智能溫室大棚設(shè)計(jì)

智能溫室大棚建設(shè)技術(shù)方案班級(jí)：物聯(lián)網(wǎng)姓名：木木學(xué)號(hào)：1號(hào)指導(dǎo)教師：攀老師實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)：軟件工廠(chǎng)A區(qū)時(shí)間：2014年4月15日目錄1、建設(shè)背景 22、方案概述 33、系統(tǒng)功能描述 33.1、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)感知層 33.2、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)傳輸層 33.3、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)智能處理層 34、系統(tǒng)架構(gòu) 45、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?56、各子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 66、1感知層 66、2傳輸層 66、3網(wǎng)絡(luò)層 66、4應(yīng)用層 77、工程造價(jià)表 71、建設(shè)背景智能溫室大棚是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，是以全面感知、可靠傳輸和智能處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐和手段，以溫室大棚的自動(dòng)化生產(chǎn)、最優(yōu)化控制、智能化管理為主要目標(biāo)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用領(lǐng)域，也是目前應(yīng)用需求最為迫切的領(lǐng)域之一。溫室大棚以日光溫室為主，溫室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，環(huán)境控制能力低。我國(guó)溫室大棚的技術(shù)裝備盡管有了較大開(kāi)展，但是溫室大棚種植普遍存在管理粗放、技術(shù)設(shè)施落實(shí)不到位、智能化水平低，導(dǎo)致單位生產(chǎn)效率低、投入產(chǎn)出比不高、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量平安水平起伏較大的現(xiàn)狀，在溫室環(huán)境、栽培管理技術(shù)、生物技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等方面和興旺國(guó)家存在著較大差距。我國(guó)建設(shè)在南方的大型智能溫室以生產(chǎn)花卉為主，北方的那么以栽培蔬菜為主，少局部智能溫室用于栽培苗木。四川省成都市溫江區(qū)響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，政府投資，在溫江區(qū)實(shí)施高科技農(nóng)業(yè)示范區(qū)，示范區(qū)位于成都市溫江區(qū)，當(dāng)?shù)貧夂驗(yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季清楚，七月份平均氣溫35℃，平均降雨量400mm,一月份平均氣溫9℃，平均降雨量300mm。全區(qū)占地面積為：24m*32m=768平方米，已經(jīng)裝有混凝土拱架塑料大棚，作為有機(jī)蔬菜以及園藝種植區(qū)域，產(chǎn)品規(guī)格為棟寬12米，間距4米，天溝〔雨水槽底部局柱底高度〕5米，頂高〔屋脊到柱底高度〕5.9米，屋面角度25度，外遮陽(yáng)高度6.4米；排列方式為屋脊走向?yàn)椋耗媳?2m*4跨=48米，側(cè)墻長(zhǎng)〔南北〕：4米*8榀=32米。現(xiàn)方案在該整片溫室大棚種植區(qū)域安裝基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位隨時(shí)監(jiān)控管理的智能溫室大棚系統(tǒng)，作為農(nóng)業(yè)示范區(qū)域，以便以后在整個(gè)成都片區(qū)實(shí)行推廣。2、方案概述本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配套設(shè)施：主體骨架為熱鍍鋅型組裝、覆蓋材料、自然通風(fēng)系統(tǒng)強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)、內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng)、外遮陽(yáng)系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)。智能化大棚是一個(gè)半封閉系統(tǒng)，依靠覆蓋材料形成與外界相對(duì)隔離的室內(nèi)空間，一方面要以通風(fēng)換氣創(chuàng)造植物生長(zhǎng)優(yōu)于室外自然環(huán)境的條件；另一方面，室內(nèi)產(chǎn)生的高溫高濕和低二氧化碳濃度，通過(guò)通風(fēng)換氣來(lái)調(diào)控，創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的最正確環(huán)境。3、系統(tǒng)功能描述3.1、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)感知層智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用一般對(duì)溫室的七個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即通過(guò)土壤、氣象、光照等傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的溫、水、肥、電、熱、氣、光進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控與記錄，保證溫室內(nèi)的有機(jī)蔬菜和花卉生產(chǎn)在良好的環(huán)境中。3.2、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)傳輸層一般情況下，在溫室內(nèi)部通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫室環(huán)境和作物生長(zhǎng)情況。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和短信的方式，監(jiān)測(cè)溫室傳感器網(wǎng)絡(luò)所采集的信息，以作物生長(zhǎng)模擬技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為根底，通過(guò)常見(jiàn)蔬菜生長(zhǎng)模型和嵌入式模型的低本錢(qián)智能網(wǎng)絡(luò)終端。通過(guò)中繼網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程效勞器雙向通信，效勞器也可以進(jìn)一步做出決策分析，對(duì)所部署的溫室中灌溉等裝備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理控制。3.3、智能溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)智能處理層通過(guò)對(duì)獲取信息的共享、交換、融合，獲得最優(yōu)和全方位的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能溫室大棚作物的施肥、灌溉、播種、收獲等的決策管理和指導(dǎo)?；谧魑镩L(zhǎng)勢(shì)和病蟲(chóng)害等相關(guān)圖形圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚作物的長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)和病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能。還可以將監(jiān)控信息實(shí)時(shí)地傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_(tái)，信息處理平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示各個(gè)溫室的環(huán)境狀況，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的閾值，控制通風(fēng)/加熱/降溫等設(shè)備，到達(dá)溫室內(nèi)環(huán)境可知、可控。4、系統(tǒng)架構(gòu)5、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、1感知層無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)〔WSN〕就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀(guān)察者。傳感器、感知對(duì)象和觀(guān)察者構(gòu)成了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。Zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：Zigbee—3GZigBee節(jié)點(diǎn)是可以組建Mesh網(wǎng)絡(luò)的，設(shè)置一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其他每個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)都可以當(dāng)做路由節(jié)點(diǎn)來(lái)使用，也可以設(shè)置為終端節(jié)點(diǎn)但是就失去了路由功能?！?〕視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)：WIFI傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)檢測(cè)到的圖像信息使用WIFI進(jìn)行傳輸〔3〕設(shè)備供電設(shè)備供電系統(tǒng)由最新的太陽(yáng)能供電，AC220V、DC12V或者太陽(yáng)能供電。6、2傳輸層〔1〕網(wǎng)關(guān)：3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)：將Zigbe信號(hào)轉(zhuǎn)化為3G信號(hào)進(jìn)行傳輸〔2〕路由器交換機(jī)3G無(wú)線(xiàn)路由器、交換機(jī)，用于傳輸局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)〔3〕供電設(shè)備：采用標(biāo)準(zhǔn)220V電源供電6、3網(wǎng)絡(luò)層(1)終端效勞器：采用電腦作為效勞器終端(2)云效勞平臺(tái)：采用云效勞器，對(duì)大量的信息進(jìn)行處理和保存(3)監(jiān)控中心：采用球機(jī)型無(wú)線(xiàn)WIFI攝像機(jī)對(duì)溫室大棚的情況進(jìn)行采集(4)供電方式：采用220V標(biāo)準(zhǔn)電壓供電6、4應(yīng)用層(1)電腦終端：采用臺(tái)式電腦或者筆記本電腦作為應(yīng)用層終端(2)終端：采用智能作為終端，對(duì)采集的信息進(jìn)行處理(3)供電方式：220V標(biāo)準(zhǔn)供電7、工程造價(jià)表序號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)配置、參數(shù)單位數(shù)量單價(jià)〔元〕總價(jià)備注一、軟件局部1數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器E5-2609CPU架構(gòu)64位核心數(shù)量四核心工作功率80W線(xiàn)程數(shù)量4CPU頻率主頻2400MHz總線(xiàn)類(lèi)型QPI最大支持內(nèi)存容量750GB臺(tái)1900090002平板電腦p90熱門(mén)功能:重力感應(yīng)人臉識(shí)別藍(lán)牙Android版本:Android4.2處理器型號(hào)信息:intelAtomZ2580內(nèi)存容量:2GB網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型:WIFI臺(tái)420008000二、溫室大棚現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備局部1土壤溫濕度傳感器TR-100測(cè)量參數(shù)：土壤容積含水率量程：0～100%探針長(zhǎng)度：5.3cm探針直徑：3mm探針材料：不銹鋼密封材料：耐高溫，耐腐蝕，防水測(cè)量精度：0～50%〔m3/m3〕范圍內(nèi)為±3%〔m3/m3〕50～100%〔m3/m3〕范圍內(nèi)為±5%〔m3/m3〕工作溫度范圍：0℃～70℃工作電壓：6V〔電壓型〕測(cè)量主頻：100ＭHz響應(yīng)時(shí)間：＜1秒電纜長(zhǎng)度：2米(標(biāo)配)51507503光照傳感器BH1750FVI尺寸：67mmX寬27mmX高16mm主要芯片：BH1750傳感器工作電壓范圍：DC3-5V工作電流：<1.7mA〔5V〕個(gè)61006005Zigbee網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)RD400輸入電源：dc5~12V接收靈敏度：-1048dBm通信距離：200m工作頻率：2.5GHZ臺(tái)340012007視頻攝像機(jī)凱聰〔KaiCong〕支持操作系統(tǒng)：MicrosoftWin98SE/ME/2000/XP/Vista/7，InternetExplorer5.0以上,NET4.5網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：

TCP/IP,HTTP,ICMP,DHCP,FTP,SMTP,PPPoE網(wǎng)絡(luò)接口：

RJ-4510/100M以太網(wǎng)臺(tái)1020020008溫度傳感器DS18B20TO-92溫度傳感器18B20溫度采集件51005009風(fēng)機(jī)DPT10-11電機(jī)功率：21〔kw〕電壓：220