蔬菜大棚监控(温湿度，光照度，二氧化碳含量）管理系统方案书.doc

上海昱瑾科技有限公司蔬菜大棚监控(温湿度，光照度，二氧化碳含量）管理系统方案方案书 上海昱瑾科技有限公司公司地址：上海市 浦东新区 城南路168号 绿地峰汇A座319目 录一、公司简介2二、企业资质及荣誉3三、系统背景及实施意义3四、系统组成、工作原理及方案介绍3五、系统功能6六、系统硬件设备介绍7一、 公司简介上海昱瑾科技有限公司，是一家专业致力于物联网射频识别（RFID）产品战略研究的高科技企业。公司以建设“感知中国”为己任，旨在掌握物联网（传感网）核心技术，努力成为传感识别、监控、安防、应急指挥等领域技术领先、应用为导向、行业规模产业化为牵引的物联网高新技术企业。作为行业领先的知名企业，以高校为后盾，利用强大的技术和人才优势，经过多年的经验及产品积累，公司拥有一支一流的软、硬件研发队伍，可完成传感器网络技术、远距离目标识别、数据传输等产品开发、生产、销售、技术服务等。为客户提供一流的服务。公司注册资金800万人民币，公司规模达500平方米，员工有50人，其中研发人员所占比重达80%。上海昱瑾以原创性技术为基础，以自主研发产品为核心，形成了基于RFID技术的大规模行业应用开发和实施的核心能力。公司的远距离射频识别设备采用了当今最先进的 0.18uM 的微波芯片技术，使 RFID 的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。其各项技术指标在同类产品中均处于行业领先地位，开创了远距离识别技术的新纪元。公司拥有自主知识产权、企业产品标准，并通过了ISO9001：2008质量管理体系认证。公司参与了多个重大的物联网及 RFID应用工程的研究和实施，将该技术广泛应用在人员定位、军事物流、食品安全、车辆监管、证照防伪以及企业、校园的智能化管理等领域。我们相信：昱瑾RFID 技术及物联网技术的出现将为“物物”联网、远距离信号识别、数据传输领域的运用提供强有力的技术保障。目前公司拥有多项荣誉资质：已获得2项实用新型专利，已经被受理的实用新型专利3项，外观专利4项。已登记的软件著作权3项，软件产品2项。取得了“2.45GHz远距离有源射频识别系统”企业产品标准，并通过了ISO9001：2008质量管理体系认证。二、企业资质及荣誉1.本企业通过ISO9001:2008质量管理体系认证证书2.本企业在2008年获得科技部中小企业创新基金3.本企业获得的荣誉： 2009年度最有影响力的新锐企业荣誉称号2010年中国物联网优秀应用示范项目奖”2010年中国RFID优秀应用成果奖2010年中国RFID市场开拓奖 2010年中国最有影响力的有源RFID企业4. 本企业读写器和电子标签均具有专利 本企业软件均已经获得软件著作权三、系统背景及实施意义近年来，随着我国农业科技的发展，蔬菜大棚技术得到了广泛的普及应用，温室大棚数量日渐增多。对于这些蔬菜大棚来说，其自身作物的生长环境，如温湿度、光照、CO2、土壤温湿度等等，都需要进行检测调控，以保持作物生长在最优的环境中。对这些生长因素的进行实时、精确的检测调节是实现大棚蔬菜生产优质、高产的重要环节。但如何对蔬菜大棚进行有效的检测调控管理，目前国内大多为人工进行，需要投入大量的人力、物力和财力，而且效率不高。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的控制措施就显现出很大的局限性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有环境自动检测控制系统，以控制蔬菜大棚生长环境，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。上海昱瑾开发提供的蔬菜温室大棚环境实时监控系统是专为蔬菜种植温室研制的智能监控系统，能够自动监控大棚室内温湿度，土壤温湿度，光照、CO2等。本方案结合了蔬菜栽培温室的特点，采用专用的传感器，及时有效获取大棚内作物生长环境要素的相关参数。利用这套系统，大棚内的管理人员，可以实时了解到大棚内各种环境参数的变化，并据此在农科站技术人员的指导下进行相应的处理。对于农科站的技术人员而言，也能够及时的获取多个大棚内的环境参数，并以此进行技术指导，实现了高效及时的大棚管理四、系统组成、工作原理及方案介绍在蔬菜大棚里安放昱瑾公司生产的温湿度传感电子标签、光照传感电子标签、二氧化碳传感电子标签及相应的读卡设备。标签会将采集到的数据信息，如蔬菜大棚里的温度湿度等，通过无线方式不停地向外发送信息，这样安装在附近的读卡器就能接收到这些信息，并把将接收到的的信息传到管理中心的主机。如果温室当前的温湿度不利于蔬菜生长，主机就会按照使用人员指定的方式输出多种报警来提醒大棚管理员做出相应的操作，从而实现塑料大棚蔬菜的智能化管理。监控系统安装后，操作人员可根据传感器实时监控数据对大棚内部采暖、通风、CO2发生器等设备进行操作，有效解决了现代化智能连动温室运行费用高，耗能大等缺点。配合视频监控系统，能更直观形象的了解到作物的生长环境和生长情况。监测系统还可根据蔬菜生长条件设置警报值，当温湿度异常时进行报警，提醒工作人员注意。同时本系统可以自动调控各种传感参数。也可以人工调控各种参数。我们可以在控制器附近安装一个切换开关，可以在人工和自动控制之间进行切换。本套系统防水防尘，可以长时间运行于温室等高温高湿环境。并采用无线传输技术，保证在温室这样的多钢结构建筑中信号的稳定传输。数据采集工作原理如下图所示系统工作示意图该蔬菜大棚监控系统含数据采集系统、视频监控、操作控制系统、管理系统四个部分： 数据采集系统：由读卡器和相关采集数据的标签构成，现场空气土壤的温湿度、棚内二氧化碳、光照等相关数据由相关标签进行数据采集，同时读卡器会及时采集标签上的数据以便实时上传到机房控制中心。 视频监控系统：主要由球机或摄像机和网络视频服务器构成，由网络视频服务器及时处理视频信息并上传到机房控制中心显示棚内作物生长的实时画面 。 操作控制系统：主要有一专用操作控制箱，里面含一控制板。在机房控制中心，利用它可对大棚内部的相关通风、供水、给养等设备进行远距离操控。 管理系统：主要由一台专用管理服务器和一个大屏幕组成，服务器是整个系统的指挥控制中心，所有现场数据均汇总到服务器上，同时，可通过服务器下发命令。大屏幕事配合现场视频系统，以便更清晰明朗的显示现场作物的生长情况。系统网络拓扑图1.为实现管理的实时、高效和可靠，系统采用包括前端监控、中间通讯层、后台调度监控的三层体系架构。前端监控采用C/S架构，后台监控则是利用B/S架构。2、通过INTENET连接，在网络许可的范围内，可以实现随时随地查看控制现场情况五、系统功能监控中心c/s软件功能1. 系统登录功能 用户名和密码 2. 实时显示各种参数可以实时显示现场蔬菜大棚的 各种传感参数 大棚温湿度 大棚土壤温湿度 光照 CO2 视频 其它传感信息3. 可以查询上述参数4. 可以excel表格导出上述信息 可以打印5. 可以生成各种报表6. 可以设置各种参数读卡器对应哪个大棚 控制器对应哪个大棚 标签对应的哪个大棚的哪个传感参数 支持excel表格的导入 导出功能7. 可以将采集的数据进行备份和还原8. 可以根据采集的传感信息对指定的控制器进行控制比如 制冷 开关天窗 打开关闭鼓风机 控制其它操作等监控中心 b/s软件功能9. 系统登录功能 用户名和密码 10. 实时显示各种参数可以实时显示现场蔬菜大棚的 各种传感参数 大棚温湿度 大棚土壤温湿度 光照 CO2 视频 其它传感信息11. 可以查询上述参数12. 可以excel表格导出上述信息 可以打印13. 可以生成各种报表14. 可以设置各种参数读卡器对应哪个大棚 控制器对应哪个大棚 标签对应的哪个大棚的哪个传感参数 支持excel表格的导入 导出功能15. 可以将采集的数据进行备份和还原16. 可以根据采集的传感信息对指定的控制器进行控制比如 制冷 开关天窗 打开关闭鼓风机 控制其它操作17. 支持在任何一台能上网的电脑或者手机上 都能查看现场的各种传感参数 能控制现场的控制器功能18.支持将这些信息显示到电视墙的功能。现场c/s 软件功能1. 用户名登陆2. 可以和监控中心建立联系3. 实时显示各种参数可以实时显示现场蔬菜大棚的 各种传感参数 大棚温湿度 大棚土壤温湿度 光照 CO2 视频 其它传感信息4. 可以查询上述参数5. 可以excel表格导出上述信息 可以打印6. 可以生成各种报表7. 可以设置各种参数读卡器对应哪个大棚 控制器对应哪个大棚 标签对应的哪个大棚的哪个传感参数 支持excel表格的导入 导出功能可以手动录入一些临时采集的信息，并将这些信息传给监控中心，支持将这些信息显示到LED显示屏的功能六、系统硬件设备介绍数据采集部分1.M5000读卡器1.1.电气特征参数规格电 源+9V到+12V DC（MAX 1000mA）通信接口RS485接口 波特率：2400-38400，通讯检错CRC16循环冗余校验可靠性MTBF70000小时工作寿命15年1.2.微波链路特性参数规格信号调制方式GFSK频率2.4 - 2.45 GHz接收灵敏度-93dBm(可用发命令的方式进行调整)天线极化垂直读写区域 全向范围微波通讯距离50m微波通讯检错CRC16循环冗余校验通讯加密面谈位误码率/B.E.R10-71.3.物理特征外壳材料铸铝读写器类型只读/读写功能外型263*256*83mm 重量1.5kg 颜色灰色防护等级IP34安装方式支架安装 或者悬挂1.4.工作环境1） 工作温度：-40 +802） 工作湿度：小于853） 存储温度：-40 +804） 震动：102000Hz，15g 三个轴5） 自由跌落：1000mm混凝地面，每个面2次； 6） 抗电磁干扰：10V/m 0.11000MHz AM调幅电磁波1.5产品特点 防冲突性: 先进的防碰撞技术，可同时识别100个/秒以上标识。 高速度: 最高识别速度可达200公里/小时。 安全性: 加密算法与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解。 方向性: 可实现有方向性和无方向性的识别。 高可靠: -40-85，防冲击。 成本性: 全部采用0.18uM的芯片，成本更低。 传输性: 低频和高频均是全球开放微波频段，无须申请和付费。 高抗干扰性: 对现场各种干扰源无特殊要求。2.传感型电子标签2.1.电气特征电 源 +9V到+12V DC（MAX 1000mA）工作频率5分钟采集一次温湿度 3次/秒 每次连发10次 可以存储记录2.2.微波链路特性信号调制方式GFSK通讯速率双向1024Kbit/s工作频率2.45GHz最大输出功率0dbm最大通讯距离50米位误码率10-92.3.物理特征外壳材料高温改性ABS塑料标签类型只读型/读写型外型1326750 mm重量100克颜色默认黑丝 多种颜色防护等级IP34安装方式悬挂、粘贴物体表面2.4.工作环境7） 工作温度：-40 +808） 工作湿度：小于859） 存储温度：-40 +8010） 震动：102000Hz，15g 三个轴11） 自由跌落：1000mm混凝地面，每个面2次； 12） 抗电磁干扰：10V/m 0.11000MHz AM调幅电磁波2.5工作原理广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会IEC的定义为“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。“物理量”经过“传感器”转换成可测量的模拟电信号后，还要进行复杂的后期加工处理，包括：滤波、放大、数字化、规范化、存储、转发等，最后进入后台处理系统。苏州木兰电子将“有源主动式RFID技术“与“传感技术”相结合，诞生了具有划时代意义的全新产品 - “木兰传感标签”系列。这一系列产品的共同特点是在传统主动式有源标签的功能平台之上，增加各种“传感器”，实现“传感” 、“识别” 、“无线传输”等功能于一体，从而极大拓展了传统RFID技术的应用领域。2.6.量测特性空气温湿度传感标签和土壤温湿度传感标签参数一样，只是传感器方式不同。2.6.1、温湿度量测特性测温范围-40+123.8测温精度1测湿范围0-100%RH测湿精度4.5%RH2.6.2、CO2量测特性测温范围05000ppm分辨率5ppm（02000ppm） 10ppm（05000ppm）精确度50ppm重复性30ppm响应时间小于30s预热时间3分钟2.6.3、光照量测特性控制部分3.控制器 3.1.电气特征参数规格电 源+9V到+12V DC（MAX 1000mA）通信接口RS485接口 波特率：2400-38400，通讯检错CRC16循环冗余校验5路485信 可以连接电脑 读卡器 LED显示屏等信号可靠性MTBF70000小时工作寿命15年输入参数干触点信号输入 支持6路信号输入输出参数继电器信号输出 8路输出韦根信号输入同时支持4路韦根信号输入显示接口预留LED数码管显示 LCD数码管显示3.2.物理特征外壳材料铸铝外型长方形 300*250*80mm重量3kg 颜色黑色安装方式桌面放置 悬挂 室内使用 室外需要加防护措施3.3.工作环境工作温度：-20 +80工作湿度：小于85存储温度：-40 +803.4应用领域门禁，停车场，系统集成，嵌入式控制系统等视频采集部分视频服务器 DS-6101HF-IP是海康威视基于TI平台开发的视频服务器，采用Linux操作系统，Davinci处理器，运行稳定可靠。采用标准H.264压缩算法，支持多种分辨率实时编码，支持多种网络协议，可以应用于多种不同领域的安防防范。 所有通道支持4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF实时编码 采用10/100Mbps自适应以太网口，支持TCP、UDP、RTP等多种网络协议；典型应用球机 8寸红外智能球型云台(含27倍一体化摄像机)型号：VNA-7008P红外智能球型云台集云台控制、摄像机控制、内置红外灯控制于一体，可使用户在完全无光的环境下，也能得到清晰的监控图像，实现真正的日夜监控。采用当今先进的设计工艺，机械设计精巧简单，可任意定位及连续追踪扫描，实现真正意义上的全方位、无盲点的智能监控；可靠性高，可长期稳定运行，无需维护。自动识别PELCO-D/PELCO-P协议，支持多种流行的控制系统平台，可自动识别多种主流摄像机；使客户无需再进行协议的选择，方便客户的使用。此产品具有一些高速球才有的功能，如比例降速功能、自动翻转功能、看守位功能、花样扫描功能、上电动作指定等。其他的一些功能如巡航轨迹、水平限扫、360度水平扫描等功能，该球机同样具备。有了这些功能，使操作者在使用过程中，会非常方便的实现监控意图，真正体现出智能监控的便利性。红外智能球型云台的种种特性使之适用于各行各业的监控系统。如电力系统、电信部门、银行保安、厂矿企业、智能小区大厦、超市商场、城市道路监控、机场、车站等监控场合。二、产品特点： 采用步进电机驱动，微电脑精确控制，每步精密细分设计，运行平稳可靠 自动识别多种主流摄像机，自动识别PELCO-D/PELCO-P协议 256位地址编码，4种波特率选择 采用精密导电环结构，实现360度连续旋转，无监视盲区 两种360度水平线扫模式，两种可编程水平限扫模式，一条花样扫描轨迹 可编程水平限扫模式的起点、终点停留时间可调 如设备意外断电，上电后自动运行断电前状态 有比例降速功能、自动翻转功能、看守位功能等 128个预置点，6条巡航轨迹，每条轨迹可单独删除，预置点停留时间可调 专利创新的结构设计，球罩与机芯一起旋转. 红外灯随云台一起上下、左右旋转，充分利用光源，使摄像机视野一直清晰 独特设计的摄像机、红外灯分仓隔光系统，夜间没有任何反光现象 封闭球罩上摄像通道以外区域，使摄像更隐蔽 选择摄像机范围广，可使用一体化摄像机或摄像机加可变倍镜头方式 安装使用简便，与普通球型云台安装使用方式一样 采用台湾鼎元原装芯片红外灯管，优化线路板散热方案，避免局部过热 恒流恒压电路设计，保证红外灯能长时间、长寿命工作 红外灯板风冷循环系统，夹层散热；开启红外灯，风冷系统即时开始工作 亚克力光学球罩，透光性好，无变形可以选择LG，SONY，三 星，日 立一体化摄像机。四、主要技术指标： 项 目指 标云 台 类 型8寸水平旋转范围360无限位水平旋转速度0.5/S -12/S垂直旋转范围90（180自动翻转）垂直旋转速度0.5/S -6/S通 讯 方 式RS485预 置 点 数128个巡 航 轨 迹6条默认巡航轨迹，1条花样扫描轨迹水平扫描轨迹2条360水平扫描轨迹，2条水平限扫轨迹通 讯 波特率1200/2400/4800/9600 BPS摄像机镜头内置22倍光学变倍，镜头(3.985.8mm),最低照度0Lux(IR ON)红外灯内置10MM 48颗红外灯，红外距离80米输 入 电 压DC 12V输 入 功 率云台：10W，加热/风扇功率：15W红外灯板功率15W工 作 温 度室内型：0-49 室外型：-25-49温 控 范 围加热器（选定）： 55 ON 105 OFF信 噪 比50dB视 频 输 出复合讯号1.0Vp-p/75材 料上罩：阻燃ABS 或 铝 光学透明罩：亚克力最大 摄像机加镜头 尺寸1706570 mm云台 重量 （不含支架）3Kg五摄像机参数型号27倍一体化彩转黑摄像机 成像元件1/4Exview HAD CCD镜头27倍光学变焦 F =1.6 f=3.25mm87.5mm水