中国电信智能大棚产品方案.docx

中国电信智能大棚产品介绍中国电信江苏鸿信系统集成有限公司2012年3月目 录1系统概述22系统架构32.1系统网络架构32.2系统功能架构43系统组成53.1传感器53.2信息采集模块93.3数据传输模块93.4控制设备103.4.1控制器功能103.4.2控制器控制项目103.4.3控制器连接方式113.5监控终端114软件功能介绍114.1传感数据查询114.2天气预报功能124.3阀值设置功能134.4系统报警功能134.5视频监控功能144.6远程控制功能145系统特色156系统清单161 系统概述智能大棚温室环境远程监控系统依托传感技术、无线技术、宽带技术、SIP技术、视频技术、智能控制技术，做到对温室土壤、空气、水分、温度、光照等环境参数的全程监控与管理，为精细化科学育种、科学养殖提供现代化的手段。智能大棚温室环境监控系统是现代农业科技向产业转化的物质基础，是我国设施农业可持续发展的新方向。从农业产量角度来看，该系统能带来具有很高的存活率和产出值；就环境保护角度而言，该系统不仅可以产出健康放心的农业品种，而且由于精确控制用电用水量，也避免了对资源的浪费。总之，智能大棚监控系统是农业管理的高效率工具。2 系统架构2.1 系统网络架构目前温室环境监控系统主要包括有线和无线两种方式。传统有线温室环境监控系统因为安装调试困难、维护成本高、对大棚现场损坏严重已经逐渐被淘汰，取而代之的是无线温室环境测控系统。然而由于目前市场上的无线传感器在供电、采集速率、价格等方面尚不能尽如人意，因此本方案我们选择有线和无线结合的网络架构。本系统工作原理为：每套传感器将采集的实时数据以一定的周期采集到数据采集器RTU，RTU将模拟电信号量转化成数字量，再接入CDMA数据通讯模块DTU，使信号通过CDMA网络传输到电信基站并进入互联网，并将数据发送至智能大棚平台，客户端可以登陆智能大棚平台取得数据。系统主要设备结构连接示意图如下图所示。单大棚系统架构多大棚系统架构2.2 系统功能架构智能大棚系统从总体上来说，包括以下部分：u 智能大棚信息采集模块：实现大棚内环境（包括二氧化碳、光照度、温湿度和土壤参数）的环境信号检测、传输、接收。u 智能视频监控模块：实现大棚内的视频监控，同时，提供对大棚的视频监控和安防功能。u 智能化设备控制模块：结合采集信息，对大棚内集中控制设备，如风机、湿帘、遮阳帘等实现远程手动或自动控制。 u 智能大棚平台管理模块：实现对采集自大棚的各路信息的存储、分析、管理；提供阈值设置功能；提供智能分析、检索、告警功能；提供大棚内视频的展示插件和管理接口；提供平台帐号与权限管理功能；提供驱动大棚控制系统的管理接口。3 系统组成3.1 传感器根据我们对温室内作物生长习性的深入研究，同时结合我们目前对国内传感器产品的成熟度了解，我们建议系统前端主要部署五种类型的传感器模块来监测温室内的环境指数：空气温度、空气水分、光照、CO2、土壤水分五种类型的传感器，包括：1）空气温湿度传感器温度主要影响酶及细胞器和细胞膜的活性，可以控制蔬菜的吸收与蒸腾、光合与呼吸等重要的生理功能。空气温湿度是影响蔬菜生长的最直观、重要的因素，对空气温湿度的监测可以实时了解蔬菜的基本生产环境，及时采取措施将生长环境调控到最佳状态。 空气温湿度一体传感器2）光照传感器光照对植物的生长、发育和品质均有重要影响。光以光强、光质和日照时间的长短对蔬菜产生生态效应。光强太低，光合效率低；光强太高，超过光饱和点，光合产物也会减少，而且会因水分不足，气孔关闭，光合受阻，作物开始受害。因此本方案建议通过光照传感器采集温室中的光照度，以为开关遮阳等光照调控方法提供参考。光照传感器3）土壤含水量传感器蔬菜对土壤水分的要求，一般以营养生长初期和果实开始迅速生长期为需水临界期，这时缺水对蔬菜生长结果影响极大。土壤水分过少，吸水速度抵偿不了蒸腾失水，这种情况下需要补偿叶片的失水；补偿不足时，叶片光合作用速率降低，合成酶的活性受抑制，生长停顿。土壤水分传感器的数量需要根据大棚现场蔬菜的生长环境而定，一般建议一个独立灌溉区部署一个土壤水分传感器。土壤含水量传感器4）CO2传感器叶菜类蔬菜的增产效果与光合CO2同化有直接关系，瓜果类蔬菜的增产与CO2的较广泛的生理效应有关。保证温室大棚内的CO2供给是提高蔬菜产量和品质的最基本要求。近几年，大棚CO2施肥技术在一些高效设施农业大棚中也获得了广泛的应用。CO2传感器是进行日常CO2施肥管理的有力依据。二氧化碳传感器本项目中传感器采用适宜温室应用的高精度配送器一体机，输出420mA模拟电流信号。大棚内需要检测的信号工作电压1224V，均通过4-20mA信号方式与大棚控制器通信，方便挂接和扩展。4-20mA信号相对于其他传输方式来讲，有着性能稳定，也不易受干扰等特点。在各个电源口均有防雷措施。以上所述传感器体积小巧化设计，携带方便，安装、操作及维护简单。结构设计合理，测量精度高，性能可靠，响应速度快，数据传输效率高。3.2 信息采集模块在智能大棚系统中，RTU负责各种传感器的接入，周期性的采集传感器数据，然后向上连接数传模块，将采集到的数据通过CDMA网络发送到智能大棚监控业务平台；同时负责接入控制器，实现对风机、天窗等控制设备的远程控制。RTU部署数量由前端传感器数量决定。每个RTU和下位传感器以及上位DTU分别通过RS485总线方式连接。3.3 数据传输模块本项目在每个大棚内安装一个CDMA通讯模块，通讯模块中插有天翼UIM卡，数据传输可以灵活的选择包月和包流量等传输数据业务形式。根据实际需求，最大的考虑客户的利益。经过可靠的数据信息采集通路，数据通过CDMA网络传输到中国电信智能M2M平台后，存入数据库，可以供客户通过远程终端登录界面，进行数据查询，数据分析，告警信息接收，阈值控制等相关操作，实现农业大棚管理科技化、自动化、一体化。3.4 控制设备系统通过控制器与农业大棚现有的控制系统实现对接，主要采用并联的方式实现接入，通过增加继电器（控制器控制继电器）并联入现有的控制电路，实现原系统的手动控制功能继续有效，新增远程智能控制功能。1、控制器功能（1）与各主控设备进行数据交换；大棚控制器采用485有线方式与现场控制器通讯。有线连接通讯质量更为可靠。（2）接收平台控制指令；接收平台通过通讯模块反向发送的控制指令，对各主控设备的指进行控制。（3）手、自动功能切换；在进行手动和自动切换时，切换的信号自动反映到主控中心。手动控制时，通过软件平台上的控制按钮便可以进行加温、降温、排风、喷灌、照明等设备的控制运行。自动控制时，完全由控制软件根据采集到的传感器数据和阈值设置进行联动自动操控。2、控制器控制项目大棚控制器控制项目内容如下， 均为可选项：（1）保温被或塑料薄膜卷动控制；（2）喷灌设备的灌溉控制；（3）加温系统控制；（4）排风或降温系统的控制；（5）大棚照明系统的控制；（6）CO2和氧气浓度的控制。3、控制器连接方式本方案通过部署总控制器与农业大棚现有的控制系统实现对接，主要采用并联的方式实现接入，通过增加继电器（控制器控制继电器）并联入现有的控制电路，控制器通过数据接口与数据传输模块连接。实现原系统的手动控制功能继续有效，新增远程智能控制功能。3.5 监控终端本系统支持多种监控终端的联机监测。可根据业主需求进行选择。1、 监控电脑智能大棚平台的主要使用方式是通过办公电脑登陆智能大棚平台网站，实现对温室环境的传感数据监测和视频监测，并实现对控制设备的远程控制。2、液晶墙为了便于大棚工作人员和管理人员随时直观的巡查温室内的环境数据，同时方便外来人员参观大棚成果，可以部署一定尺寸的液晶屏，动态显示每一个大棚最新的温湿度等环境参数和大棚现场监控图像。液晶电视屏使用无特殊要求，只需要有视屏输入即可显示。3、彩色LED屏为了方便大棚务工人员和管理人员随时直观的巡查温室内的环境数据，本方案建议在基地园区部署一个LED屏，动态显示每一个大棚最新的温湿度等环境参数和当日天气情况。通过主控中心的上位机用无线方式来更改大棚号和名称。同时也可智能大棚平台监测到的大棚温度湿度等参数实时显示在LED屏上。4、手机本系统不仅支持固定监控终端监测，还可以集成手机终端实现移动监控。监测内容包括境的传感数据监测和视频监测，并实现对控制设备的远程控制。4 软件功能介绍4.1 传感数据查询传感数据查询模块可以提供用户查询农业大棚内不同区域的若干温度传感器所收集到的实时和历史数据。用户选择某类传感器菜单系统会展示各区域内的实时数据，选择具体区域，系统可以显示此区域内的环境历史数据。数据每隔一段时间刷新一次。本方案的传感数据类型包括温湿度、土壤水分、光照和二氧化碳。4.2 天气预报功能系统中显示当地天气情况，也可以查询历史天气情况。4.3 阀值设置功能此功能指系统中具有相应权限的用户可以设置各传感器的阀值上下限。包括对温度、湿度、土壤含水量、光照等各传感器的阀值设置。4.4 系统报警功能系统自动根据玻璃大棚和联动大棚传感器采集到的数据和相应的闸值进行比对，如果超出闸值范围，系统会自动报警，指出具体区域内的具体数据超标。4.5 视频监控功能此功能指系统中提供用户查看玻璃温室和连栋温室的实时视频信息，用户可以选择查看实时视频信息和历史视频信息。帮助用户了解农作物的生产情况、农产品的存储情况和现场人员的工作情况。4.6 远程控制功能大棚内原控制箱控制功能继续有效，增加平台远程控制功能。控制功能又分为手动和自动控制两种方式，手动即根据平台监测到的传感器数据主动判断并操作远程控制功能，自动控制即平台根据采集到的环境数据自动判断需要进行哪些设备控制，并在操作前以短信的形式发给管理员进行确认。5 系统特色l 功能先进。本方案对温室远程监控系统的实现不仅能对温室大棚生产过程中的参数在线高精度测量,而且能实现棚内补光、调温等的智能远程控制和多种方式的报警提示,自动实现保湿、通风和光照调节和历史数据的记录。l 界面友好。主控中心软件界面采用折线图和立体彩色图显示形式，显示直观，可视性好，界面精美。软件可显示设置室内外温度、湿度、光照风速风向等参数，并能进行手动自动控制和切换，报警和广播通知等。l 网络优势。方案采用有线和无线方式相结合的线路架构，综合考虑了对温室工作环境的最大化保护和数据传输的快速、稳定、可靠性，为信息的传输和交换提供了最大化的网络保障。l 终端多样。系统支持多平台展示，程序的架构决定了它可以被诸多的平台支持，包括电脑，手机，液晶电视或屏等，而不需要另外开发程序。6 系统清单