农业温室大棚监控系统设计方案内容
农业温室大棚监控系统设计方案
![农业温室大棚监控系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/e1151760580102020740be1e650e52ea5418ce49.png)
定期对传感器、数据采集器、服务器 等设备进行检查,确保设备正常运行,
及时更换损坏部件。
3. 数据备份与安全
定期备份数据,确保数据安全。同时 ,加强系统安全防护,防止数据泄露
和篡改。
2. 软件更新
根据实际需求,对监控中心的软件进 行更新和升级,优化数据处理和分析 功能。
4. 扩展与升级
根据农业生产和监控需求,对系统进 行扩展和升级,如增加传感器种类、 提高数据传输速率等。
软件系统设计
01
数据采集与处理
设计数据采集程序,实时收集各传感器的数据,并进行预处理和异常检
测,确保数据的准确性和有效性。
02
控制策略设计
根据农业专家和农民的经验,设计智能控制策略,实现大棚环境的自动
调节和优化。
03
数据存储与分析
设计数据存储程序,对大棚环境和作物生长数据进行长期保存,并利用
数据分析工具,对历史数据进行分析和挖掘,术,实现温室大棚的 智能化管理和自动化控制 。
系统功能概述
数据采集功能
实时监测温室大棚内的温度、湿度、 光照、CO2浓度等环境参数,以及作 物的生长状况。
远程控制功能
用户可通过手机APP或电脑端远程控 制系统设备的开关,实现温室大棚的 智能化管理。
01
02
数据传输功能
传感器选择
选用温度、湿度、光照、CO2浓度等 传感器,确保对大棚环境进行全面监 测。
控制设备选择
采用智能控制器,根据传感器数据和 预设策略,对大棚内的通风、遮阳、 灌溉等设备进行精确控制。
数据存储设备
选用稳定可靠的数据存储模块,实时 保存传感器数据和控制记录,确保数 据安全和可追溯。
通信设备
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文
![《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文](https://img.taocdn.com/s3/m/d43681504b7302768e9951e79b89680202d86b4f.png)
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》篇一一、引言随着现代农业技术的快速发展,温室大棚种植技术已成为提高农作物产量和品质的重要手段。
为了更好地对温室大棚进行管理,提高生产效率,降低人力成本,本文提出了一种温室大棚分布式监控系统的设计与实现方案。
该系统通过物联网技术,实现对温室大棚内环境参数的实时监测与控制,提高了农作物的生长环境,从而提升了农作物的产量和品质。
二、系统设计1. 硬件设计温室大棚分布式监控系统的硬件部分主要包括传感器、数据采集器、传输模块、中央处理器和控制设备等。
传感器负责实时采集温室大棚内的环境参数,如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等;数据采集器负责将传感器采集的数据进行整理和初步处理;传输模块将处理后的数据通过无线网络传输到中央处理器;中央处理器对接收到的数据进行进一步处理和存储,并通过控制设备对温室大棚内的环境进行调节。
2. 软件设计软件部分主要包括数据采集与处理模块、通信模块、控制模块和用户界面模块等。
数据采集与处理模块负责从传感器中获取数据并进行初步处理;通信模块负责将处理后的数据传输到中央处理器;控制模块根据处理后的数据对温室大棚内的环境进行调节;用户界面模块则提供友好的人机交互界面,方便用户对系统进行操作和管理。
三、系统实现1. 传感器布置与数据采集根据温室大棚的实际情况,合理布置传感器,确保能够全面、准确地采集到温室大棚内的环境参数。
通过数据采集器对传感器采集的数据进行整理和初步处理,为后续的数据分析和控制提供支持。
2. 数据传输与处理通过无线网络将处理后的数据传输到中央处理器。
中央处理器对接收到的数据进行进一步处理和存储,包括数据分析和存储等。
同时,中央处理器根据处理后的数据判断温室大棚内的环境是否符合农作物的生长需求,如果不符合,则通过控制设备对温室大棚内的环境进行调节。
3. 控制策略与实现根据农作物的生长需求和温室大棚内的环境参数,制定合理的控制策略。
通过控制设备对温室大棚内的环境进行调节,如调整温度、湿度、光照强度等,以满足农作物的生长需求。
智能温室大棚监测系统解决方案设计
![智能温室大棚监测系统解决方案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/7d4f0d3af342336c1eb91a37f111f18583d00ce1.png)
智能温室大棚监测系统解决方案设计一、设计背景温室大棚是一种具备自动控制温度、湿度、光照等环境参数的农业生产设施,能够提供稳定的生长环境,优化农作物的生长条件,提高农作物产量和质量。
为了实现自动监测和控制,提高温室大棚的生产效益和资源利用效率,智能温室大棚监测系统应运而生。
二、系统目标1.实时监测温室大棚的环境参数,包括温度、湿度、光照等;2.自动控制温室大棚的温度、湿度、光照等环境参数,以维持最佳的生长条件;3.提供远程监测和控制功能,方便用户随时随地查看和操作;4.数据存储和分析,为用户提供决策依据和生产指导。
三、系统组成1.传感器网络:布置在温室大棚内部的各个位置,用于感知温度、湿度、光照等环境参数;2.控制器:通过与传感器网络连接,获取环境参数数据,并控制灯光、风机、喷灌等设备,实现环境参数的调控;3.数据中心:负责接收和存储传感器数据,并进行分析和处理,生成报告和统计分析结果;4.用户界面:提供给用户查看温室大棚的当前状态和历史数据,并进行控制操作的界面;5.通信模块:实现传感器数据的传输和远程控制命令的下发。
四、系统工作流程1.传感器网络感知温室大棚内的环境参数,将数据通过通信模块传输给数据中心;2.数据中心接收数据并存储,进行数据分析和处理,生成报告和统计分析结果;3.用户可以通过用户界面查看温室大棚的当前状态和历史数据;4.用户可以通过用户界面进行控制操作,下发控制命令到控制器;5.控制器接收控制命令,控制相应的设备,调节温室大棚的环境参数。
五、系统特点与优势1.实时性:通过传感器网络和通信模块的配合,实现对温室大棚环境参数的实时监测和控制;2.自动化:传感器数据的自动处理和控制器的自动调节,降低了人工的参与度,提高了生产效率;3.远程监测和控制:用户可以通过互联网远程查看和操作温室大棚,方便灵活;4.数据分析和决策支持:数据中心对传感器数据进行分析和处理,生成报告和统计分析结果,为用户提供决策支持和生产指导。
《2024年智慧农业大棚监控系统的设计与实现》范文
![《2024年智慧农业大棚监控系统的设计与实现》范文](https://img.taocdn.com/s3/m/d9517b41c381e53a580216fc700abb68a982ad0c.png)
《智慧农业大棚监控系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展,智慧农业成为了农业领域发展的重要方向。
智慧农业大棚监控系统是智慧农业的重要组成部分,通过集成物联网、传感器、大数据等先进技术,实现对农业大棚环境的实时监测和智能调控,提高农业生产效率和产品质量。
本文将介绍智慧农业大棚监控系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 系统架构设计智慧农业大棚监控系统采用分层设计的思想,主要包括感知层、传输层、应用层。
感知层负责采集大棚环境数据,传输层负责将数据传输到服务器端,应用层负责数据的处理和展示。
2. 硬件设计(1)传感器:传感器是智慧农业大棚监控系统的核心组成部分,主要包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2浓度传感器等,用于实时监测大棚环境参数。
(2)控制器:控制器负责接收传感器数据,并根据预设的阈值进行相应的调控操作,如调节温室遮阳帘、通风口等。
(3)网络设备:网络设备包括无线通信模块和有线网络设备,用于将传感器数据传输到服务器端。
3. 软件设计(1)数据采集与处理:软件系统通过与硬件设备的通信,实时采集大棚环境数据,并进行预处理和存储。
(2)数据分析与展示:软件系统对采集的数据进行分析和挖掘,通过图表、报表等形式展示给用户,帮助用户了解大棚环境状况和作物生长情况。
(3)智能调控:软件系统根据预设的阈值和调控策略,自动或手动调节温室设备,如调节温室遮阳帘、通风口等,以保持大棚环境在最佳状态。
三、系统实现1. 硬件实现硬件设备选型与采购:根据系统需求,选择合适的传感器、控制器和网络设备,并进行采购。
设备安装与调试:将硬件设备安装在大棚内,并进行调试,确保设备能够正常工作并采集准确的数据。
2. 软件实现(1)数据采集与处理模块:通过与硬件设备的通信,实时采集大棚环境数据,并进行预处理和存储。
采用数据库技术对数据进行管理和维护。
(2)数据分析与展示模块:通过数据分析算法对采集的数据进行分析和挖掘,以图表、报表等形式展示给用户。
高唐智慧大棚监控系统设计方案
![高唐智慧大棚监控系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/08dc95a4846a561252d380eb6294dd88d1d23d19.png)
高唐智慧大棚监控系统设计方案智慧大棚是近年来一种新兴的农业种植方式,它利用先进的技术手段,将传感器、控制系统和人工智能等技术应用于农业生产中,提高作物的生长环境,提高产量和质量。
而智慧大棚监控系统作为智慧大棚不可或缺的一部分,其设计方案的合理性和可行性关乎着系统的功能和效果。
下面就为大家介绍一下关于高唐智慧大棚监控系统的设计方案。
一、系统功能需求1. 温度、湿度和光照等环境参数的监测:通过传感器实时监测棚内温度、湿度和光照等环境参数,并将数据反馈到监控中心。
2. 自动控制:根据设定的生长条件和作物需求,通过控制系统自动调节温度、湿度和光照等参数,保持最适宜的生长环境。
3. 系统远程控制和监控:通过物联网技术实现对智慧大棚的远程控制和监控,随时随地了解大棚的运行情况,并进行调整和控制。
4. 报警功能:当大棚内环境异常或有突发状况时,及时发出报警信号,保障作物的生长和安全。
5. 数据分析和决策支持:通过对棚内环境参数和作物生长情况进行数据分析,提供科学的决策支持,优化生产管理。
二、系统硬件设计1. 传感器:选择高精度的温度、湿度和光照传感器,能够稳定准确地监测棚内环境参数,并将数据传输给中控系统。
2. 控制设备:采用可编程控制器(PLC)或单片机等设备,实现对温度、湿度和光照等参数的自动调控,并响应监控中心的指令进行远程控制。
3. 通信设备:使用物联网技术实现智慧大棚监控系统的远程控制和监控,选择可靠稳定的无线通信设备。
4. 视频监控设备:安装摄像头实时监控大棚内的情况,并将视频流传输给监控中心,便于远程监控和处理突发状况。
5. 报警设备:设置温度、湿度和光照等阈值,当参数超过设定范围时,触发报警器发出声音或闪光信号,同时发出警报信息。
三、系统软件设计1. 监控中心软件:设计一个用户友好的监控中心软件,实现对智慧大棚的远程控制和监控,实时显示大棚内的环境参数和作物生长情况,提供报警和数据分析功能。
2. 数据分析软件:根据传感器采集的数据进行分析,生成图表展示大棚内环境参数的变化趋势,辅助管理人员进行决策和优化生产管理。
佳木斯智慧大棚监控系统设计方案
![佳木斯智慧大棚监控系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/a6522596c0c708a1284ac850ad02de80d4d80624.png)
佳木斯智慧大棚监控系统设计方案佳木斯智慧大棚监控系统设计方案智慧大棚监控系统是一种基于物联网和传感器技术的智能化管理系统,能够实时监测大棚内的环境参数、作物生长情况和设备运行状态,并通过云平台进行数据分析和远程控制。
该系统设计旨在提高大棚的生产效率、降低人工成本和节约资源。
一、系统硬件设计部分1. 传感器节点:在大棚内设置多个传感器节点,包括温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器等,用于监测环境参数。
传感器节点通过无线通信技术与网关设备进行数据传输。
2. 网关设备:负责接收传感器节点的数据,并将数据传输到云平台。
网关设备可采用无线通信技术,如Wi-Fi 或LoRaWAN,具备较强的数据处理能力和稳定的连接性能。
3. 视频监控设备:在大棚内设置摄像头,实时监控大棚的情况。
摄像头可以配备移动侦测功能,当检测到异常情况时自动发送报警信息。
4. 控制设备:用于控制大棚内的灌溉系统、通风设备、遮阳篷等。
通过云平台远程控制这些设备的开关和工作模式,并可根据环境参数实现自动控制。
二、系统软件设计部分1. 云平台:搭建一个稳定、高效的云平台,用于接收和存储传感器数据,并进行数据分析和处理。
云平台可以采用云计算和大数据技术,实现实时数据监控、预测分析等功能,并提供数据可视化界面。
2. 数据分析算法:利用机器学习和数据挖掘算法对传感器数据进行分析和建模,提取出关键信息,如温湿度变化趋势、作物生长情况等。
通过数据分析,帮助农民根据实际情况做出决策,优化大棚管理。
3. 移动App:设计一个移动端的智能管理App,农民可以通过App实时查看大棚的环境参数、作物生长情况和设备运行状态,并进行远程控制。
App还可以提供专业的种植指导和技术支持,帮助农民有效管理大棚。
三、系统功能设计部分1. 环境监测:实时监测大棚内的温度、湿度、光照等环境参数,并记录数据变化趋势,帮助农民优化温度、湿度和光照控制,提高作物产量。
2. 作物监测:通过图像识别技术对大棚内的作物进行监测和分析,包括作物生长情况、病虫害监测等。
农业大棚监控系统设计方案
![农业大棚监控系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/ffc19e4b4b7302768e9951e79b89680203d86b2d.png)
农业大棚监控系统设计方案
**一、引言**
随着农业生产的现代化和智能化进程的推进,农业大棚作为一种重要的农业生产方式,得到了广泛应用。
但是,传统的农业大棚管理存在一些问题,如温湿度控制不稳定、水肥管理困难、病虫害防治不及时等。
为了解决这些问题,设计一个农业大棚监控系统能够提高农业生产的效率和产量,也能够减少农业生产中的风险和损失。
**二、系统需求分析**
1. 温湿度监测:监测农业大棚的温度和湿度,及时反馈数据,确保农作物在适宜的生长环境中。
2. 光照监测:监测农业大棚的光照强度,合理调节光照,提高农作物的生长质量。
3. CO2浓度监测:监测农业大棚的CO2浓度,合理控制CO2浓度,促进植物光合作用。
4. 水肥控制:监测农业大棚的水分和肥料的使用情况,自动化调节水肥供应量。
5. 病虫害监测:监测农业大棚的病虫害情况,及时预警并采取措施进行防治。
6. 远程监控:能够通过手机或电脑远程监控农业大棚的运行情况,方便及时调整管理策略。
**三、系统设计方案**
1. 硬件部分
为了实现农业大棚监控系统的各项功能,需要搭建以下硬件设施:
- 温湿度传感器:安装在农业大棚内部,实时监测温湿度数据。
- 光照传感器:安装在农业大棚内部,实时监测光照强度。
- CO2传感器:安装在农业大棚内部,实时监测CO2浓度。
- 水肥控制装置:根据水肥浓度和农作物需求,自动化调节水肥供应量。
温室大棚环境监控系统总方案(详细版)
![温室大棚环境监控系统总方案(详细版)](https://img.taocdn.com/s3/m/16d313430c22590103029d51.png)
温室大棚环境监控系统总方案(详细版)温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件,创造一个人工气象环境,来消除温度、湿度等对生物生长的限制。
能使不同的农作物在不适合生长的季节产出,部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。
近年来,农业智能监控系统在温室大棚中的应用是越来越广泛,下面托普云农带大家了解一下整套的温室大棚环境监控系统解决方案。
一、方案概述我国是一个农业大国,农业是国家的重要经济命脉,提高单位面积的作物产量、生产优质产品是现阶段农业发展的迫切需求,而温室大棚是实现高产、优质农业的一个重要组成部分。
我司提供的农业智能监控系统通过网络技术与农业种植经验的结合,为用户提供一个可远程、自动化控制的大棚环境,能够帮助提高用户工作效率。
线上服务包括:大棚实时数据监测;大棚出入管理;大棚环境自动化控制;24小时远程值守;移动APP端告警信息日推送服务;系统告警信息周报分析推送服务;远程智能巡检服务。
线下服务包括:及时故障响应服务;主动现场维护服务;定期现场巡检服务。
二、系统架构对于规模化的温室大棚种植而言,单靠人工管理需要大量人手,耗力费时,并且存在难以避免的人工误差。
托普物联网系统采集温室内的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳、光照强度等实时环境数据,传输到控制中心,由中心平台系统将最新监测数据与预先设定适合农作物生长的环境参数与进行比较,如发现传感器监测到的数据与预设数值有了偏差,计算机会自动发出指令,智能启动与系统相连接的通风机、遮阳、加湿、浇灌等设备进行工作,直到大棚内环境数据达到系统预设的数据范围之内,相关设备才会停止工作。
系统的结构图如下:三、系统功能1、实时监控通过电脑,手机端远程查看温室的实时环境数据,包括空气湿度,空气温度,土壤温度,土壤湿度,光照度,二氧化碳浓度,氧气浓度等与作物生长息息相关的环境信息。
通过电脑和手机端远程查看大棚实时视频,查看大棚门禁管理记录,并可以查看录像,随时随地了解大棚现状,防止被盗。
一种智能温室大棚监控系统的设计
![一种智能温室大棚监控系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3e33275226284b73f242336c1eb91a37f1113218.png)
一种智能温室大棚监控系统的设计随着人们对环境的日益重视,为了保护地球资源,农业也在向着智能化、节能化、高效化的方向发展。
而智能温室大棚监控系统的出现,为农业生产提供了强大的保障。
本文将介绍一种智能温室大棚监控系统的设计方案。
一、引言智能温室大棚环境的控制对农产品质量、数量和价格有着巨大的影响。
传统的大棚监控系统主要靠人工巡视来进行监测和管理,这种方式繁琐耗时,效率不高。
而智能温室大棚监控系统则可以通过自动化、智能化的方式对温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境参数进行精确地调控,从而提高生产效率和产品质量。
二、系统设计1.系统硬件设计智能温室大棚监控系统的硬件设计包括传感器模块、数据采集模块、控制模块和通信模块。
传感器模块:通过传感器模块对环境参数进行监测,例如:温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等。
数据采集模块:数据采集模块主要是对传感器采集到的数据进行采集,通过采集到的数据进行自动化调控。
控制模块:控制模块主要是对各个设备进行控制的模块,例如:空调、加湿器、灯光、通风等。
通信模块:通过通信模块将传感器采集到的数据上传到云端,方便农户远程管理大棚。
系统的软件设计主要包括上位机软件和云端软件两个部分。
上位机软件:运行在智能温室大棚内部的计算机上,该软件可以对温室内的参数进行实时监测,并通过控制模块对温室内的设备进行控制。
云端软件:运行在云服务平台上,该软件通过接收传感器上传的数据,对温室内的参数进行分析和处理,并将分析结果发送给农户进行管理和控制。
三、系统优势1. 自动化:通过系统硬件和软件的设计,大大提高了智能温室大棚的自动化程度,减少了人工巡视的工作量。
2. 精确度高:传感器模块采集到的数据可以精确地调控温度、湿度、光照等环境参数,从而提高了生产效率和产品质量。
3. 远程控制:云端软件的设计,可以对智能温室大棚进行远程控制,方便了农户的管理和及时处理问题。
4. 节能减排:通过精确调控温室大棚的环境参数,减少了资源的浪费,实现了节能减排的效果。
农业大棚智能温室监测系统设计方案
![农业大棚智能温室监测系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/cc871c3802d8ce2f0066f5335a8102d276a26119.png)
农业大棚智能温室监测系统设计方案随着现代化农业的发展,农业大棚建设越来越普及,但是由于天气等客观因素不能完全掌控,农业生产效率难以保证。
因此,农业大棚智能监测系统的应用显得尤为重要。
本文将从以下三个方面阐述农业大棚智能温室监测系统的设计方案:系统方案的设计、硬件和软件的实现及监控效果的实现。
一、系统方案的设计农业大棚是一个相对比较封闭的环境,可以通过解决温度、湿度、光照、二氧化碳等多个环境参数来提高大棚温度、湿度等环境参数的控制,提高种植效率。
因此,为了保障农业生产,设计一个可以全天候监测,记录及分析大棚内不同的环境数据的智能监测系统是可行的。
智能监测系统方案的设计应该包括硬件和软件两个方面。
二、硬件和软件的实现系统的硬件实现主要有传感器、单片机、电源、通讯模块等四个组件。
这些组件分别应用于不同领域,但是通过互相配合,最终形成了一个可有效监测环境变化的系统。
其中的传感器可以实现对于不同环境参数的监测,单片机负责收集传感器获取的数据,并根据实际情况进行控制。
电源则提供系统使用的能量,使得系统能够持续运行。
通讯模块则将数据传输到云端,方便维护以及数据分析,使得用户能够更加便捷地了解大棚内的环境变化。
软件的实现包括了传感器数据管理软件,程序逻辑控制软件,数据分析软件以及信息管理软件。
在实现这些软件的同时,需要考虑数据管理的安全问题。
因此通讯模式的选择成为了考虑的重点。
本系统选择了基于物联网的信号传输方式,使用模数转换器,将传感器检测到的物理信号转化成数字信号,再通过网络传输的方式将这些数字信号发送到云端进行采集分析。
在传输上采用了安全加密技术,以保证数据安全性。
三、监控效果的实现系统能够实现对高温、低温、干燥、潮湿等环境的自动报警,并能够在系统数据分析的基础上,提供对农业大棚的管护建议。
同时,该系统可以通过数据记录等方式,为农业生产前期生产者提供参考,帮助农业生产者更好地进行规划,提高生产水平。
因此,该系统具有较高的实用价值。
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文
![《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文](https://img.taocdn.com/s3/m/43436a42a66e58fafab069dc5022aaea988f4149.png)
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》篇一一、引言随着现代农业科技的快速发展,温室大棚的种植技术和设施不断完善,如何有效管理和监控这些温室大棚,以提高作物生长的效率与品质,已成为当前的重要问题。
针对此问题,本文提出了一个温室大棚分布式监控系统的设计与实现方案。
二、系统需求分析(一)基本需求对于温室大棚分布式监控系统,其主要目标是实时监测温室环境数据,如温度、湿度、光照等,并对环境进行调控以保障作物生长的最佳条件。
因此,系统应满足以下基本需求:1. 实时监测温室环境数据;2. 远程控制温室设备;3. 数据存储与处理;4. 用户权限管理。
(二)技术需求在技术上,系统需要采用可靠的技术方案以实现上述功能。
包括但不限于以下技术:1. 数据采集与传输技术;2. 数据库管理技术;3. 通信网络技术;4. 云计算技术。
三、系统设计(一)总体架构设计本系统采用分布式架构设计,主要由数据采集层、数据处理层、数据存储层和应用层组成。
其中,数据采集层负责实时采集温室环境数据;数据处理层负责对数据进行处理和计算;数据存储层负责存储和处理后的数据;应用层则提供用户界面和操作接口。
(二)硬件设计硬件部分主要包括传感器、执行器、网关等设备。
传感器负责采集环境数据,执行器负责执行控制命令,网关则负责设备之间的通信和数据传输。
(三)软件设计软件部分包括数据采集软件、数据处理软件、数据库管理系统等。
数据采集软件负责从传感器中获取数据,数据处理软件负责对数据进行处理和计算,数据库管理系统则负责数据的存储和管理。
四、系统实现(一)数据采集与传输实现通过使用各种传感器设备,实时采集温室环境数据,如温度、湿度、光照等。
通过无线通信技术将数据传输至数据中心进行处理。
(二)数据处理与存储实现数据处理软件对采集到的数据进行处理和计算,如计算平均值、最大值、最小值等。
将处理后的数据存储在数据库中,方便后续的数据查询和处理。
(三)远程控制实现通过应用层提供的操作接口,用户可以远程控制温室设备,如开启或关闭通风口、调节灯光亮度等。
大棚监控系统设计方案
![大棚监控系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/bc8124546fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64da8.png)
大棚监控系统设计方案一、引言随着人们对食品安全和农业生产质量的要求提高,大棚种植已成为现代农业的重要形式。
大棚监控系统的设计和应用,可以有效地提高大棚种植的产量和质量,加强大棚内外环境的监控和控制,提供实时数据和预警功能,为农民提供便捷和科学的农业管理手段。
二、系统需求根据大棚的特点和种植需求,大棚监控系统需要满足以下需求:1.环境监测:监测大棚内外的温度、湿度、光照等环境参数,实时记录并提供历史数据。
2.应急报警:当环境参数超过预设阈值时,及时发出报警信号,以便农民采取措施防止作物受损。
3.光照控制:通过调控灯光的亮度和时间,模拟不同的光照条件,满足作物生长的需要。
4.水肥控制:监测土壤湿度和营养物质含量,自动控制水肥供给,提高作物生长和产量。
5.录像监控:安装摄像头,实时监控大棚内外的情况,记录和回放视频。
6.数据管理:将监测到的数据保存在数据库中,方便查询、分析和报表生成。
7.远程管理:支持通过手机、电脑等终端设备远程实时监控和管理大棚系统。
为满足上述需求,可以设计以下大棚监控系统方案:1.硬件设备:安装传感器和执行器,包括温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、水泵、灯光控制器等,用于监测环境参数并调控大棚内部设备。
2.控制器:使用微控制器或工控机作为控制器,将传感器和执行器连接到控制器上,实时获取环境参数并控制各个执行器的工作状态。
3.数据传输:使用无线通信技术,如Wi-Fi、蓝牙、LoRa等,将监测到的数据传输到中心控制台或云端服务器。
4.中心控制台:提供人机交互界面,显示实时数据和历史记录,设置阈值和报警规则,远程控制大棚系统运行状态。
5.云端服务器:将从大棚监控系统传输过来的数据保存在云端数据库中,实现数据的集中管理、备份和分析,同时也可以实现远程管理和监控功能。
6. 移动端APP:开发移动端App,便于农民通过手机实时监控大棚情况、接收报警信息、调控设备以及查看历史数据。
7.视频监控系统:安装摄像头,将实时视频传输至中心控制台或云端服务器,提供视频监控和回放功能。
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文
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《温室大棚分布式监控系统设计与实现》篇一一、引言随着现代农业科技的快速发展,温室大棚作为农业生产的现代化工具,对于提升农作物产量和品质起着重要作用。
为了实现温室大棚的智能化管理和高效运行,分布式监控系统的设计与实现显得尤为重要。
本文将详细介绍温室大棚分布式监控系统的设计思路、实现方法及其应用效果。
二、系统设计目标温室大棚分布式监控系统的设计目标主要包括:1. 实现温室环境的实时监测,包括温度、湿度、光照等参数;2. 对温室内的设备进行远程控制,如灌溉系统、通风系统等;3. 提高农业生产效率,降低生产成本,实现农业生产的智能化和自动化;4. 确保系统稳定可靠,易于维护和扩展。
三、系统架构设计温室大棚分布式监控系统采用分布式架构,主要由以下几个部分组成:1. 监控终端:部署在各个温室大棚内,负责采集环境参数和设备状态信息,并将数据传输至中心服务器;2. 中心服务器:负责接收监控终端传输的数据,进行数据处理和分析,并将控制指令下发至执行终端;3. 执行终端:接收中心服务器的控制指令,对温室内的设备进行远程控制;4. 通信网络:连接监控终端、中心服务器和执行终端,实现数据的传输和指令的下发。
四、硬件选型与配置1. 监控终端硬件选型与配置:监控终端主要包括传感器、数据采集器、通信模块等。
传感器用于采集温室环境参数和设备状态信息,数据采集器负责将传感器采集的数据进行整合和预处理,通信模块负责将数据传输至中心服务器。
2. 中心服务器硬件选型与配置:中心服务器是整个系统的核心,需要具备高性能的计算能力和数据存储能力。
根据系统规模和需求,可以选择适当的服务器硬件,包括处理器、内存、存储设备等。
3. 执行终端硬件选型与配置:执行终端主要负责接收中心服务器的控制指令,对温室内的设备进行远程控制。
根据实际需求,可以选择适当的执行终端硬件,如继电器模块、电机驱动模块等。
五、软件设计与实现1. 数据采集与传输:监控终端通过传感器采集温室环境参数和设备状态信息,通过数据采集器进行整合和预处理后,通过通信模块将数据传输至中心服务器。
农业大棚智能温室监测系统设计方案
![农业大棚智能温室监测系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/b3960ebe710abb68a98271fe910ef12d2af9a986.png)
数据存储与管理
设计数据库结构,对温室环 境数据进行存储,方便后续 查询与分析。
数据可视化
开发可视化界面,实时展示 温室环境数据及历史变化趋 势,提高用户直观感受。
报警与控制
设定环境参数阈值,当数据 异常时触发报警,并自动控 制温室设备,确保温室环境 稳定。
系统集成与调试
硬件集成
将传感器、数据采集器、温室控 制器、通信设备等硬件设备连接
预警系统
根据数据分析结果,为农户提供针对性的 温室管理建议,如调整温室温度、湿度等 。
设定环境参数的阈值,当实际数据超出设 定范围时,系统自动发出警报,提醒农户 及时采取措施。
控制系统与执行机构模块
手动控制
农户可通过操作界面手动控制温室设备, 以满足临时性的管理需求。
自动控制
根据环境监测数据和预设的管理策 略,自动控制温室内的通风、遮阳 、灌溉等设备,以维持温室环境的
起来,确保数据传输畅通。
软件集成
将软件平台与硬件设备进行联调 ,确保软件能够正确接收、解析
、存储、展示温室环境数据。
系统测试对系统进行全面测试,包来自功能 测试、性能测试、稳定性测试等
,确保系统满足设计要求。
系统运行与维护
定期对数据库进行备份,防止数据丢 失,确保数据安全。
根据用户需求及系统运行情况,对软 件进行更新升级,优化系统性能,提 高用户体验。
04
通信技术
采用MQTT、WebSocket等通信技术 ,实现客户端与服务器之间的实时数 据传输。
03
系统详细设计
温室环境监测模块
温度监测
通过布置在温室内的温度传感器,实 时监测温室内的气温变化,确保作物 生长在最适宜的温度环境中。
一种智能温室大棚监控系统的设计
![一种智能温室大棚监控系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/58465a8509a1284ac850ad02de80d4d8d15a0182.png)
一种智能温室大棚监控系统的设计随着农业现代化的不断推进,智能温室大棚技术的应用越来越广泛。
智能温室大棚通过各种先进的技术手段,可以实现自动化的种植管理,提高农作物产量和质量。
而智能温室大棚监控系统则是其中至关重要的一环,它通过实时监测大棚内外环境参数的变化,为温室种植提供科学的指导和保障。
本文将设计一种智能温室大棚监控系统的方案,包括系统结构和功能模块的设计,以及系统实现过程中的关键技术与难点。
一、系统结构设计智能温室大棚监控系统的设计需要考虑到整个温室生产过程,包括种植环境监测、自动控制、数据采集与传输、远程监控等多个方面。
根据这些功能需求,我们设计了以下系统结构:1.传感器网络:通过在大棚内外布设多种环境参数传感器,实时监测温度、湿度、光照、CO2浓度等重要指标。
这些传感器需要覆盖整个大棚,以确保对环境变化的全面监测。
2.数据采集与处理模块:将传感器采集到的环境参数数据进行处理和归档,形成数据集,便于后续分析和管理。
对采集到的数据进行分析,提取温室生产的关键信息,为后续的控制和决策提供依据。
3.控制器与执行器:根据数据采集与处理模块的信息,控制温室内外的设备与系统,包括温度调节、灌溉、通风等,以保持温室生产环境的稳定和优良。
4.远程监控与管理平台:提供远程监控界面,用户可以通过互联网随时查看温室内外环境参数和生产状况,也可以进行远程控制和管理。
二、系统功能模块设计1.环境参数监测与采集系统将在温室内外设立多种传感器,包括温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤湿度等多种环境参数传感器。
这些传感器将实时采集温室生产环境的参数数据,并通过数据总线传输到数据采集与处理模块。
2. 数据采集与处理3. 温室自动控制4. 远程监控与管理三、系统实现过程中的关键技术与难点在设计智能温室大棚监控系统的过程中,需要克服以下几个关键技术与难点:1. 传感器的选择与布局温室环境参数的实时采集和处理需要使用一些数据采集与处理算法,以提取温室生产的关键信息并进行数据分析。
温室大棚监控系统的设计与优化方案
![温室大棚监控系统的设计与优化方案](https://img.taocdn.com/s3/m/cd95be2549d7c1c708a1284ac850ad02df800765.png)
温室大棚监控系统的设计与优化方案1. 引言温室大棚是一种用于种植蔬菜、水果和花卉的人工环境。
随着农业生产的现代化和科技进步,温室大棚的种植方式也发生了变化。
为了实现对温室环境的精细化管理,温室大棚的监控系统成为农民和种植者的重要工具。
本文将介绍温室大棚监控系统的设计与优化方案,以提高作物的生长质量和农作物的产量。
2. 系统设计(1)传感器选择在温室大棚监控系统中,合适的传感器选择是关键。
常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2浓度传感器等。
这些传感器可以实时检测温室大棚的气候条件,以便及时调整环境参数。
(2)数据采集与传输传感器所采集到的数据需要采集和传输给监控系统。
可以采用有线或无线的方式进行数据传输。
无线传输系统可以提供更灵活的数据传输方式,能够及时将数据传输给监控系统进行分析和处理。
(3)监控系统温室大棚监控系统应包括数据存储、数据分析和报警功能。
数据存储用于保存传感器所采集到的数据,以便后续分析和查询。
数据分析功能可以根据不同作物的需求,对温室环境参数进行分析和优化,以提高作物的生长质量。
报警功能可以在温室环境异常时,及时向农民或种植者发送警报信息,以便采取相应的措施。
3. 系统优化(1)智能控制算法为了提高温室大棚的生产效率,可以引入智能控制算法。
这些算法可以根据不同的环境条件和作物需求,自动调整温室环境参数,并实现温室大棚的自动化管理。
例如,根据作物的生长阶段,调整光照、温度和湿度等参数,以提高作物的生长速度和产量。
(2)远程监控和控制为了方便农民和种植者的管理,可以实现温室大棚的远程监控和控制。
通过手机应用或者网页端,可以实时查看温室大棚的环境参数和作物情况。
农民和种植者可以随时随地监控温室大棚的状态,并进行远程控制。
4. 系统应用温室大棚监控系统的应用可以帮助农民和种植者实现对温室大棚的精细化管理,提高作物的生长质量和产量。
同时,该系统可以帮助减少资源的浪费,提高农业生产的效益。
《2024年温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文
![《2024年温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文](https://img.taocdn.com/s3/m/019ae694a0c7aa00b52acfc789eb172dec639910.png)
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》篇一一、引言随着现代农业技术的不断发展,温室大棚种植已成为提高农作物产量和品质的重要手段。
然而,传统的大棚管理方式存在着效率低下、人力成本高、无法实时监控等问题。
为了解决这些问题,本文提出了一种温室大棚分布式监控系统的设计与实现方案。
该系统通过分布式传感器网络、数据传输技术和云计算平台,实现对温室大棚环境的实时监控、智能控制和数据分析,提高了大棚管理的效率和农作物的产量与品质。
二、系统设计1. 硬件设计温室大棚分布式监控系统的硬件部分主要包括传感器节点、数据传输设备和云计算平台。
传感器节点负责采集温室大棚内的环境参数,如温度、湿度、光照强度等。
数据传输设备负责将传感器节点的数据传输到云计算平台。
云计算平台则负责存储、处理和分析这些数据,为管理者提供决策支持。
在传感器节点的选择上,我们采用了低功耗、高精度的传感器,以便长时间工作并获取准确的环境参数。
数据传输设备采用无线通信技术,实现了传感器节点与云计算平台的无线连接,方便了布线和维护。
2. 软件设计软件部分包括分布式传感器网络软件、数据传输协议软件和云计算平台软件。
分布式传感器网络软件负责协调各传感器节点的工作,确保数据的实时采集和传输。
数据传输协议软件负责定义传感器节点与云计算平台之间的通信协议,确保数据的可靠传输。
云计算平台软件则负责数据的存储、处理和分析,以及为用户提供友好的界面和操作接口。
三、系统实现1. 传感器网络部署首先,根据温室大棚的实际情况,选择合适的传感器节点并部署在关键位置。
这些位置应能够反映温室大棚内的环境变化情况。
然后,通过无线通信技术将传感器节点与云计算平台连接起来,形成分布式传感器网络。
2. 数据传输与处理传感器节点实时采集环境参数,并通过无线通信技术将数据传输到云计算平台。
云计算平台对接收到的数据进行预处理和存储,然后进行进一步的分析和挖掘。
这些分析结果可以通过界面展示给用户,为用户提供决策支持。
蔬菜大棚温室农业无线监控系统的设计.doc
![蔬菜大棚温室农业无线监控系统的设计.doc](https://img.taocdn.com/s3/m/21127ae6a32d7375a5178001.png)
蔬菜大棚温室农业无线监控系统的设计0 引言近年来,我国农业信息化技术的快速发展为精准农业的推广与实施奠定了基础,而物联网技术的应用与发展为农业生产环境信息的获取与调控提供了有力的工具与可靠的保证.感知农业通过在温室内部署的传感器及无线采集、控制节点,将传感器采集到的实时环境信息发送到传感节点,然后通过有线或无线方式传输到上位机进行解析处理,并给予相应的调控,控制通风、灌溉、施肥等方式以改善农作物的生长环境[1].目前,智能温室工程作为农业现代化的一个重要组成部分,对我国农业的发展具有重要的意义,已经成为我国科技人员研究的重要课题[2].随着人们生活水平的提高,温室蔬菜种植的规模在我国发展十分迅速,成为城市居民菜篮的主要途径,也是农户增产创收的捷径之一.然而,温室大棚普遍存在着自动化水平较低、人力消耗大以及水肥资源浪费严重等诸多问题.为此,设计了一种温室农业无线监控系统.该系统采用ALIENTEK STM32 作为主控制器,布置在大棚内部的传感器可实时检测室内温度、湿度、光照强度,同时单片机还将通过光敏传感器检测室外光照强度以控制大棚外卷帘机卷起或放下保温层.同时,该系统中加入了上位机控制系统,用户足不出户就能监视并控制大棚内部的情况,一定程度实现了农业生产的自动化,使农作物始终生长在适宜的环境中,解放了人力,节约了资源,提高了经济效益.1 系统总体方案设计系统主要由 4 个部分组成,分别是上位机软件、主控制板、大棚控制板和大棚采集板,如图1 所示.1. 1 主控制板主控制板主要由ALIENTEK STM32 板、无线通信模块及USB 串行端口模块组成,如图2 所示.主控制板负责对两个大棚传递上来的信息进行处理,打包之后发送给上位机,同时还负责将上位机下达的指令传递给两个温室大棚.1. 2 大棚控制板大棚控制板主要由STC89C55 单片机、12864LCD显示、光耦、继电器,以及无线通信模块组成,如图3所示.大棚控制板负责控制大棚内部装置以及转发大棚采集板采集上来的数据,一旦收到主控制板发送的信号,大棚控制板将对相应的装置进行控制.1. 3 采集板大棚采集板主要由STC89C55 单片机、空气温湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器、无线通信模块和供电电源构成,如图 4 所示.大棚采集板负责采集温室内各个部分数据,之后通过无线传送给控制板.2 智能农业无线监控系统软件设计2. 1 上位机软件设计上位机使用VB 语言编写.上位机界面通过串口模块与主控制板进行通信,以获取两个大棚内部的环境数据和对大棚内部设施进行控制,同时上位机软件还可以将接收到的环境数据保存到电脑数据库中,以便日后的查询,如图5 所示.2. 2 主控制板程序设计原理主控制板在Keil4MDK 环境下开发,在程序中使用了库函数版本,使得开发思路更加的流畅,如图6所示.当主控制板接收到大棚控制板发送上来的信号时,首先通过读取无线模块内部寄存器的值判断是哪个大棚发送上来的信号.由于在无线通信模块中,不同模块之间是由通道地址来进行区分的,所以要通过不同的接收通道地址来实现多通道接收,当接收到大棚控制板发送上来的数据时,主控制板读取无线模块中的通道标志位来判断是哪个大棚发送的数据.同理,当主控制板收到上位机发送下来的控制信号时,也先判断是控制哪个大棚的信号,然后加载不同的发送地址,再发送给指定大棚.大棚控制板和大棚采集板也是在Keil 开发环境下使用 C 语言进行编程的.大棚采集板的程序比较简单,只有重复采集传感器参数和将数据发送出去这两项工作.在大棚控制板的程序中,包括液晶显示、按键扫描、继电器控制、数据接收以及数据发送.大棚控制面板将采集板传送过来的数据信号,通过无线传送到主控制器中,同时还接收主控制器发送下来的控制信号.2. 3 无线通信模块无线数据通信不用布线,快速布局,因此具有有线数据通信无法比拟的便捷性[3],在特殊场合具有不可替代性.然而,传统的由基本射频集成电路搭建的无线数据通信系统存在电路复杂、成本高、传输速率低及可靠性差等缺点.为此,Nordic 公司推出一款工业级内置硬件链路层协议的低成本单芯片NRF24L01型无线收发器件.该器件采用GFSK 调制、128 个频点自动跳频. 片内自动生成报头和CRC 校验码,具有出错自动重发功能.这些特性使由NRF24L01 构建的无线数据传输系统具有成本低、速率高、传输可靠等优点[4].软件驱动主要由以下几个函数组成:u8 NF24L_32 处理器输出的是TTL/CMOS 电平,而计算机的标准配置串口输出为RS - 232 电平,所以在硬件上采用MAX232 进行电平转换.在软件上实现基于STM32 的串口通信,首先需要对该串口的相关寄存器进行配置,比如串口的波特率、数据位长度和校验位等信息都是需要配置的;然后串口时钟,设置相应的I/O 模式,最后进行程序设计[5].主程序具体步骤:①配置串口中断向量表,包括配置中断的抢占优先级、响应优先级、编号和分组等内容;②初始化串口,包括串口时钟配置GPIO 配置根据参数初始化并使能串口.其部分代码如下:void Init( u32 BaudRate){............................../ / GPIO 配置GPIO_Init(GPIOD,&GPIO _ InitStructure);/ / 初始化端口USART_InitStructure.USART_BaudRate =BaudRate;/ / 波特率设置............................../ / 串口配置USART_Init(USART3,&USART_InitStructure);/ / 初始化串口3............................../ / 中断配置}2. 5 温湿度传感器模块DHT11 数字温湿度传感器,是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器.测量范围相对湿度20% ~90% RH,摄氏温度0 ~50℃.传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC 测温元件[6 - 7].程序如下:/ / -----温湿度读取子程序------------void RH_founction( ){DQ(0);Delay(180); / / 主机拉低18msDQ(1); / / 总线由上拉电阻拉高主机延时20us ..............................if( ReadInputDataBit( GPIOA,GPIO_Pin_15) ) / / 判断从机是否有低电平响应信号如不响应则跳出{................................temp =(TH _ temp + TL _ temp + RH _ temp + RL _temp) ; / / 数据校验if(temp = = check_temp){RH = RH_temp;RL = RL_temp;TH = TH_temp;TL = TL_temp;check = check_temp;}}}3 系统测试系统测试采取人工测试方式,主要包括系统运行的可靠性测试、无线数据传输可靠性测试、大棚控制板继电器开关测试,以及大棚采集板电池使用时间测试等.4 结论与展望目前,标准集约化的连栋日光温棚已在宁夏现代蔬菜园区广泛使用.为了进一步提高蔬菜精准生产技术、提升生产效率,全面降低劳动成本,对温棚环境信息进行实时、有效、可靠地监测与调控,可以有效增加蔬菜的产量与品质,增加农业的经济效益和社会效益[8 - 9].本设计利用嵌入式系统,配合硬件串口上位机监控软件及现场数据采集系统,研究了一般的农业测试监控控制系统.系统在进行测试后,得到以下结论:1) 系统使用无线收发模块组成小型局域网,无需现场布线,安装方便;2)系统可靠性良好;3) 数据可以保存在数据库中,供日后的查询和调用;4) 节省劳动力资源.。
《温室大棚分布式监控系统设计与实现》范文
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《温室大棚分布式监控系统设计与实现》篇一一、引言随着现代农业技术的快速发展,温室大棚种植已成为现代农业的重要组成部分。
为了提高温室大棚的管理效率和生产效益,本文设计并实现了一种温室大棚分布式监控系统。
该系统能够实时监测温室环境参数,如温度、湿度、光照等,并通过分布式架构实现数据的实时传输和远程控制,为农业生产提供更加智能化、高效化的管理手段。
二、系统设计(一)设计目标本系统的设计目标是为温室大棚提供一个可靠、高效、智能的监控平台,实现对温室环境参数的实时监测和远程控制,提高农业生产的管理效率和生产效益。
(二)设计原则1. 实时性:系统应具备实时监测和传输数据的能力,确保用户能够及时获取温室环境信息。
2. 可靠性:系统应具备高可靠性和稳定性,确保数据传输的准确性和系统的连续运行。
3. 扩展性:系统应具备良好的扩展性,方便后续功能的增加和升级。
4. 易用性:系统应具备友好的用户界面和操作流程,方便用户使用和维护。
(三)系统架构本系统采用分布式架构,包括数据采集层、数据传输层、数据处理层和应用层。
其中,数据采集层负责采集温室环境参数;数据传输层负责将数据传输到数据中心;数据处理层负责对数据进行处理和分析;应用层负责向用户提供友好的操作界面和远程控制功能。
(四)硬件设计本系统采用传感器节点对温室环境参数进行实时监测。
传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,通过无线通信技术将数据传输到数据中心。
同时,系统还配备了控制设备,如电机、阀门等,用于实现对温室环境的远程控制。
(五)软件设计本系统的软件设计包括数据中心软件和用户端软件两部分。
数据中心软件负责接收传感器节点传输的数据,进行数据处理和分析,并将处理后的数据存储到数据库中。
用户端软件提供友好的操作界面,用户可以通过该界面实时查看温室环境参数、远程控制温室环境等。
三、系统实现(一)数据采集与传输实现本系统采用无线传感器网络技术实现数据采集与传输。
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农业温室大棚监控系统设计方案一、概述 (2)二、项目需求 (2)三、系统架构设计 (3)四、大棚现场布点 (4)五、平台软件 (5)六常用的传感器 (6)1、空气温湿度传感器 (6)2、土壤温度传感器 (6)3、土壤水分传感器 (7)4、CO2含量传感器 (7)5、NH3含量传感器 (7)6、光照度传感器...................................................................................... 错误!未定义书签。
一、概述近年来,温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利,得到了迅速浓度等环境因子对作物的推广和应用。
种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2的生产有很大的影响。
传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求,目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见,而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵。
针对目前大棚发展的趋势,提出了一种大棚智能监控系统的设计。
根据大棚智能监控的特殊性,需要传输大棚现场参数给管理者,并把管理者的命令下发到现场执行设备,同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。
基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。
农业温室大棚监控系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数,根据农作物生长需要进行实时智能决策,并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。
通过该系统的部署实施,可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。
农业温室大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚内灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备,对农作物温室内的温度,湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集,在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策,并自动开启或者关闭指定设备。
二、项目需求在每个智能农业大棚内部署无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等,分别用来监测大棚内空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等环境参数。
为了方便部署和调整位置,所有传感器均应采用电池供电、无线数据传输。
大棚内仅需在少量固定位置提供交流220V市电(如:风机、水泵、加热器、电动卷帘)。
每个农业大棚园区部署1套采集传输设备(包含路由节点、长距离无线网关节点、Wi-Fi无线网关等),用来覆盖整个园区的所有农业大棚,传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到Internet上与平台服务器交互。
在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备(包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等),用来接受控制指令、响应控制执行设备。
实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的实现。
三、系统架构设计(1)总体架构系统的总体架构分为现场数据采集、网络传输、智能数据处理平台和远程控制四部分。
(2)系统有两种典型配置结构■两层网络,系统由两类点构成:无线传感器节点,包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等;无线网关节点,包括Wi-Fi无线网关或GPRS无线网关。
该结构适用于园区已经有Wi-Fi局域网覆盖,或是可以采用GPRS直接上传数据的场景。
在此结构中,只需要在合适的区域部署无线网关,即可实现传感器数据的采集和上传。
■三层网络,系统由三类点构成:无线传感器节点,包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等;无线网关节点;数据路由器。
该结构适用于园区没有Wi-Fi局域网覆盖,也不准备采用GPRS直接上传数据的场景。
在此结构中,需要部署数据路由节点和无线网关,无线网关与数据路由节点之间以长距离无线通信方式进行数据的交换,在区域较大,节点间通信距离不足时,无线网关还可以相互之间进行自动数据中继,扩大监控网络的覆盖范围。
(3)传感信息采集在监控网络中,无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等传感器均支持低功耗运行,可使用廉价的干电池供电长期工作。
同时,所有的无线传感器节点均运行低功耗多跳自组网协议,可为其它节点提供数据的自动中继转发,以扩大监测网络的覆盖范围,增加部署灵活性。
低功耗多跳自组网协议是在IEEE802.15.4协议的基础上建立的,无线通信的频率选择可以是2.4GHz或780MHz。
传感器数据通过协议传送到无线网关节点上,无线网关节点再经过数据路由节点或直接将传感器数据发送到数据平台的服务器上。
用户可以通过有线网络/无线网络访问数据平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备。
四、大棚现场布点大棚现场主要负责大棚内部环境参数的采集和控制设备的执行,采集的数据主要包括农业生产所需的光照、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、CO2浓度等参数。
传感器的数据上传采用低功耗无线传输模式,传感器数据通过无线发送模块,采用协议将数据无线传送到无线网关节点上,用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也通过无线发送模块传送到中心节点上,省却了通讯线缆的部署工作。
中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令封装并发送到位于internet上的系统业务平台。
用户可以通过有线网络/无线网络访问系统业务平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备。
低功耗无线传输模式使得大棚现场内各传感器部署灵活、扩展方便。
控制系统主要由一体化控制器、执行设备和相关线路组成,通过一体化控制器可以自由控制各种农业生产执行设备,包括喷水系统和空气调节系统等,喷水系统可支持喷淋、滴灌等多种设备,空气调节系统可支持卷帘、风机等设备。
业务平台负责对用户提供智能大棚的所有功能展示,主要功能包括环境数据监测、数据空间/时间分布、历史数据、超阈值告警和远程控制五个方面。
用户还可以根据需要添加视频设备实现远程视频监控功能。
数据空间/时间分布将系统采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况(折线图)和空间分布状况(场图)、历史数据可以向用户提供历史一段时间的数值展示;超阈值告警则允许用户制定自定义的数据范围,并将超出范围的情况反映给用户。
五、平台软件系统平台软件共由以下4个部分组成:(1)数据收集、存储服务软件完成传感器数据的获取、解析、分类,最后按预设的格式存入数据库。
(2)展示、决策软件图形化界面,从数据库中读取相应数据,以表格和曲线的方式将传感器数据显示出来,支持多种查询显示方式。
可自定义决策系统控制对象及决策算法,与对象控制软件互联实现自动化控制。
(3)远程控制软件完成现场控制对象的操作,图形化操作界面,支持重定义远端开关名称等信息,可与决策软件进行对接,实现自动化控制。
1、传感模块:即环境传感监测系统。
它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
2、终端模块:即终端智能控制系统。
它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机,自动补光及遮阳,自动卷帘,自动开窗关窗,自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。
3、视频监控模块:即实时视频监控系统。
主要是通过监控中心实时得到植物生长信息,在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。
4、预警模块:即远程植保预警系统。
可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。
六常用的传感器1、空气温湿度传感器用于检测设施农业的空气环境温湿度,一般使用的有效温度范围在0~50℃,有效湿度范围在30~90%。
大部分安装在温室、大棚或畜禽舍中空气流通较好的遮阳处,一般根据温室、大棚或畜禽舍长度安装1~4个不等,以避免空气流通差导致的局部小气候效应。
2、土壤温度传感器用于检测土壤温度,一般使用的有效温度范围在10~40℃(土壤热容积较大,温度变化不很明显),安装在作物根部土壤中,以测量作物的生长、发育的土壤温度及浇水后土壤温度变动情况。
根据温室或大棚长度安装2~4个不等,安装时根据不同作物根系深度确定埋土深度。
3、土壤水分传感器用于检测土壤中水分含量,便于及时和适量浇灌。
目前有两种表示方式,其一为容积含水量,即V/V%,其二为质量含水量,即M/M%,大部分产品以容积含水量表示,一般有效范围在10~70%。
因不同土质能容纳水量不同,故不同土质在浇灌等量水后,所显示的容积含水量会有不同。
根据温室或大棚长度安装2~4个不等,安装时根据不同作物根系深度确定埋土深度。
4、CO2含量传感器用于检测环境中CO2含量,便于决定是否增施气肥或需通风换气。
一般以ppm为单位,有效范围在100~1000ppm之间。
可以用在温室、大棚中,也可以用在密封/半密封的畜禽舍中。
温室、大鹏中主要检测有光照情况下CO2含量是否低于作物光和作用的最佳浓度,在畜禽舍中主要检测密封环境下CO2浓度是否超出影响畜禽能生长发育的最大浓度,以便于及时通风换气。
独栋温室、大棚或畜禽舍安装1个即可。
5、NH3含量传感器用于检测畜禽舍环境中NH3的含量,以决定是否需要通风换气和清除粪便。
一般以ppm为单位,有效范围在0~100ppm之间。
养鸡场应用居多,尤其是蛋鸡场,因为鸡的消化系统不能完全消化饲料,大量蛋白质通过粪便排出后,经过复杂的化学反应转变为NH3,而NH3又是影响鸡蛋产量的关键因素,一旦NH3浓度超过一定值,蛋鸡产蛋率明显下降,甚至不产蛋,需要数周后才能恢复。
一般安装1个即可。