農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

---傳感器溫濕大棚環(huán)境中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：超低功耗二氧化碳傳感器、無(wú)線傳感器、農(nóng)業(yè)大棚、溫濕度傳感器、COZIR傳感器

前言

本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳、光照度等環(huán)境參數(shù),以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶(hù)，并根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報(bào)警信息。當(dāng)溫濕度超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候,系統(tǒng)利用環(huán)境數(shù)據(jù)與作物信息，指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行正確的栽培管理。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)、園藝、畜牧業(yè)等領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。

溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品其他應(yīng)用場(chǎng)合： 食品、電子生產(chǎn)車(chē)間、藥房、冰箱、冷庫(kù)、庫(kù)房、機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)暖通、圖書(shū)館、檔案室、博物館、孵房、溫室大棚、**、糧庫(kù)、醫(yī)院等其他需要環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案

一、項(xiàng)目背景

    近年來(lái)，溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來(lái)極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環(huán)境因子對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，目前國(guó)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見(jiàn)，而引進(jìn)國(guó)外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不適合國(guó)情。

針對(duì)目前大棚發(fā)展的趨勢(shì)，提出了一種大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)大棚智能監(jiān)控的特殊性，需要傳輸大棚現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)給管理者，并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)又要使上級(jí)部門(mén)可隨時(shí)通過(guò)互連網(wǎng)或者手機(jī)信息了解區(qū)域大棚的實(shí)時(shí)狀況?；?/span>GPRS的智能大棚監(jiān)控系統(tǒng)使這些成為可能。

二、項(xiàng)目分析

2.1 系統(tǒng)組成

2.1.1大棚現(xiàn)場(chǎng)采集控制終端（傳感器）

大棚現(xiàn)場(chǎng)采集控制終端負(fù)責(zé)24小時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)。

傳感器簡(jiǎn)介：

2.1.2無(wú)線傳輸設(shè)備

   IP MODEM采用標(biāo)準(zhǔn)的232/485通信接口，只要內(nèi)置一張GPRS數(shù)據(jù)卡就能和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，和大棚現(xiàn)場(chǎng)采集終端通過(guò)232/485連接后，將采集終端送上來(lái)的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心。通用性強(qiáng)，即插即用，體積小巧安裝使用簡(jiǎn)單便捷，無(wú)需太多專(zhuān)業(yè)技能，而且針對(duì)不同的工程情況可選擇不同的網(wǎng)絡(luò)IP MODEM。

2.1.3數(shù)據(jù)管理中心

數(shù)據(jù)中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集的溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析處理，不僅進(jìn)行完成的統(tǒng)計(jì)做出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并做出趨勢(shì)分析，且以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶(hù)，并根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報(bào)警信息。當(dāng)溫濕度超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備。

2.2 系統(tǒng)總架構(gòu)

   首先用232/485先將大棚數(shù)據(jù)采集終端和IP MODEM連接起來(lái)，將SIM卡**IP MODEM中，給IP MODEM上電即可，此時(shí)IP MODEM會(huì)自動(dòng)連接到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器一般通過(guò)固定IP、ADSL、APN的形式接入網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳輸設(shè)備IP MODEM通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)，與中心建立TCP/IP連接后開(kāi)啟透明數(shù)據(jù)通道。當(dāng)采集終端需要上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)直接送往串口，此時(shí)IP MODEM就會(huì)把收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心下發(fā)的命令或數(shù)據(jù)通過(guò)通道傳輸?shù)?/span>IP MODEM后，IP MODEM通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

1.可在線實(shí)時(shí)24小時(shí)連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的溫度、濕度、風(fēng)速、二氧化碳、光照、空氣潔凈度、供電電壓電流等各項(xiàng)參數(shù)情況，以數(shù)字、圖形和圖像等多種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)信息，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位可擴(kuò)充多達(dá)上千個(gè)點(diǎn)。

2.可設(shè)定各監(jiān)控點(diǎn)位的溫濕度報(bào)警限值，當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)控點(diǎn)位數(shù)據(jù)異常時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警方式包括：現(xiàn)場(chǎng)多媒體聲光報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端報(bào)警、電話語(yǔ)音報(bào)警、手機(jī)短信息報(bào)警等。上傳報(bào)警信息并進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)可在不同的時(shí)刻通知不同的值班人員；

3.數(shù)據(jù)集中器提供USB接口，在沒(méi)有配監(jiān)控電腦或監(jiān)控電腦損壞、癱瘓，可隨時(shí)用U盤(pán)導(dǎo)出將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)至其它電腦。

4.數(shù)據(jù)集中器端提供具有信號(hào)輸出協(xié)議的端口，可接通信設(shè)備（GPRS IP MODEM等）進(jìn)行無(wú)線傳輸。

三、項(xiàng)目架構(gòu)實(shí)施

3.1 IP MODEM與大棚現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端的連接

   一個(gè)大棚里面會(huì)有多個(gè)傳感器采集點(diǎn)，通過(guò)485將采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到集成采設(shè)備，工業(yè)集采設(shè)備采用232/485通信方式與無(wú)線通信模塊IP MODEM進(jìn)行連接，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行集中輪詢(xún)后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口送往IP MODEM。

四、方案特點(diǎn)

1. 大棚基地基本位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此采用覆蓋廣泛的GPRS網(wǎng)絡(luò)，而且IP MODEM的高信號(hào)捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

2. 一般大棚種植者并非是專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理員，如果監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)帶來(lái)許多不便，四信IP MODEM采用高性能工業(yè)級(jí)處理器以及看門(mén)狗等**機(jī)制設(shè)計(jì)，保證IP MODEM 萬(wàn)一通信中斷也會(huì)自行檢測(cè)然后自動(dòng)斷電重啟，保證IP MODEM 永遠(yuǎn)在線，通信鏈路永遠(yuǎn)正常。

3. IP MODEM 采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)串口通信，即插即用，且高規(guī)格的模具設(shè)計(jì)，體積小巧方便維護(hù)，工程人員無(wú)需太多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在短時(shí)間內(nèi)即可是系統(tǒng)運(yùn)行。

4. 在國(guó)家大力推行三農(nóng)政策的環(huán)境下，市場(chǎng)對(duì)大棚種植的需求迅猛增長(zhǎng)，且規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，采用GPRS或者APN組網(wǎng)可靈活解決項(xiàng)目點(diǎn)不斷增加的需求，可隨時(shí)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)新增監(jiān)控點(diǎn)而且對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)部產(chǎn)生任何影響。

5. 多中心設(shè)計(jì)，可同時(shí)設(shè)置5個(gè)中心監(jiān)控采集現(xiàn)場(chǎng)，避免因某個(gè)中心網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或者關(guān)閉導(dǎo)致無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控而產(chǎn)生**隱患。

6. 如果大棚監(jiān)測(cè)參數(shù)需要臨時(shí)修改的話，如果每次都要去現(xiàn)場(chǎng)那是一件非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，在此IP MODEM進(jìn)行人性化工程設(shè)計(jì)，可是工程人員無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)就可以遠(yuǎn)程直接對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的配置，達(dá)到時(shí)間和人力的合理利用。

五、小結(jié)

   大棚種植應(yīng)用越來(lái)越廣泛，實(shí)現(xiàn)了高效率的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，借助無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)很好的解決了大棚種植維護(hù)難的現(xiàn)象。無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用在大棚種植領(lǐng)域得到了充分的體現(xiàn)，相信無(wú)線監(jiān)控的應(yīng)用在其他領(lǐng)域也會(huì)得到更多的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值在不斷的體現(xiàn)