溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

甘肅神州通電子科技有限公司溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)解決方案甘肅神州通電子科技有限公司年月目錄前言 21、中國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 32、溫室大棚控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應用中的意義 32.1、促進農(nóng)業(yè)三個方面的發(fā)展： 32.2、社會經(jīng)濟效益： 53、溫室大棚控制系統(tǒng)設計方案概述 63.1、系統(tǒng)設計原則 63.2系統(tǒng)功能特點 63.3系統(tǒng)組成 63.4系統(tǒng)示意圖 74溫室大棚控制系統(tǒng)功能 84.1環(huán)境信息采集系統(tǒng) 84.2視頻監(jiān)控系統(tǒng) 94.3智能控制系統(tǒng) 114.4信息展示系統(tǒng) 124.5管理平臺 144.6公司資料 16前言物聯(lián)網(wǎng)信息技術在2006年被評為未來改變世界的十大技術之一，是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次產(chǎn)業(yè)升級，是十年一次的產(chǎn)業(yè)機會?？傮w來說，物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的新技術，物物相連，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一個確定地址，它的各種狀態(tài)、參數(shù)可被感知。2009年8月溫家寶總理在無錫提出“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)開始在中國受到政府的重視和政策牽引。2010年國家發(fā)布了“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第一節(jié)“構建下一代信息基礎設施”中明確提到：推動物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術研發(fā)和在重點領域的應用示范。在第五章“加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”第二節(jié)“推進農(nóng)業(yè)結構戰(zhàn)略性調(diào)整”中提出：加快發(fā)展設施農(nóng)業(yè)，推進蔬菜、水果、茶葉、花卉等園藝作物標準化生產(chǎn)。提升畜牧業(yè)發(fā)展水平。促進水產(chǎn)健康養(yǎng)殖。推進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營專業(yè)化、標準化、規(guī)?；⒓s化。推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設。第三節(jié)“加快農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新”中提出：推進農(nóng)業(yè)技術集成化、勞動過程機械化、生產(chǎn)經(jīng)營信息化。加快農(nóng)業(yè)生物育種創(chuàng)新和推廣應用，做大做強現(xiàn)代種業(yè)。加強高效栽培、疫病防控、農(nóng)業(yè)節(jié)水等領域的科技集成創(chuàng)新和推廣應用，實施水稻、小麥、玉米等主要農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治。加快推進農(nóng)業(yè)機械化，促進農(nóng)機農(nóng)藝融合。發(fā)展農(nóng)業(yè)信息技術，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營信息化水平。物聯(lián)網(wǎng)信息技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的結合更加是國家重點推動的關鍵示范應用。1、中國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國是農(nóng)業(yè)大國，而非農(nóng)業(yè)強國。近30年來農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量主要依靠農(nóng)藥化肥的大量投入，大部分化肥和水資源沒有被有效利用而隨地棄置，導致大量養(yǎng)分損失并造成環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)模式為主，傳統(tǒng)耕種只能憑經(jīng)驗施肥灌溉，不僅浪費大量的人力物力，也對環(huán)境保護與水土保持構成嚴重威脅，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。我國人口占世界總人口的22%，耕地面積只占世界耕地面積的7%，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，資源短缺，環(huán)境惡化與人口劇增的矛盾越來越突出。特別是我國加入世貿(mào)組織后，國外價格低廉的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品源源不斷的流入我國，這對我國的農(nóng)產(chǎn)品市場構成極大威脅。因此，如何提高我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如何對大面積土地的規(guī)?；N實時信息技術指導下科學的精確管理，是一個即前沿又當務之急的科研課題。而現(xiàn)實情況是，粗放的管理與濫用化肥，其低效益和環(huán)境污染令人驚嘆。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的物質(zhì)技術手段落后，主要依靠人力、畜力和各種手工工具以及一些簡單機械。在現(xiàn)實中主要存在的問題是：（1）農(nóng)業(yè)科技含量、裝備水平相對滯后（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在污染和浪費，據(jù)農(nóng)業(yè)、水利部門測算，我國每年農(nóng)業(yè)所消耗化肥、農(nóng)藥和水資源量都在飛速增長，數(shù)據(jù)驚人，農(nóng)業(yè)的污染問題困擾著不少鄉(xiāng)村，不少農(nóng)民群眾飲水安全受到影響（3）農(nóng)業(yè)產(chǎn)出少、農(nóng)民收入低（4）農(nóng)產(chǎn)品的品種少2、溫室大棚控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應用中的意義目前，我國大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人工經(jīng)驗管理，缺乏系統(tǒng)的科學指導。設施栽培技術的發(fā)展，對于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程具有深遠的影響。設施栽培為解決我國城鄉(xiāng)居民消費結構和農(nóng)民增收，為推進農(nóng)業(yè)結構調(diào)整發(fā)揮了重要作用，溫室種植已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。要實現(xiàn)高水平的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和優(yōu)化設施生物環(huán)境控制，信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。物聯(lián)網(wǎng)信息技術在農(nóng)業(yè)領域中有著廣泛的應用。我們從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段和收獲階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術來提高它工作的效率和精細管理。具體有如下社會經(jīng)濟效益。2.1、促進農(nóng)業(yè)三個方面的發(fā)展：?增產(chǎn)增收相關資料表明，在可自動控制室內(nèi)的溫度、濕度、灌溉、通風、二氧化碳濃度和光照的溫室中，每平方米溫室一季可產(chǎn)番茄30kg~50kg，黃瓜40kg，相當于露地栽培產(chǎn)量10倍以上。其他各類作物在這種環(huán)境下的產(chǎn)量也將得到明顯的提升。?節(jié)約能源溫室大棚控制系統(tǒng)可以準確采集溫度、濕度、土壤含水量、光照度、雨雪天氣、風速等參數(shù)，并將室內(nèi)溫、光、水、等諸多因素綜合直接協(xié)調(diào)到最佳狀態(tài)，據(jù)計算，可有效節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥，使整體能耗降低15%~50%。?作物多樣化溫室大棚控制系統(tǒng)對室溫生產(chǎn)環(huán)境的改善，可以使得一些在此前的耕作條件下較難種植的作物得以生長，并為新品種作物的培育提供更好的條件，這有利利于推廣高附加值得經(jīng)濟作物，提升單位面積的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值，促進農(nóng)戶增產(chǎn)增收。2.2、社會經(jīng)濟效益：合理施用化肥，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染采用因土、因作物、因時間全面平衡施肥、徹底扭轉傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中因經(jīng)驗施肥而造成的三多三少（化肥多，有機肥少；N肥多，P、K肥少；三要素肥多，微量元素少），N、P、K比例失調(diào)的狀況，因此有明顯的經(jīng)濟和環(huán)境效益。（2）減少和節(jié)約水資源目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)因大水漫灌和溝渠漏對灌溉水的利用率只有40%左右，溫室大棚控制系統(tǒng)可根據(jù)作物動態(tài)監(jiān)控技術定時定量供給水分，可通過滴灌微灌等一系列新型灌溉技術，使水的消耗量減少到最低程度，并能獲取盡可能高的產(chǎn)量。（3）使農(nóng)作物的物質(zhì)營養(yǎng)得到合理利用，保證了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量通過各類傳感器和智能控制設備，對農(nóng)作物的生產(chǎn)過程進行動態(tài)監(jiān)測和控制，并根據(jù)其結果采用相應的措施?？偠灾?，溫室大棚控制系統(tǒng)能大大的提高生產(chǎn)管理效率，節(jié)省人工（例如：對于大型農(nóng)場來說，幾千畝的土地如果用人力來進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾等工作，其工作量相當龐大且難以管理，如果應用了溫室大棚控制系統(tǒng)，手動控制也只需點擊鼠標的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣；），而且能非常便捷的為農(nóng)業(yè)各個領域研究等方面提供強大的科學數(shù)據(jù)理論支持，其作用在當今的高度自動化、智能化的社會中是不言而諭的。農(nóng)業(yè)示范園區(qū)作為最新的農(nóng)業(yè)技術的應用與推廣載體，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的集中體現(xiàn)，是現(xiàn)代信息技術的在農(nóng)業(yè)中最先應用的場合。3、溫室大棚控制系統(tǒng)設計方案概述3.1、系統(tǒng)設計原則從需求情況分析系統(tǒng)，制訂設計原則，以指導我們的方案設計：先進性原則采用先進的設計思想，選用先進的軟硬件設備，保證項目整體在未來一定時期內(nèi)的技術領先性。開放性原則方案的設計及選型遵從國際標準及工業(yè)標準，使項目具有高度的開放性和所提供設備在技術上的兼容性?？蓴U展性原則項目設計在充分考慮當前情況的同時，必須考慮到今后較長時期內(nèi)業(yè)務發(fā)展的需要，留有充分的升級和擴充的可能性?？煽啃栽瓌t項目的設計必須貫徹可靠性原則，使系統(tǒng)具有很高的可用性。經(jīng)濟適用性原則在考慮必要的擴展性原則下，使用功能適度的軟硬件產(chǎn)品。3.2系統(tǒng)功能特點超低功耗，節(jié)能環(huán)保低功耗設計，在供電需求不方便的地域采用太陽能供電的方式完全可以滿足大部分設備的需要。采用無線技術采用Zigbee,3G等無線技術，安裝方便，攜帶方便，降低建設成本、減少改造成本，避免了布線帶來的火災隱患，突破了有線只能在本地計算機進行查看和瀏覽的劣勢，用戶可以突破時間和地域的限制，隨時隨地的了解生產(chǎn)現(xiàn)場狀況。多種顯示方式采用LED顯示屏，液晶電視，電腦，手機等不同的顯示方式，適合在示范園區(qū)不同地方使用，充分體現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代光電信息技術的融合。完全自動化現(xiàn)有大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)示范園區(qū)的信息化改造，用自動化的技術手段替代了用戶現(xiàn)有的定期數(shù)據(jù)采集工作，提升了數(shù)據(jù)采集的準確度和可靠度，讓用戶可以將精力專注在數(shù)據(jù)的分析和整理上。3.3系統(tǒng)組成針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求而開發(fā)的自動化系統(tǒng)整體解決方案，主要包括三個部分：信息采集、設備的自動控制、信息的發(fā)布與智能處理組成。信息采集包括溫室空氣溫濕度信息監(jiān)測、土壤信息監(jiān)測、視頻信息采集等。設備控制包括灌溉控制、卷簾電機控制和遮陽板電機控制等。信息的發(fā)布與數(shù)據(jù)處理包括LED信息發(fā)布系統(tǒng)、中央控制室的管理平臺和意外信息的手機報警處理等功能。3.4系統(tǒng)示意圖以下為示范園區(qū)溫室大棚控制系統(tǒng)拓撲結構圖：4溫室大棚控制系統(tǒng)功能4.1環(huán)境信息采集系統(tǒng)主要是前端的傳感器、采集儀等硬件設備，通過后端的蔬菜生長環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的在線管理與控制。在監(jiān)測點安裝環(huán)境溫濕度等傳感器或室外氣象站（，監(jiān)測的該區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息，包括空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度、風速、風向、降雨量等參數(shù)，將該信息展現(xiàn)給管理人員。同時數(shù)據(jù)也通過無線通訊模塊傳輸至監(jiān)控中心管理系統(tǒng)，為作物生長管理提供精準監(jiān)測和科學依據(jù)。一體化環(huán)境監(jiān)測儀和室外氣象站采集系統(tǒng)提供的功能包括：環(huán)境監(jiān)測空氣溫度空氣濕度土壤溫度土壤濕度光照強度二氧化碳濃度報警功能短信報警郵件報警實時抓拍圖片……4.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員而言，僅僅數(shù)值化的物物相聯(lián)并不能完全營造作物最佳生長條件。視頻與圖像監(jiān)控提供了更直觀的表達方式。比如：哪塊地缺水了，在物聯(lián)網(wǎng)單層數(shù)據(jù)上看僅僅能看到水分數(shù)據(jù)偏低。應該灌溉到什么程度也不能死搬硬套地僅僅根據(jù)這一個數(shù)據(jù)來作決策。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不均勻性決定了農(nóng)業(yè)信息獲取上的先天性弊端，而很難從單純的技術手段上進行突破。視頻監(jiān)控的引用，直觀地反映了農(nóng)作物生產(chǎn)的實時狀態(tài)，引入視頻圖像與圖像處理，既可直觀反映一些作物的生長長勢，也可以側面反映出作物生長的整體狀態(tài)及營養(yǎng)水平?？梢詮恼w上給農(nóng)戶提供更加科學的種植決策理論依據(jù)。在監(jiān)測點安裝高清網(wǎng)絡攝像機，通過光端機、光纜等傳輸設備將高清視頻信息傳輸至監(jiān)控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)管理人員在監(jiān)控中心實時監(jiān)測果菜區(qū)作物的病蟲害情、果實大小及顏色等信息。監(jiān)控攝像頭監(jiān)控界面4.3智能控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，以及各類作物適宜環(huán)境參數(shù)，驅(qū)動各類監(jiān)控器和灌溉系統(tǒng)、濕簾降溫系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等構成整個自動化控制網(wǎng)絡。具體包括以下設備：1、實現(xiàn)遠程自動（手動）灌溉2、實現(xiàn)遠程自動（手動）排風3、實現(xiàn)遠程自動（手動）加濕4、實現(xiàn)遠程自動（手動）溫度控制5、實現(xiàn)溫室、路燈等各種燈光的遠程控制6、其它設備的控制……4.4信息展示系統(tǒng)1、信息展示系統(tǒng)信息展示系統(tǒng)即為顯示終端及其配套軟件組成的信息發(fā)布和查詢窗口，一種方式通過普通液晶電視或監(jiān)視器來實現(xiàn)，此方式成本較低，但展示效果一般；另外一種方式通過液晶拼接大屏幕系統(tǒng)，是由拼接單元組合墻體、圖形控制器、大屏控制管理軟件、接口設備、專用線纜等單元組成，此方式成本較高，但展示效果好。液晶電視展示系統(tǒng)液晶拼接屏展示系統(tǒng)2、生產(chǎn)溫室LED顯示系統(tǒng)LED顯示系統(tǒng)包括LED點陣式顯示屏、智能控制板及配套?？梢詫崟r同步顯示傳感器設備采集到所在溫室的各項環(huán)境參數(shù)，如空氣溫度、空氣濕度