基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控及智能控制方案

1、Word文檔基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控及智能控制方案一概述 “物聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)省成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇供應(yīng)技術(shù)動(dòng)力。目前，美國(guó)、歐盟、中國(guó)等都在投入巨資深化討論探究物聯(lián)網(wǎng)。我國(guó)也正在高度重視物聯(lián)網(wǎng)的討論，工業(yè)和信息化部會(huì)同有關(guān)部門(mén)，在新一代信息技術(shù)方面正在開(kāi)展討論，以形成支持新一代信息技術(shù)進(jìn)展的政策措施。 智能掌握是為了達(dá)到節(jié)能、舒適、便利的目的，要求對(duì)市政、家庭、農(nóng)業(yè)等的智能掌握和監(jiān)視制定細(xì)致的策略和方案。但是，傳統(tǒng)的智能掌握系統(tǒng)由于許多因素的制約，很難達(dá)到要求。為了解決這些問(wèn)

2、題，業(yè)界嘗試了許多方法，但基本上都屬于封閉式的，多采納私有協(xié)議，彼此間難以互通，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不透亮，敏捷性、擴(kuò)充性不佳。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，智能掌握系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢(shì)是走向開(kāi)放，尤其是智能掌握與互聯(lián)網(wǎng)的融合是其中一個(gè)重要進(jìn)展趨勢(shì)。 智能農(nóng)業(yè)掌握通過(guò)實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備?？梢砸罁?jù)用戶(hù)需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)掌握和智能化管理供應(yīng)科學(xué)依據(jù)。 大棚監(jiān)控及智能掌握解決方案是通過(guò)光照、溫度、濕度等無(wú)線傳感器，對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)

3、閉指定設(shè)備(如遠(yuǎn)程掌握澆灌、開(kāi)關(guān)卷簾等)。 二項(xiàng)目需求 在每個(gè)智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署空氣溫濕度傳感器2只，用來(lái)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)空氣溫度、空氣濕度參數(shù)；每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署土壤溫度傳感器2只、土壤濕度傳感器2只、光照度傳感器2只，用來(lái)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)土壤溫度、土壤水分、光照度等參數(shù)。全部傳感器一律采納直流24V電源供電，大棚內(nèi)僅需供應(yīng)溝通220V市電即可。 每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)部署1套采集傳輸設(shè)備（包含中心節(jié)點(diǎn)、無(wú)線3G路由器、無(wú)線3G網(wǎng)卡等），用來(lái)傳輸園區(qū)內(nèi)各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備掌握指令數(shù)據(jù)等到internet上與平臺(tái)服務(wù)器交互。 在每個(gè)需要智能掌握功能的大棚內(nèi)安裝智能掌握設(shè)備1套（包含一體化掌握器、擴(kuò)展掌握

4、配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)換適配設(shè)備等），用來(lái)傳遞掌握指令、響應(yīng)掌握?qǐng)?zhí)行設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的電動(dòng)卷簾、智能?chē)娝⒅悄芡L(fēng)等行為的實(shí)現(xiàn)。 三系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) (1)總體架構(gòu) 系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為傳感信息采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠(yuǎn)程掌握四部分。 (2)系統(tǒng)中包括兩個(gè)部分： Zigbee中心節(jié)點(diǎn)；邊緣網(wǎng)關(guān)；（比如以太網(wǎng)，GPRS模塊，兩著結(jié)合起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。） (3)傳感信息采集： 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和掌握。數(shù)據(jù)傳感器的上傳采納ZigBee和Rs485兩種模式。 在Zigbee傳輸模式中，傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到Zig

5、bee中心節(jié)點(diǎn)上，用戶(hù)終端和一體化掌握器間傳送的掌握指令也通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點(diǎn)上，省去了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過(guò)邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、掌握指令發(fā)送到上位機(jī)的業(yè)務(wù)平臺(tái)。用戶(hù)可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)上位機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù)，掌握大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。Zigbee模式具有部署敏捷、擴(kuò)展便利等優(yōu)點(diǎn)。 四大棚現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn) 大棚現(xiàn)場(chǎng)主要負(fù)責(zé)大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的采集和掌握設(shè)備的執(zhí)行，采集的數(shù)據(jù)主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的光照、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分等數(shù)值。 傳感器的數(shù)據(jù)上傳有Zigbee模式和RS485模式兩種，RS485模式中數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)有線的方

6、式傳送，涉及大量的通訊布線。在Zigbee傳輸模式中，傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到Zigbee中心節(jié)點(diǎn)上，用戶(hù)終端和一體化掌握器間傳送的掌握指令也通過(guò)Zigbee發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點(diǎn)上，省卻了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過(guò)邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、掌握指令封裝并發(fā)送到位于internet上的系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)。用戶(hù)可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù)，掌握大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。Zigbee模式具有部署敏捷、擴(kuò)展便利等優(yōu)點(diǎn)。 掌握系統(tǒng)主要由一體化掌握器、執(zhí)行設(shè)備和相關(guān)線路組成，通過(guò)一體化掌握器可以自由掌握各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備，包括噴水系統(tǒng)和空氣調(diào)整系統(tǒng)等，噴水系統(tǒng)可支持噴淋、滴灌等多種設(shè)備，空氣調(diào)整系統(tǒng)可支持卷簾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。 采集傳輸部分主要將設(shè)備采集到的數(shù)值傳送到服務(wù)器上，現(xiàn)有大棚設(shè)備支持3G、有線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，在傳輸協(xié)議上支持IPv4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。 業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)供應(yīng)智能大棚的全部功能展現(xiàn)，主要功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布、歷史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程掌握五個(gè)方面。用戶(hù)還可以依據(jù)需要添加視頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過(guò)直觀的形式向用戶(hù)展現(xiàn)時(shí)間分布狀況（折線圖）和空間分布