲光報警信息和短信報警信息。

（3）實時圖像與(yu) 視頻監控功能：農(nong) 業(ye) 物聯網的基本概念是實現農(nong) 業(ye) 上作物與(yu) 環境、土壤及肥力間的物物相聯的關(guan) 係網絡，通過多方位信息與(yu) 多層次處理實現農(nong) 作物的良好生長環境調理及施肥管理。但是作為(wei) 管理農(nong) 業(ye) 生產(chan) 的人員而言，僅(jin) 僅(jin) 數值化的物物相聯並不能*營造作物良好生長條件。視頻與(yu) 圖像監控為(wei) 物與(yu) 物之間的關(guan) 聯提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯網單層數據上看僅(jin) 僅(jin) 能看到水分數據偏低。應該灌溉到什麽(me) 程度也不能死搬硬套地僅(jin) 僅(jin) 根據這一個(ge) 數據來作決(jue) 策。因為(wei) 農(nong) 業(ye) 生產(chan) 環境的不均勻性決(jue) 定了農(nong) 業(ye) 信息獲取上的先天性弊端，而很難從(cong) 單純的技術手段上進行突破。視頻監控的引用，直觀地反映了農(nong) 作物生產(chan) 的實時狀態，引入視頻圖像與(yu) 圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側(ce) 麵反映出作物生長的整體(ti) 狀態及營養(yang) 水平。可以從(cong) 整體(ti) 上給農(nong) 戶提供更加科學的種植決(jue) 策理論依據。

三、主要監測參數（可按自身的要求任意選擇）：

測定指標：溫度；濕度；光照強度；光合有效輻射；CO2；土壤溫度；土壤水分；土壤PH值；電導（鹽份）；氣壓；風向；風速；雨量等等。

四、項目的需求分析：

（一）、信息采集子係統

1、數據采集點 無線發射模塊、太陽能電池板、支架、蓄電池

2、數據采集傳(chuan) 感器 溫度傳(chuan) 感器、濕度傳(chuan) 感器、光照強度傳(chuan) 感器、光合有效輻射傳(chuan) 感器、CO2傳(chuan) 感器、土壤溫濕度傳(chuan) 感器、風向、速、雨量傳(chuan) 感器等

3、數據分析及顯示部分 電腦、軟件、無線接收模塊、報警係統

備注：數據采集節點數可根據客戶需求或實際分析確定數據采集節點數（建議以大棚或每塊田地為(wei) 單位根據實際大小確定每個(ge) 大棚或田地的節點數量），其中每個(ge) 節點附帶一個(ge) 該類型的數據采集傳(chuan) 感器，如有傳(chuan) 感器及其電腦主機、顯示器的尺寸、特殊精度、數量和品牌等要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按係統的實際情況及其用戶要求作出良好配置選擇。

（二）、無線控製部分


備注：其中控製櫃具體(ti) 數量根據控製點的數量而定；變頻器可一拖三（即一個(ge) 變頻器可公用與(yu) 三個(ge) 水泵等設備），如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按係統的實際情況及其用戶要求作出良好配置選擇。

（三）、實時圖像與(yu) 監控部分



備注：如需特殊要求請在說明一欄中說明。若無特殊說明將按係統的實際情況及其用戶要求作出良好配置選擇。

（四）、係統整體(ti) 功能部分

1、氣象站及聯動棚內(nei) 各項數據能統計分析，並實時在控製室電腦顯示、分析；

2、監控圖像、數據分析等圖像同時在多台液晶屏上顯示；

3、數據及監控圖像通過GPRS傳(chuan) 到網絡，用戶可在任何有網絡的地方查看，並可根據其用戶權限進行相應的操作；

4、可遠程控製田間電磁閥，並設定不同的灌溉施肥方案；遠程控製監控攝像頭。以上遠程控製及訪問需要設定不同的權限，遠程訪問都需要有記錄保存；

5、收集的數據能設定警戒值，如果超出警戒值可發送警報到控製室或者手機上，以免發生意外情況；

6、根據用戶需求，若需要和原有的電磁閥、施肥機等設備進行銜接，在用戶提供原有設備接口和通信協議的情況下可進行有效銜接，但是建議盡量不適用原有設備，以免對以後係統的實施、維護和升級等過程造成困難；

7、能提供充足的升級空間，可滿足後續創新園建設中的監控、數據收集、田間灌溉的提升需求並預留接口，可對現有係統進行大規模的升級；

8、大棚可完成自動灌溉、自動噴藥、自動施肥（液態肥）等功能，且不需人工幹預，隻需在辦公室進行鼠標操作便可輕鬆完成上述複雜動作，而且係統可設定自動模式，例如：根據當前自動采集的水分來判定是否需要灌溉等動作，實現係統的自動化。

五、1、係統設計方案：

A、在辦公室及鋼構房控製室內(nei) 各安裝一台液晶顯示器，實時顯示收集的數據及監控畫麵，且兩(liang) 台顯示器需同步顯示。



B、供電方式：采用兩(liang) 種供電模式，即市電與(yu) 太陽能雙電源供電係統，保證設備在任何氣候環境下都能持續工作。

C、傳(chuan) 輸方式：模式1 無線傳(chuan) 感器網絡（WSN）

　模式2 移動通信係統（GSM）

　模式3 無線傳(chuan) 感器網絡+移動通信係統+互聯網（WSN+GSM+Internet）

　模式4 無線傳(chuan) 感器網絡+噴滴灌或隻能作業(ye) 等控製終端（WSN+作業(ye) 終端）

　模式5 無線傳(chuan) 感器網絡+WebGIS（WSN+WebGIS）

D、通訊接口：無線自組織網絡傳(chuan) 輸協議，串口通信接口等。

E、數據采集傳(chuan) 輸部分軟件的功能：可在線實時連續的采集和記錄監測點位的各項參數情況，可成表格顯示，曲線顯示，柱狀圖顯示，有報
警功能，數據可隨時調出查看。可擴充多達65536個(ge) 點。可設定各監測點位的報警限值，當出現被監測點位數據異常時可自動發出聲光報警信號，並發送警報到控製室或者手機上。

2、係統控製部分實施方案：

在控製工程方麵，項目采用工業(ye) 控製技術，嚴(yan) 格遵循工業(ye) 控製標準。采用現在已穩定應用於(yu) 工業(ye) 控製係統的PLC作為(wei) 控製核心，采用變頻水泵及其電磁閥等控製對灌溉、施肥實施恒壓、節能、長時間無人值守的自動控製。控製櫃與(yu) 控製室之間通過無線連接。控製室與(yu) 控製櫃之間的大距離在5KM。建議控製櫃安放與(yu) 室內(nei) ，好一起放在控製室內(nei) ，以便直接根據當前數據進行係統控製。

（1）係統設計：

A、PLC主控製部分

B、供水，供肥，噴藥係統：采用上先進的變頻控製係統（變頻的優(you) 點：自動恒壓輸出，能對電機的過載、發熱、爆管等情況進行自動控製，安全可靠並可延長整個(ge) 係統的使用周期），根據現有場地或客戶要求定做。

C、連接係統：需無線大功率遠程通信係統，中間繼電係統數台，高壓、防雷係統、過流、過熱、超壓、欠壓保護保護係統，供水，供肥，噴藥係統（具體(ti) 要看客戶要求）。

D、其他：在主管道上安裝反饋壓力變送器，以達到及時自動控製管道內(nei) 水壓。

（2）可達到的功能：

通過采集信息部分發來的指令可完成自動灌溉、自動施肥、自動噴藥、能遠程控製田間電磁閥，並根據設定不同的灌溉施肥方案進行灌溉施肥
（通過電腦手動開啟或關(guan) 閉閥門的開關(guan) 來實現，因為(wei) 本係統沒有不同作物的施肥專(zhuan) 家庫）。遠程控製監控攝像頭，可通過GPRS遠程查看當地情況，但其流暢程度據當地網速情況而定。以上遠程控製及訪問需要設定不同的權限並要通過輸入密碼來實現，所有的遠程訪問都有記錄保存。

係統上位機數據采集及其控製顯示界麵


係統數據采集監測部分                                           係統控製部分

七、係統總示意圖：

產(chan) 品搜索：溫室大棚無線監控係統  北京鴻鷗儀(yi) 器（bjhoyq)

關(guan) 鍵詞：現代農(nong) 業(ye) 大棚物聯網智能管理解決(jue) 方案/溫室大棚環境無線監控係統/大棚環境無線監控係統/溫濕度監控係統/溫室大棚物聯網/無線監測係統/溫濕度監測/冷庫檢測/庫房無線溫濕度監測方案