智能溫室控制系統(tǒng)介紹

智能溫室控制系統(tǒng)是專門(mén)為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測(cè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)。可測(cè)量風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽(yáng)輻射量、太陽(yáng)紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)溫室植物生長(zhǎng)要求，自動(dòng)控制開(kāi)窗、卷膜、風(fēng)機(jī)濕簾、生物補(bǔ)光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動(dòng)調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達(dá)到適宜植物生長(zhǎng)的范圍，為植物生長(zhǎng)提供環(huán)境。溫室控制系統(tǒng)可以使溫室運(yùn)行于經(jīng)濟(jì)節(jié)能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)溫室的無(wú)人值守自動(dòng)化運(yùn)行，降低溫室能耗和運(yùn)行成本。該系統(tǒng)已成為目前為止的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。

功能及特點(diǎn)

根據(jù)目前正在施工和目前已經(jīng)存在的溫室，實(shí)現(xiàn)單個(gè)溫室作物生長(zhǎng)情況的相關(guān)數(shù)據(jù)在線檢測(cè)，如每個(gè)溫室的空氣溫濕度、土壤溫度、土壤水分、CO2濃度、光照強(qiáng)度等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
單個(gè)溫室具備協(xié)調(diào)生長(zhǎng)的自動(dòng)化設(shè)備的集中控制：
（1） 滴灌功能
（2） 卷簾/遮陽(yáng)控制
（3） 天窗/側(cè)窗控制（可選）
（4）風(fēng)機(jī)控制（可選）
采用現(xiàn)代化的通訊設(shè)備將溫室組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并且進(jìn)行集中控制，從而節(jié)省運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)力。溫室大棚智能管理系統(tǒng)的任務(wù)目標(biāo)：通過(guò)目前的光纖網(wǎng)絡(luò)以及GPRS、CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建造一個(gè)現(xiàn)代化溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
（1）棚內(nèi)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)和采集農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照以及CO2濃度等參數(shù)。
（2）實(shí)現(xiàn)棚內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，如通風(fēng)、卷簾升降、滴灌控制、燈光控制等。
（3） 溫室大棚智能管理系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)。采用光纖和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)將分布多點(diǎn)的溫室組成可靠的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的操作和相關(guān)數(shù)據(jù)的報(bào)警提示等。
（4）實(shí)現(xiàn)溫室大棚的集中控制。幫助種植者做全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的通訊協(xié)議傳遞給上位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示區(qū)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集。

技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)模塊劃分

感知層

傳感器：溫室常規(guī)六要素
空氣溫濕度：百葉箱型溫濕度傳感器是一款全數(shù)字化檢測(cè)，高精度傳感器，是由高精度數(shù)字溫度，濕度集成，內(nèi)置信號(hào)處理單元能根據(jù)客戶需求輸出相應(yīng)信號(hào)。
光照強(qiáng)度：照度傳感器變送器采用靈敏度較高硅藍(lán)光伏探測(cè)器作為傳感器。用戶可根據(jù)不同測(cè)量場(chǎng)所配置不同的量程，具有測(cè)量范圍寬，線性度好，防水性好，安裝方便，適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。
土壤水分：土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的土壤水分測(cè)量?jī)x器,通過(guò)測(cè)量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真是含水量。
土壤溫度：土壤溫度傳感器（變送器）采用高精度熱敏電阻作為感應(yīng)部件，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。信號(hào)變送器采用的電路集成模塊，可根據(jù)用戶的不同需求將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)。
二氧化碳: 二氧化碳傳感器采用近紅外吸收的原理，用于檢測(cè)各種環(huán)境中CO2的濃度，具有精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
環(huán)境數(shù)據(jù)采集器：塑料采集儀和金屬采集儀

功能特點(diǎn)
1、可遠(yuǎn)程燒寫(xiě)程序，方便系統(tǒng)改進(jìn)與升級(jí)。
2、友好的人機(jī)界面，可直接在盤(pán)面上進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
3、與云平臺(tái)通訊可采用RS232、RS485、GPRS、USB、以太網(wǎng)等多種方式。
4、機(jī)身數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量12M，可擴(kuò)展U盤(pán)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)。
5、顯示形式：圖形點(diǎn)陣液晶192X64。
6、可靠運(yùn)行于各種惡劣的野外環(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無(wú)人值守。
7、氣象傳感器、通訊方式、供電方式可根據(jù)用戶需要選配。
8、可靠的三防設(shè)計(jì)，防護(hù)級(jí)別達(dá)到IP65級(jí)，的防雷擊、抗干擾等保護(hù)措施。
9、可以配套多種戶內(nèi)戶外型LED顯示屏。

傳輸層

GPRS模塊傳輸：
Lora傳輸：
STM8L超低功耗內(nèi)核，搭載12位A/D采樣轉(zhuǎn)換模塊和高精度元器件；
高度集成化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展各種在線式傳感器、脈沖磁控制接口，配套航插接駁，讓售后、維護(hù)、更換更加方便、無(wú)憂；
具有的穿墻功能以及抗干擾能力，可實(shí)現(xiàn)可視距離2KM以上的信號(hào)傳輸；
具有RS485有限數(shù)據(jù)輸出集聯(lián)方式多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)可使用一個(gè)集控路由，可實(shí)現(xiàn)控制有線傳輸成本的節(jié)省控制。

集控路由：
基于STM8L內(nèi)核的低功耗設(shè)計(jì)的多路匯集板
可支持WIFI、GRPS、 470M、以太網(wǎng)、 光纖、RS485/RS232信號(hào)輸出
具有的穿墻功能以及抗干擾能力，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)匯總、接收，可選配2W/2000mA的太陽(yáng)能+鋰電池設(shè)計(jì)

NB IOT 網(wǎng)絡(luò)傳輸：
基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Bａnd Internet of Things, NB-IoT）成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。
NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。NB-IoT支持待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。據(jù)說(shuō)NB-IoT設(shè)備電池壽命可以提高至至少10年，同時(shí)還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。
NB-IoT具備四大特點(diǎn)：
一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；
二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。
NB-IOT聚焦于低功耗廣覆蓋（LPWA）物聯(lián)網(wǎng)（IOT）市場(chǎng)，是一種可在范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。NB-IOT使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。[4]
因?yàn)镹B-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢(shì)，使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè)，如遠(yuǎn)程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能停車、智慧農(nóng)業(yè)等。3GPP標(biāo)準(zhǔn)的版本預(yù)計(jì)在今年6月發(fā)布，到時(shí)候?qū)⒂幸慌鷾y(cè)試網(wǎng)絡(luò)和小規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)。

應(yīng)用層

建立電腦和手機(jī)系統(tǒng)，客戶直接采用電腦平臺(tái)和微信客戶端就可以控制和查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，手機(jī)端具有手動(dòng)啟動(dòng)、關(guān)閉電磁閥，水泵，風(fēng)機(jī)，等設(shè)備功能。
手機(jī)微信端控制

電腦云端界面
依托物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)智能施肥系統(tǒng)在手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、時(shí)間段模式以及閾值控制模式下自動(dòng)控制。

控制模式
手動(dòng)模式即為人為手動(dòng)控制個(gè)個(gè)泵以及閥門(mén)實(shí)現(xiàn)灌溉施肥的目的。手動(dòng)模式適用于在施肥灌溉情況較復(fù)雜時(shí)，通過(guò)人為的干預(yù)，達(dá)到施肥灌溉目的。采用此種方式，需要有一定的技術(shù)專業(yè)知識(shí)作為支撐，
自動(dòng)模式即為對(duì)園區(qū)種植作物固定，在一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行相同的命令，實(shí)現(xiàn)相同的功能下使用，此操作節(jié)省人力，使施肥灌溉自動(dòng)化、智能化。
時(shí)間段模式，時(shí)間段模式即為預(yù)設(shè)時(shí)間，在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)的命令，實(shí)現(xiàn)各區(qū)的灌溉施肥的目的。
閾值模式，閾值模式即為上下限模式，工作在此模式下，當(dāng)采集的墑情或其他數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)的閥值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，執(zhí)行相應(yīng)的開(kāi)啟或關(guān)閉泵或閥門(mén)的命令。