基于物联网的农业温室环境远程监测系统介绍

基于M2M平台的农业温室环境远程监测系统中国科学院沈阳自动化所2011/10/20提纲一、需求分析二、温室助手介绍三、温室助手使用四、项目实施及报价五、结束语1、近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。2、传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。3、温室环境监控领域来讲，由于各种温室在地域上分散分布，要总揽现场环境信息和作物生长状况，或要实现对分散在各地的温室进行状态监控，没有一个远程环境监控系统是很困难的。4、针对目前大棚发展的趋势，提出了一种大棚智能监控系统的设计。根据大棚智能监控的特殊性，需要传输大棚现场参数给管理者，并把管理者的命令下发到现场执行设备，同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。一、需求分析1、农业温室环境远程监测系统——温室助手

基于M2M协议的农业温室环境远程监测系统——温室助手主要用于农业温室大棚，楼宇监控，环境检测等无人职守场合。采用自组网的方式组成网络，移动通信网关（MDTU）负责管理整个网络的管理和收据收集工作，并通过GPRS方式将数据传递到服务器监控软件，无线温湿度采集节点（WSN-TH）采用温湿度传感器采集环境数据。网关采用220V主供电方式；节点采用电池供电，采用休眠方式降低自身能耗。根据实际需要整个网络可扩展至2级深度。同时，移动通信网关具有多种模拟量和数字量传感器接口，可扩展诸如光照、CO2浓度等传感器，以适应不同的农艺环境测量需求。二、农业温室环境远程监测系统TD/GPRS/GSM温室大棚智能化监管服务平台无线DDN通道用户手机监控及告警Internet设备实时监测及异常告警子系统授权用户WEB监控系统专家远程诊断子系统平台运营管理系统2、农业温室大棚智能化监管服务平台架构大棚监测子系统MDTU(移动通信网关)二、农业温室环境远程监测系统WSN-TH(无线温湿度采集节点)3、温室助手-WGA2000组成及特点

系统组成：

MDTU(移动通信网关)WSN-TH(无线温湿度采集节点);M-VIEW监控软件。

系统特点：良好的实时响应与处理能力、适用于远程仪器设备控制；覆盖范围广、数据传输速率高、系统传输容量大、通信费用低；无线覆盖，安装调试简单，建设周期短、建设成本低。二、温室助手——WGA20004、MDTU(移动通信网关)集成1路温湿度传感器；用户程序：512K字节；用户数据：96k字节；支持GPRS通信；支持WSN通信，与WSN-TH组网；支持M2M协议，支持远程设备监控；可有线扩展光照、CO2传感器；内嵌高级控制算法，满足先进控制需求。

二、温室助手——WGA2000MDTU5、WSN-TH(无线温湿度采集节点

)温湿度信号数据采集；电池供电，可工作6个月以上；433MHz无线数据通信空中接口；超强低功耗设计；棚内均采用无线传感器网络；节省布线，降低成本；灵活布局，无处不在。二、温室助手——WGA2000WSN-TH6、系统选配传感器光照度传感器（LIT-G） 本产品采用较高灵敏度的硅蓝光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽，使用方便，便于安装，传输距离远等特点。CO2浓度传感器（NDIR-C） 本产品应用NDIR技术测量空气中的CO2浓度，可广泛应用于智能温室、楼宇监控、通风系统等，具有更低的功耗，信号输出更加稳定，并且嵌入了自动校准模式，确保长期工作稳定性和精确度。二、温室助手——WGA20001、熟悉温室助手三、温室助手使用MDTU(移动通信网关)WSN-TH(温湿度节点)温室助手正视图及功能结构图①GPRS天线②液晶显示屏③⑦470MHz天线④电源适配器⑤装配孔⑥⑧温湿度传感器2、设备使用前准备（1）网关安装SIM卡，外部上电即可（2）节点安装电池，按下启动开关三、温室助手使用

3、网关屏幕文字提示说明三、温室助手使用

阶段文字提示说明开机自检过程系统自检开始网关自检功能部件，用户可根据提示信息判断网关各部分是否存在异常情况温湿度传感器正常（故障）表明网关自带温湿度传感器状态GPRS通信模块正常（故障）表明网关GPRS模块状态SIM卡正常（故障）表明网关SIM卡状态无线通信模块正常（故障）表明网关无线通信模块的状态；系统自检结束网关自检后进入正常工作状态；正常工作过程系统初始化中网关开始连接后台服务器与服务器连接成功（失败）表明网关是否与后台服务器建立连接本地位置（温度，湿度）网关自带温湿度传感器测量数据节点位置（温度，湿度）节点所在位置的温湿度测量数据本机地址：XXXX区别于其它网关节点的唯一地址标识节点数目：X本网关所能容纳的最大节点数量GPRS通信良好（断开）表明当前网关与后台服务器的连接情况信号强度好（中，弱）表明网关所处位置的移动信号强度中国移动助力新农村信息化建设宣传语4、设备安装三、温室助手使用

标准配置的移动温室环境监测终端系统由网关和一个节点组成，二者之间通过470MHz无线方式通讯，可靠通讯距离在100米左右。推荐安装方式如下：网关与节点置于温室内欲测量位置，例如大棚全长60m，可将网关与节点分别置于20m和40m处，悬挂于骨架或横拉的铁丝绳上，距地面高度均大于1.7米。网关左右各有一个安装孔，使用铁丝，绳等绑牢后悬挂于适当位置；节点上方（有黑色天线的一端为上）有两个安装孔，可使用铁丝，绳等悬挂于适当位置。考虑到温湿度数据的准确性，安装位置应避免阳光直射。5、故障分析三、温室助手使用

序号故障现象故障原因解决方法1网关无法开机或开机后无反应电源适配器坏未接通交流电源液晶屏损坏确认接通220V交流电源检查电源适配器是否完好如果开机后听到蜂鸣器响但液晶屏无显示，联系售后服务更换新的液晶屏2提示温湿度传感器故障网关传感器、节点传感器接触不良或损坏将保护传感器的塑料帽取下后，重新插拔传感器接头联系售后服务更换新的传感器3提示GPRS通信模块故障GPRS模块未正常工作断电后等待10秒钟以上重新上电重复操作三次后仍提示故障，设备损坏，联系售后服务4提示SIM卡故障SIM卡安装不正确或未安装SIM卡损坏断电后打开网关锁紧螺丝，重新安装SIM卡并保证良好接触联系客户经理更换新的SIM卡5提示无线通信模块故障无线通信模块接触不良无线模块损坏断电后打开网关锁紧螺丝，重新插拔无线模块，并保证模块与天线的可靠连接经上步后仍提示故障，设备损坏，联系售后服务5、故障分析——续三、温室助手使用

序号故障现象故障原因解决方法6提示连接服务器失败或APN连接失败SIM卡未开通正确的业务欠费联系移动客户经理，确保SIM卡开通正确的业务并无欠费联系移动客户经理，了解后台服务器当前的运行状态7提示GPRS通信断开网络信号不好SIM卡故障后台服务器故障断电一段时间后再次上电观察在确保自检中GPRS模块和SIM卡都正常的前提下，联系客户经理询问原因8提示节点通信故障网关与节点间未正常无线通信检查节点电池是否正确安装检查节点开关是否按下检查二者的棒状天线是否旋紧尝试缩短二者的距离9提示电池电量低节点电池电量不足为节点更换新的电池，最好为高质量碱性电池目前，该监控系统已在辽宁省的大连、鞍山、盘锦、本溪、阜新、朝阳等地市建立应用示范棚，极大地提高了我辽宁地区的农业信息化水平。四、项目实施及报价1、项目实施四、项目实施及报价四、项目实施及报价2、报价序号类型设备配置设备名称型号单价数量价格全套合计基本型标准棚

(100米长)监控主机MDTU（自带一路温湿度）7001700900温湿度传感器WSN-TH2001200

选配件在基本配置上可选增加一个温湿度传感器WSN-TH2001200

在基本配置上可选增加一个CO2传感器NDIR-C8001800

在基本配置上可选增加一个光照传感器LIT-G6001600

设备安装服务承诺及费用存话费赠终端，免安装售后及维保承诺及费用免费保修期26个月，邮递送修四、项目实施及报价中科院沈自所：

融合M2M技术、信息技术