智能農業溫室環境監測方案
發布于:2020-11-02



 

系統拓撲圖:


 

現狀分析

目前,我國發展和應用較多的主要是塑料大棚、日光溫室及連棟溫室,也有少量先進的智能溫室。其中,節能型日光溫室、普通日光溫室和塑料大棚發展最快。日光溫室是一種具有中國特色的一面坡溫室型式,是我國北方地區越冬生產園藝產品的主要溫室型式。日光溫室近10 年來發展十分迅猛,形成了一定的產業規模。全自控現代化溫室自改革開放的20 世紀80 年代初開始逐步引進至今,我國的現代化連棟溫室是在引進和自我開發并進的過程中發展起來的,目前我國已能夠設計生產各種現代化連棟溫室。我國現代化溫室除智能化控制系統外,硬件系統基本達到與國際同步的水平,但品種和栽培管理方面的技術與發達國家還存在著較大的差距。


 

大棚種植在發展中面臨以下問題:

大棚蔬菜種植要求相對較高,不管是土壤的質量程度,還是施肥管理都有高要求,需從科學角度出發。選擇種植的蔬菜土地要平整、精細,在種植前對土地要翻新、施肥、除草等。由于大棚內的溫度與外界具有一定的差異性,施肥需適量,避免過量施肥造成土壤變質。    

大棚蔬菜在種植過程中,由于大棚內密閉,易產生一些有害物質,損害了蔬菜的生長速度。因此,要正確控制棚氣,并合理運用棚氣。在早上大棚內的蔬菜較為缺乏二氧化碳,應適當補充CO2氣肥,促進蔬菜的生長。在午間氣溫較高的時候,適當打開通風口,進行換氣,避免有害氣體傷害蔬菜。選擇種植的大棚蔬菜以喜溫型為主,最佳溫度25℃~ 33℃,生存上最高溫度不能超過44°,最低不能在0°以下。當溫度超過33℃時,要給予降溫處理,可以采用定期開棚通風、換氣孔、噴霧等。當低于0℃時,給予加溫處理,如熱風加溫等。注意控制棚內濕度,避免濕度過大影響蔬菜的生長。因此,需經常通風換氣,改善大棚內的濕度。

解決方案

當今農業溫室大棚都是依靠大量勞動力與農民的種植經驗對溫室大棚的作物進行管理。這種管理存在很大的滯后性,溫室環境在線監測監測系統可以幫助溫室管理者更科學的對大棚進行監控,保證溫室大棚作物始終處于最適合的生長環境中,提高作物產量。

溫室環境在線監測系統也可儀稱之為溫室智能監測系統。系統利用環境數據與作物信息,指導用戶進行正確的栽培管理。

系統可以實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像,通過系統分析,可以自動控制溫室濕簾風機、噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備。同時,系統還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向管理者推送實時監測信息、報警信息,實現溫室大棚信息化、智能化遠程管理,充分發揮物聯網技術在設施農業生產中的作用保證溫室大棚內環境最適宜作物生長實現精細化的管理,為作物的高產、優質、高效、生態、安全創造條件, 幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益并且減少人力勞動。

產品介紹

溫室大棚一般濕度環境較大,一早一晚會出現凝露現象,而凝露現象直接影響了設備使用壽命,所以在溫室大棚高濕環境下,采集終端做防凝露處理非常有必要的,針對農業環境監測測點做了一系列防水防凝露處理,保障了采集終端在農業大棚高濕環境下的使用壽命不受環境影響。

 


 

 農業大棚監控系統主要由中心主控系統(服務器、管理平臺)、智能管理主機、空氣溫濕度傳感器 、土壤溫濕度傳感器 、光照強度傳感器 、二氧化碳濃度傳感器 、控制器、電磁閥、水泵、排風扇加熱器,視頻攝像頭,視頻疊加器,LED大屏等設備所組成。

系統采用基于物聯網技術通過網絡將溫室內節點所采集到溫室大棚中的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等參數,到控制中心,控制中心通過我司通信服務器發送溫度、濕度、光照等參數數值發送到用戶現場PLC模組,控制相應設備以調節大棚中相關環境參數,從而實現對溫室大棚的遠程測量與控制,操作人員可坐在控制室里,對溫室采集上來的現場數據進行綜合分析,利用自動方式,足不出戶的對整個棚區進行智能的加水、補光、排風等操作,且可以在手機端,電腦端通過視頻實時查看當前控制系統運行狀態是否正常。同時還可以利用數據查詢系統和打印系統,隨時記錄、查詢、打印整個棚區的狀態信息。

1,智能管理主機


 

n 具有1ModBus-RTU主站接口可接入所有標準類型的485變送器例如:溫濕度、二氧化碳、土壤水分、光照強度等變送器。

n 1RJ45網口,可將監測數據上傳至遠端監控軟件平臺。

n 1路多功能GPRS通信接口,只需插入一張手機卡便可將數據上傳至遠端監控軟件平臺。

n 強大的脫機短信報警功能,報警內容可自定義(功能選配)。

n 具有1ModBus-RTU從站接口,可外接用戶自己的監控主機、PLC、組態屏或組態軟件。

n 大屏中文液晶顯示,界面簡潔友好。

n 內置數據存儲,可存儲52萬條記錄,且存儲數據可實現二次續傳。

n 帶有10~220V交流電壓輸入檢測,可用于市電斷電報警。

n 帶有4路開關量輸入檢測,可外接門禁等開關量信號,其中第4路可用作外接翻斗式雨量計。

n 可外接1路室外LED單色顯示屏,支持最大點陣數1024*256。

n 設備超限,屏幕輪顯報警通道以及報警實時數據。

n 默認帶有2路報警繼電器觸點輸出,最多可擴展8路繼電器。

n 可自動識別RS485接口從設備是否工作正常。

n 直流10~30V寬電壓供電。

n 設備唯一8位地址,易于管理識別,可搭配我司提供的多種軟件平臺。

n 支持本地數據激活;

n 軟硬件多重看門狗機制;

n 嵌入式處理器,支持高速處理協議和大量數據,TCP/IP協議;

n 應用層心跳機制,保持應用層穩定連接,適時檢測連接狀況;

n 可升級固件程序;

n 設備上電聯網成功率100%;

n 穩定性:7x24小時;

n 設備斷網后自動聯網成功率100%,且可上傳;

 

2,溫室多要素百葉盒環境檢測儀


 

n 該一體式百葉箱可廣泛適用于環境檢測,集溫濕度、大氣壓力、光照,CO2于一體,安裝在百葉盒內,設備采用標準MODBUS-RTU 通信協議,RS485信號輸出,通信距離最大可達2000米(實測)。

n 本產品體積小、重量輕,采用優質抗紫外線材質,使用壽命長,采用高靈敏度的探頭,信號穩定,精度高。關鍵部件采用進口器件,穩定可靠,具有測量范圍寬、線形度好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠等特點。

n 量環境溫濕度,測量單元為瑞士進口,測量準確,溫度量程-40~120度,濕度量程0-100%。濕度精度±3%RH(5%RH~95%RH,25),溫度精度±0.5℃(25℃)。

n 寬范圍0-120Kpa氣壓量程,可應用于各種海拔高度,大氣壓力精度±0.15Kpa@2575Kpa。

n 光照采集模塊采用高靈敏度的感光探頭,光照強度量程0~20Lux,光照度精度±7%(25)。

n CO2采集模塊采用新型紅外檢定技術進行CO2濃度測量,反應迅速靈敏,量程為0-5000ppm,二氧化碳精度±(40ppm+ 3%F·S) (25) 。

n 采用專用的485電路,通信穩定,10~30V寬電壓范圍供電。

 

3,土壤墑情傳感器


 

n 土壤溫度/濕度/電導率三合一傳感器 適用于土壤溫度以及水分以及土壤鹽分的測量,經與德國原裝高精度傳感器 比較和土壤實際烘干稱重法標定,精度高,響應快,輸出穩定。

n 在土壤分析中,含鹽量是一個重要的綜合指標,而測定土壤中的電導率可以直接反映出混合鹽的含量,土壤中鹽含量越多,其導電性越強,隨之電導率就越大。

n 因此,在描述土壤鹽分狀況時,常用的指標是土壤浸出液電導率,對土壤中電導率進行監測能夠掌握其污染狀況是十分必要的。

n 傳感器 耐長期電解,耐腐蝕,抽真空灌封,完全防水,可長期埋入土壤中,。

n 廣泛適用于科學實驗、節水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養、污水處理、糧食倉儲及各種顆粒物含水量和溫度的測量。

n 直流供電(默認) DC3.6-30V

n 功耗     0.2W

n 電導率參數 量程:0-20000us/cm

n 分辨率:0-10000us/cm10us/cm;100000-20000us/cm50us/cm

n 精度:0-10000us/cm范圍內為±3%;10000-20000us/cm范圍內為±5%

n 土壤水分參數 量程:0-100%

n 分辨率:0-50%0.03%,50-100%1%

n 精度:0-50%2%,50-100%3%

n 土壤溫度參數 量程:-40~80℃,分辨率:0.1℃,精度:±0.5

n 電導率溫度補償 內置溫度補償傳感器 ,補償范圍0-50

n 防護等級 IP68

n 探針材料 防腐特制電極

n 密封材料 黑色阻燃環氧樹脂

n 默認線纜長度 2米,線纜長度可按要求定制

n 外形尺寸 45*14*135mm

n 電極長度 70mm

n 輸出信號 RS485(Modbus協議)

 

4,視頻疊加器


 

n 產品采用標準MODBUS-RTU通信,匹配所有標準Modbus-RTU通信設備,可疊加溫室內所有環境監測傳感器 數據,讓視頻有數據支撐,更有說服力。

n 字符疊加器功不僅支持單臺攝像機的字符信息處理,還可同時支持多臺攝像機的疊加使用。每臺字符疊加器最多可同時支持4臺攝像機處理、16臺標準Modbus-RTU通訊模式485設備。

n 產品可同時處理多臺攝像機字符信息,最多可同時支持4臺攝像機疊加

n 產品可接入多臺485設備,最多可接入16485設備

n 獨立軟件配置,功能強大,界面簡潔,操作簡單

n 攝像頭底層協議對接,不影響原有視頻信號

n 字符顯示位置全顯示屏可調

n 支持任意中文、英文、標點顯示,每行最多可顯示22個漢字或44個字符

n 攝像頭實時顯示監視現場的數據變化

n 支持DC10~30V寬電壓輸入

 


 

5,工業控制器


 

n 工業控制器采用485接口、標準的Modbus-RTU協議,實現通過數據指令控制8路輸出通道狀態的功能。模塊采用標準的35mm卡規安裝,使用方便。

n 供電電源:10~30V DC,帶電源反接保護。

n 電流消耗:<35mA+繼電器功耗。

n 繼電器輸出:常開觸點。

n 通訊接口:RS485型,通訊接口采用防雷和抗干擾設計。

n 工作環境溫度:-10~50℃。

n 工作環境濕度:85%RH。

n 存儲環境溫度:-30~60℃。

n 配合我司智能管理主機實現現場自動控制8個繼電器開關。

 

6,LED顯示大屏

n LED顯示大屏,直觀顯示溫室內每個參數,顯示格式可任意調整。

n 尺寸大小可調整。


 

軟件產品

在外網情況下還可使用我司云平臺為解決客戶自建服務器無固定IP(或域名)、日常維護、防攻擊、不間斷電源等諸多不便,公司與阿里云合作推出免費環境監測云平臺服務。公司承諾云平臺永久免費,界面完全中性,支持多級權限訪問、支持客戶增添子賬號??蛻艨蓱{賬號隨時隨地登錄,方便的查看自己的設備狀態、查詢數據記錄、下載打印數據等,還可以根據需要選擇短信報警、郵件報警等服務,平臺穩定可靠,已接入設備數量超過萬臺

功能介紹:

ü 數據采集,實時曲線展示,列表顯示,大屏可視化。

ü 可通過以太網接口,WiFi接口,GPRS接口可接入我司任意型號的環境監測數據等。n

ü 環境監測數據在異常情況下越限圖形報警,彈出提醒,短信報警內容可更改,郵件報警,本平臺可最多給10個指定聯系人發送短信報警,告警郵件。n n n  n  n

ü 智能監控主機可在與本軟件數據通信中斷的情況下自身存儲數據,實現通信斷開恢復后的數據續傳。 n

ü 支持網頁端遠程數據分權限查看、 數據下載,歷史數據記錄、查詢等。

ü 賬號支持權限劃分,支持二級賬號設置。

ü 大屏可視化設置,支持??禂z像頭接入,數據異常時可點開相對應的視頻監控查看當前控制系統運行狀態。

ü 數據可追溯,本系統在不影響視頻正常傳送的同事將溫室內環境監測數據通過底層協議疊加到視頻監控畫面上,用戶通過硬盤錄像機查看歷史視頻有數據支撐,讓溯源畫面更有說服力。


 


 

 

 

 

現場安裝實例


 

 



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