温室大棚设备管理系统

  1 建设目标

  面向现代设施农业发展需求，运用物联网技术构建“智慧温室”系统，提供温室大棚环境信息智能感知、可靠传输、智能控制、精细管理、病虫害预警与远程诊断等服务，全面提升设施农业的信息化水平，实现设施农业的高产、优质、高效、生态、安全和可持续发展。

    2 系统架构

  系统主要包括：传感终端、有线传感网、控制终端、视频监控、安防监控、广播系统、监控中心和应用软件系统。系统架构如下图所示。

  1. 传感终端

  温室大棚环境信息感知单元由各种环境信息传感器和无线数据采集终端组成，可实时监测空气温湿度、土壤含水量、土壤温度、光照强度、CO2浓度、作物长势,农残检测(蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量快速检测)等信息，以及农业气象信息。

  2.传感网及通信终端

  温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成：温室大棚内部感知节点间的自组织网络建设;温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后，将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室大棚环境信息的监控。

  3. 控制终端

  温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及CO2浓度等参数，对环境调节设备进行控制。适用于:科研型温室、检疫隔离温室 、育苗温室 、高档花卉温室 、农业示范园区;控制系统可同时控制双向天窗、侧通风窗、外遮阳幕、内遮阳幕、内保温幕、一级风扇、二级风扇、三级风扇、湿帘、湿帘外翻窗、微雾、一级加热器、二级加热器、三级加热器、环流风扇、补光灯、Co2补气阀、除湿风扇、负压变频风机、空调机组、水暖三通调节阀、水暖循环泵、遮荫棚、顶喷淋、6组灌溉阀、6组施肥阀、灌溉水泵等。

  4. 视频监控系统

  作为数据信息的有效补充，基于网络技术和视频信号传输技术，对温室大棚内部作物生长状况进行全天候视频监控。该系统由网络型视频服务器、高分辨率摄像头组成，网络型视频服务器主要用以提供视频信号的转换和传输，并实现远程的网络视频服务。在已有Internet上，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问、实现多点、在线、便捷的监测方式。

  5.安防监控

  无线红外安防监控，配置一台监控主机，可安装SIM卡，实现远程短信、飞信软件报警等功能，在监控中心放置警报喇叭，当有人或物触动门、窗警报时，警报及响，同时配备2把遥控钥匙，可实现轻松布防需求。

  特色功能：

  ◎ 4路有线，99路无线防区。

  ◎ 具有2路12V可编程继电器输出。

  ◎ 支持飞信功能，能实现免信息费报警。

  ◎ 3组定时布防，3组定时撤防。

  ◎ 内置数字语音器，人工智能自动播报警情。

  ◎ 电话叩机，通过主机键盘拨号能与任何电话通话。

  ◎ 符合3C安全标准和GB126家标准。

  6. 监控中心

  监控中心由服务器、大屏幕显示系统、UPS及配套网络设备组成，是整个系统的核心。建设管理监控中心的目的是对整个示范园区进行信息化管理并进行成果展示。(详见第6章园区监控部分)

  7. 应用软件系统

  通过应用软件系统可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘，通过中央控制软件的智能决策，形成有效指令，通过声光电报警指导管理人员或者直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境，为作物生长提供优良的生长环境。

  (1)实时监控

  点击菜单栏中的“实时监控”，将会看到每个温室大棚中实时采集上来的数据信息，如采集时间、空气温度、空气湿度、光照、二氧化碳、土壤温度、土壤水分等，并可以根据实际情况自动控制风机、湿帘、水泵的开与关。如下图所示。

  点击页面右下角的各个参数曲线，将会看到24小时之内的变化情况，将鼠标移动到曲线上就可以看到每个点的采集时间及采集的数据值，如下图所示。

  每个大棚里面的控制设备的当前状态可以看到，根据当前状态的情况进行开启或关闭控制设备，如点击“开启”按钮，将会提示“是否启动设备?”，点击“确定”按钮就可以远程控制设备了。如下图所示。

  (2)数据汇总

  点击菜单中的“数据汇总”，系统将会自动计算出当前时间每个温室大棚中各个参数的平均值，有利用温室大棚的管理员进行有效对比各个大棚的数据是否正常。

  (3)曲线分析

  点击菜单中的“曲线分析”，系统将会分类列出每个参数，选择自己所关心的参数，并选择视图类型，如24小时、7天、30天、全年、自定义。根据实际需要选择一个时间段，然后点击“提交”按钮，系统将会根据选择的各个条件将数据取出绘制出曲线。如下图所示。

  (4)数据查询

  点击菜单中的“数据查询”，系统将会分类列出每个参数，选择自己所要查询的参数，并选择视图类型，如24小时、7天、30天、全年、自定义。根据实际需要选择一个时间段，然后点击“提交”按钮，系统将会根据选择的各个条件将数据取出以表格形式显示。如下图所示。

  (5)综合管理

  点击菜单中的“综合管理”，此部分分为4部分：应用配置、LED管理、报警配置、短信监控配置。 “短信监控配置”模块的主要功能是配置每个温室大棚的数据将发送到哪些手机上，此模块是早、中、晚三次发送温室大棚的信息。

  (6)智能手机客户端软件

  本系统还配置了智能手机客户端软件，用户通过手机监控软件系统也可实时监测温室大棚内的环境信息和设备状态。

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