物联网温室大棚智能化系统与解决方案

1、物联网温室大棚智能化系统解决方案目录1、设计原则 32、设计依据 33、系统简介 43、系统架构 54、系统组成 64.1结构图 64.2 现场的监测设备： 74.3 智慧大棚系统结构： 74.4 智慧农业大棚系统介绍 8441温度控制系统 84.4.2 通风控制系统 84.4.3光照控制系统 94.4.4 水分控制系统 94.4.5湿度控制系统 104.4.6视频监控系统 104.5 控制系统平台： 104.6 应用软件平台： 114.7 视频监控系统： 114.8 农业溯源系统 124.91种植环节： 124.9.2 物流环节： 124.9.3 其他： 124.9 室外气象观测站 135、

2、系统特点 145.1 预测性： 145.2 强大的扩展功能： 145.3 完善的资料处理功能： 145.4 远程监控功能： 145.5 数据联网功能： 146、项目定位 147、控制逻辑 167.1 温度控制 167.1.1控制要素： 167.1.2控制设备： 167.1.3控制方式： 167.2 降温控制过程： 167.2.1在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值 167.2.2温度超过设定上限时 167.3 增温控制过程： 167.4 空气湿度控制 165.4.1控制要素： 165.4.2控制设备： 175.4.3 控制方式： 177.5 增湿控制过程： 175.5.1在软件可设定湿度默

3、认正常的上下限的值； 175.5.2湿度低于设定下限时： 177.6 除湿控制过程： 177.61在软件可设定湿度默认正常的上下限的值； 17762湿度高于设定上限时： 17&设备参数 178.1 温室采集控制器 178.1.1处理器： 178.1.2存储功能： 188.1.3传感器通道： 188.1.4供电显示： 188.1.5通讯功能： 188.1.6远程升级 188.2 温室动力控制柜 188.3 联动控制器 199、系统结构图 2010、温室监控软件 2011、设备配置与选型 2311.1 气象观测站要素配置表 2311.2 温室环境采集配置表 2411.3 温室联动控制配置表 251

4、1.4 视频监控配置表 2512、系统安装调试方案 2612.1工程安排和主要内容 2613、质保与售后服务 2613.1免费质保期 2613.2质保期满后的维修费用 2713.3培训服务 27附件：其他示范项目工程图 271设计原则从需求情况分析本系统，制订设计原则，以指导我们的方案设计：(1) 先进性原则采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内 的技术领先性。(2) 开放性原则方案的设计及选型遵从国际标准及工业标准，使项目具有高度的开放性和所提供 设备在 技术上的兼容性。(3) 可扩展性原则项目设计在充分考虑当前情况的同时，必须考虑到今后较长时期内业务发展的需

5、 要，留 有充分的升级和扩充的可能性。(4) 可靠性原则项目的设计必须贯彻可靠性原则，使系统具有很高的可用性。(5) 经济适用性原则在考虑必要的扩展性原则下，使用功能适度的软硬件产品。2、设计依据(GB/T18622-2002)温室结构设计荷载(NYJ/T 06-2005 )连栋温室建设标准(NYJ/T 07-2005 )日光温室建设标准(JB/T 10286-2001 )日光温室结构标准(JB/T102882001)连栋温室结构标准(NY/T 1420-2007 )温室工程质量验收通则(NY/T1145-2006)温室地基基础设计、施工与验收技术规范3、系统简介结合最先进的网络通信、自动控制

6、、物联网及软件技术，专注为农业温室、农 业环境控制、气象观测而开发生产的环境自动监测控制系统。本系统可以模拟基本的 生态环境因子，如温度、湿度、光照、气压、太阳紫外线、土壤温湿度、C02浓度等,以适应不同植物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测 量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构， 控制卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境， 达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。该系统的使用，可以使温室运 行于经济节能状态，实现温室的无人值守自动化运行，降低温室能耗和运行成本，可 以为植物提供一个理想的生

7、长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、 改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用，实现温室大棚集约化、网络化远 程管理。同时，该系统还可以通过手机、PDA计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设 施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件，帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。3、系统架构感知层，对园区的的各种信息进行全面的采集与监测传输层，通过光纤，以太网，无线的传输方式对信息进行传输与汇集应用层，对信息进行处理，智能决策，信息发布，并对园

8、区温室设备进行控 制。农业生产管理粟统手机app农卵物朕拠云平台4、系统组成4.1结构图IT网 网也项冃I咧金齐幹讨纣匐直曰 u-TTTl 室数据信*畜彳荧块育线数扌居徒输/ 兀线数扌居1专孚畲（CPRS.3工二罡橐務驢 工壷養亿酸 工土霜荐醤， 严塑養鬱 工HH筵褸窶岂朗控制日动 谨JH 悭制I刍动 i&PB 控制 X 乗统谨珂遍阳系统结构图4.2 现场的监测设备:包括温度监测、湿度监测、土壤水分监测、 C02浓度等监测设备。这些 装置相当于整个控制系统的眼睛，实时监测大棚的状况，以便实施控制。产曲心安iirss.故挙特戒气倉哎苗託大vWC. QI Vsi)me4.3 智慧大棚系统结构:如各

9、湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温，补 光，CO2发 生装置，照明控制装置等执行机构。这些装置相当于整个控制系统的手， 自动控制系统的指令通过这些设备得到执行，以达到远程或本地自动控制 目标。精准农业控制系统视频监控模块温霧制模块.光照控制模块水份控制模块湿度控制摸块4.4 智慧农业大棚系统介绍因为自动控制系统不能识别各种电信号，必须转换成标准的数字信号才 能为计算机所识别，同样计算机发出的也是标准的数字信号。 这些设备如 同人的神经系统，把各个信号传递到大脑，并把控制信号传递到各执行机 构。4.4.1温度控制系统降温功能：夏季采用自然和强制通风降温的方式进行降温。由控制器 根据目标

10、温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算。首先开启顶开窗系统进行自然通风调整温室内的温度，经过时间判断后，如果温度值还不能降低，再开启侧窗系统。如自然通风不能降低温室内的温度值， 则由电脑关闭自然通风，采用强制通风的方式来控制室内温度。 如果温度 还下不来，则开启湿帘水泵，如温度还降不下来，则计算机会开启温度过 高报警，提示用户需增加降温设备。自动升温功能：冬季采用暖气加温的方式，由控制器根据目标温度与 实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算， 通过调节暖气恒温阀的 开合度来控制室内温度。温度控制范围及精度分别为35-40 C, 士 1C。4.4.2通风控制系统由室内传感器采集室内

11、部的上，中，下三部温度值来进行模糊计算出 室内的温差值，如果温差值过大，则自动开启循环风机。同时采集室内的 湿度值，如果湿度值偏差过大，也自动开启循环风机，以平衡室内的湿度 偏差值。还可以根据二氧化碳浓度选择开启或者关闭循环风机。新风换气机可由电脑操作人员通过控制进行人工操作，也可以进行 定时通风来达到通风换气的目的。443光照控制系统遮光控制功能：在光照较高时，计算机通过室外气象站系统采集的高 灵敏度光照值，与计算机设定的控制目标进行对比，如高于计算机设定目 标值，则自动展开外拉幕，进行遮光。如低于计算机设定目标值，则自动 收拢外拉幕。也可以由控制器定时进行遮阳，或者由工作人员通过控制器 操

12、作。补光控制功能：计算机通过室内数据采集器传回来的高灵敏度的光照 值，与设定目标值进行对比，如高于设定目标值，则自动关闭补光灯。如 低于设定目标值，则自动打开补光灯。同时，内部有一个光照累积时间的 设置值，如累积时间不够的话，则补光灯会在选定时间打开补光灯， 进行 补光。可通过30组定时器，来设置不同时间，开启补光灯，开多长时间。4.4.4水分控制系统自动控制：计算机内部有一套根据土壤湿度传感器采集的值， 与设定 目标值进行对比，如高于设定目标值，则自动关闭灌溉阀门。如低于设定 目标值，则自动打开灌溉阀门。定时控制：轮灌方式，可设定在某个时间段，进行灌溉的方式，可每 个小时，灌溉一次，同时也可

13、设定灌溉的次数。有效的保护了水泵，同时 也使土壤更好的吸收水分。445湿度控制系统自动控制：计算机内部有一套根据室内湿度传感器的值， 与设定目标 值进行对比，如高于设定目标值，则自动关闭喷雾阀门。如低于设定目标 值，则自动打开喷雾阀门，将其湿度调整到最佳状态。定时控制：轮灌方式，可设定在某个时间段，进行喷灌的方式，可每 个小时喷灌一次，同时也可设定喷灌的次数。有效的保护了水泵，同时也 使土壤更好的吸收水分。4.4.6视频监控系统该功能模块可用于探测农作物的生长情况， 病虫害情况，并可以监管 其他环境调控设备是否在正常执行命令等。其他控制模块该系统设计了多个节点，以便随时可以添加所需的传感器和调

14、控设备，从 而完成多种功能融合。4.5控制系统平台：主机实施各种控制方案，并依据不同的环境、作物、生长期实施不同的 控制方案。是这个控制系统的核心，相当于大脑。週迅说豪TRX F=!曲和也E：担网醉-。门鼻廉揑利E*.WS - m 莊咼SI屯喷】 事萍忻疤申早 L%oas锤聒”.事:问U（时甘:iSJ=ffl丟i丘方时&壬日间曙时扯aJEFltflfflU!时城竺问.时总SWJTJS DEB):无口龙周E i ;G.HlUimia ；J1 可寸JEJKLLBSftEkCJELMi !T夕卜回恥T内迴1日1 i环E机 si FFFltfll .acrK*.i 鼻-Cffl ui b环补嗣 caz

15、EM Si二騒比tJ- 02(+厘科i+ 审澤 i+ :申 i+ 鼻内叵申 1+ W i 环 E VI i+ .anrs*.i (+-Cffll+ 补)wr i+ 鼻 em4.6 应用软件平台：通过应用软件平台可将空气环境监测感知设备、光照信息感知设备、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，达到 自动控制：湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温，补光或者 现场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。4.7 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

16、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 In ternet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。4.8 农业溯源系统4.91种植环节：通过扫描二维码，可获取农产品的种植环节信息（浇水、 施肥、产品种植人、种植地、品种、生产管理等）4.9.2物流环节：通过扫描二维码，可获取经销商信息，物流公司信息、 物流过程相关信息（入库时间、运输时间、出库时间等）检验报告信息：通过扫描二维码，可获取质量检

17、验报告信息4.9.3其他：通过扫描二维码，可获取基地信息、产品信息等4.9 室外气象观测站用于对风向、风速、雨量、气温、相对湿度、气压、太阳辐射、土壤 温度、土壤湿度等九个气象要素进行全天候现场监测。将气象环境数据传输到中心计算机气象数据库中， 用于统计分析和处 理。5、系统特点5.1 预测性：通过对气候参数的分析，可以预测控制设备的运行情况，提高设备 的利用率，降低能耗。5.2 强大的扩展功能：通过选用不同的外围设备，可以控制温室环境及灌溉、施肥、湿 帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等。5.3 完善的资料处理功能：通过中央控制软件，可以不间断地记录各种传感器的信息以及各 种控制

18、设备的动作记录等。5.4 远程监控功能：即使工作人员不在现场，也可以通过远程，手机、PDA计算机等信息终端监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。5.5 数据联网功能：本系统利用成熟的网络技术，自主研发的多线程tcp ip协议控制逻辑，组网方便，传输/控制实时高效。6、项目定位6.1本项目定位为智能大棚，总面积5000平方米，为单层多个建筑。6.2本建筑动力电源主要有湿帘风机、湿帘泵、外遮阳电机、内保 温电机、电动窗、补光灯、喷淋、滴灌等。6.3 本工程设有智能控制中心，对大棚实现温湿度等的智能控制, 智能控制中心可实现以下功能：631、利用棚内的温、湿度检测数据，可以自动展开或关闭外遮阳

19、布、内保温布；632、利用大棚内的温、湿度检测数据，可自动启动或关闭湿帘供 水泵、轴流风机及侧窗电机；633、 利用大棚内的温、湿度检测数据，自动启动或关闭加湿、喷 雾系统等，自动启动或关闭水暖空调系统；6.3.4、依据大棚内的水温检测系统，可自动启动水温调控系统；（本6.3.5、依据大棚内的光照检测系统，可自动启动或关闭补光系统；6.3.6、利用大棚内的C02检测传感器，自动开启或关闭侧窗及天窗; （本案参考）6.3.7、利用电脑，可在园区机房或远端控制室控制棚内的外遮阳布、 内保温布、天窗、侧窗、湿帘、轴流风机的启动与关闭，亦可实时观测到 上述设备的运行状态，而无需通过繁琐的数据转换来辨识

20、其状态。6.4、视频监控：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。（本案参考）7、控制逻辑7.1 温度控制7.1.1控制要素：温度值7.1.2控制设备：天窗，负压风机，加温电丝7.1.3控制方式：温度传感器控制天窗、负压风机、加温电丝的开启和 关闭状态，共计1个温度传感器，1个天窗电机，1个负压风机电机，1 个加温电丝；7.2 降温控制过程：7.2.1在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值 ；降温时长T1，停止时 长T2可根据实际情况任意设定；7.2.2温度超过设定上限时：则打开天窗，启动负压风机/雾化微喷进行 降温，降温经过T1时间之后，停止T2时间，同时检测温度是否降

21、到上下 限温度的中间值以下，若达到要求，则关闭天窗，关闭负压风机； 若未达到相应的要求，则继续循环此过程，直至达到正常的温度范围值；7.3 增温控制过程：5.3.1在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值；加热时长T1, 停止时长T2可根据实际情况任意设定；5.3.2温度低于设定下限时：则打开加热电丝，增温经过T1时间之 后，停止T2时间，同时检测温度是否升到上下限温度的中间值以上，若 达到要求，则停止加热电丝；（本案参考） 若未达到要求，则继续循环此过程，直至达到正常的温度范围值；7.4 空气湿度控制5.4.1控制要素：大气湿度542控制设备： 湿帘水泵、负压风机543控制方式：大气湿度传感

22、器控制湿帘水泵和负压风机的开启和关 闭状态，共计1个湿度传感器，1个湿帘电机，1个负压风机电机；7.5 增湿控制过程：5.5.1在软件可设定湿度默认正常的上下限的值；雾化微喷增湿的时长 T1、停止增湿时长T2可根据实际情况任意设定；5.5.2湿度低于设定下限时：湿帘水泵开启，往湿帘上浇灌水分，起到增 湿的作用。浇灌T1时长之后、停止T2时长，同时检测湿度是否升到上下 限湿度的中间值以上，若达到要求，则停止增湿；若未达到要求，则继续循环此过程，直至达到正常的湿度范围值；7.6 除湿控制过程：7.61在软件可设定湿度默认正常的上下限的值；负压风机开启时长T1、关闭时长T2可根据实际情况任意设定；7

23、.6.2湿度高于设定上限时：负压风机开启，使大棚内空气流通，起到除 湿的作用。开启T1时长之后、停止T2时长，同时检测湿度是否降到上下 限湿度的中间值以下，若达到要求，贝S负压风机停止； 若未达到要求，则继续循环此过程，直至达到正常的湿度范围值；8设备参数8.1 温室采集控制器8.1.1处理器：内核：ARM 32位 Cortex-M3 CPU系统时钟：高可达72MHz指令执行速度：1.25Dmips/MHz8.1.2存储功能：FLASH存储容量：4M bits （每1小时存储一次，可存储1.6年），同时可扩展至32Mbit.并可扩展本地大容量SD卡存储。8.1.3传感器通道：模拟/计数通道：1

24、6路，可再扩展16路数字I/O通道，用于各种外 接扩展功能.模拟量A/D转换精度：12位频率量采用16位高速计数器进行采集，输入信号频率高达1MH z.8.1.4供电显示：宽电压输入：8V40V显示形式：128 X 64液晶屏，支持时间校准功能8.1.5通讯功能：独有的RJ45通信接口，通信实时，组网方便，8.1.6远程升级支持远程应用程序更新：采集仪程序更改、升级，无需返厂，通过 计算机软件，即可对采集仪进行远程程序更新，支持现场和远程对设备进 行各项参数设置或读取的编程操作8.1.7通讯协议：TCP协议8.2 温室动力控制柜8.3联动控制器9、系统结构图蚀衣 能MP监桂*心甘能于超L” F

25、扌寺逹端监温1I屮川，欝搏总 理 豆土卒勒乎台堤示：此控嗣器工作在手动注料摸式10、温室监控软件温室软件能观测温室环境的实时数据，根据用户设定的上、下限值，实现全自 动控制、手动控制.每个设备的界面如下:控制阀状总控制陶列表:卷腫2 老腫L 灌阚口 灌漑22反转 反转 停止 启动白甫控制柴SZIP列去=142.168.1.12132.168.1.13庚转悴1卜每个设备需要绑定一些继电8.4每种设备都根据其结构体编写界面,器，由具体配置决定。比如温度控制部分：卸变上観u礼度下亀|15磊摩世色|丽 V天宙运fj耐怏Iis种天的间MMK|13勞忡flfkR机间陽时机|话讣聲視帝水泵间陽时长|16井外

26、电苗疑间馬时槪|15分黑202天窗开jama),F6天窗光闻OCT）； ff F启负紈風机JKMh時开启s?fljinh re电勲世EM）： ff F吕*读取配賈温湿度表盘澆度100- 90-=80 d so-I40-I10-i要素值表示框玮吿1爭-O丄树形控件I I L夕卜建丸弓 内邂PH 轴平応机-田 mlil-s-Iil-Ii-li-;甲田-由曲rL叶建m 内理pn 阳环用机朴比灯82挎聞继电器状态M*0空闲已开启已芙闭设备参数配置（结合通用版的设备结构体，图仅供参考）外遽阳黄闭cmh暉开启 关闭 皀 11、设备配置与选型11.1 气象观测站要素配置表气象要素气象参数环境温度通 道数：1

27、路测量范围：-5080C测量精度：士 0.2 C分辩率:0.1 C1通道数:1路测量范围：0100%环境湿度测量精度：士 2%RH分 辩 率:0.1%RH通道数：1路测量范围：070米/秒风速测量精度：（0.3 士 0.03V ）米/秒 启动风速：0.3米/秒通道数:1路 测量范围：0360测量精度：士 3风向分辩率:2.5 启动风速：0.3米/秒通道数:1路降水量测量精度：士 0.3mm通道数:1路地 温测量精度：0.1 C通道数:1路地湿测量精度：0.1 C1通道数:1路气压测量精度通道数:1路辐射测量精度测量范围：0999.9mm 分辩率：0.1mm测量范围：-50+80C分辩率：士 0.5 C测量范围：-50+80C分辩率：士 0.5测量范围：5001100 (hpa)测量精度：+/-0.3hpa测量范围：0100mm测量精度：0.1mm11.2温室环境采集配置表环境因子参数室内温度传感as.器室内湿度传感as.器通道数：1路 测量精度：士 0.2 C通道数:1路 测量精度：士 2%RH测量范围：-5080C分辩率:0.1 C测量范围：0100%分辩率:0.1%RH室内光照度传感器