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智能农业温室环境监测方案

发布时间:2021-02-27 点击量:40
                                            系统拓扑图:
现状分析

       目前,我国发展和应用较多的主要是塑料大棚、日光温室及连栋温室,也有少量先进的智能温室。其中,节能型日光温室、普通日光温室和塑料大棚发展快。日光温室是一种具有中国特色的一面坡温室型式,是我国北方地区越冬生产园艺产品的主要温室型式。日光温室近10 年来发展十分迅猛,形成了一定的产业规模。全自控现代化温室自改革开放的20 世纪80 年代初开始逐步引进至今,我国的现代化连栋温室是在引进和自我开发并进的过程中发展起来的,目前我国已能够设计生产各种现代化连栋温室。我国现代化温室除智能化控制系统外,硬件系统基本达到与同步的水平,但品种和栽培管理方面的技术与发达国家还存在着较大的差距。
大棚种植在发展中,面临以下问题:

       大棚蔬菜种植要求相对较高,不管是土壤的质量程度,还是施肥管理都有高要求,需从科学角度出发。选择种植的蔬菜土地要平整、精细,在种植前对土地要翻新、施肥、除草等。由于大棚内的温度与外界具有一定的差异性,施肥需适量,避免过量施肥造成土壤变质。

       大棚蔬菜在种植过程中,由于大棚内密闭,易产生一些有害物质,损害了蔬菜的生长速度。因此,要正确控制棚气,并合理运用棚气。在早上大棚内的蔬菜较为缺乏二氧化碳,应适当补充CO2气肥,促进蔬菜的生长。在午间气温较高的时候,适当打开通风口,进行换气,避免有害气体伤害蔬菜。选择种植的大棚蔬菜以喜温型为主,较佳温度25℃~ 33℃,生存上较高温度不能超过44°,低不能在0°以下。当温度超过33℃时,要给予降温处理,可以采用定期开棚通风、换气孔、喷雾等。当低于0℃时,给予加温处理,如热风加温等。注意控制棚内湿度,避免湿度过大影响蔬菜的生长。因此,需经常通风换气,改善大棚内的湿度。

解决方案

       当今农业温室大棚都是依靠大量劳动力与农民的种植经验对温室大棚的作物进行管理。这种管理存在很大的滞后性,温室环境在线监测监测系统可以帮助温室管理者更科学的对大棚进行监控,保证温室大棚作物始终处于较适合的生长环境中,提高作物产量。

       温室环境在线监测系统也可仪称之为温室智能监测系统。系统利用环境数据与作物信息,指导用户进行正确的栽培管理。

       系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像,通过系统分析,可以自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时,系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息,实现温室大棚信息化、智能化远程管理,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境适宜作物生长实现精细化的管理,为作物的高产、高效、生态、安全创造条件, 帮助客户提高效率、降低成本、增加收益并且减少人力劳动。

产品介绍

       温室大棚一般湿度环境较大,一早一晚会出现凝露现象,而凝露现象直接影响了设备使用寿命,所以在温室大棚高湿环境下,采集终端做防凝露处理非常有必要的,建大仁科针对农业环境监测测点做了一系列防水防凝露处理,保障了采集终端在农业大棚高湿环境下的使用寿命不受环境影响。

       农业大棚监控系统主要由中心主控系统(服务器、管理平台)、智能管理主机、空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器、控制器、电磁阀、水泵、排风扇加热器,视频摄像头,视频叠加器,LED大屏等设备所组成。

       系统采用基于物联网技术通过网络将温室内节点所采集到温室大棚中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等参数,到控制中心,控制中心控制相应设备以调节大棚中相关环境参数,从而实现对温室大棚的远程测量与控制,操作人员可坐在控制室里,对温室采集上来的现场数据进行综合分析,利用自动方式,足不出户的对整个棚区进行智能的加水、补光、排风等操作,且可以在手机端,电脑端通过视频实时查看当前控制系统运行状态是否正常。同时还可以利用数据查询系统和打印系统,随时记录、查询、打印整个棚区的状态信息。

1、智能管理主机
       

      ·  1路RJ45网口,可将监测数据上传至远端监控软件平台,1路0~220V交流电压输入检测,可用于市电断电报警2路报警继电器触点输出,多可扩展8路继电器;

      ·  直流 10~30V 宽电压供电;大屏中文液晶显示,界面简洁友好,内置数据存储,可存储52万条记录,且存储数据可实现二次续传,嵌入式处理器,支持高速处理协议和大量数据,TCP/IP协议

      ·  1路多功能GPRS通信接口,只需插入一张SIM便可将数据上传至远端监控软件平台,具有1路ModBus-RTU从站接口,可外接用户自己的监控主机、PLC、组态屏或组态软件

      ·  可外接1路室外LED单色显示屏,支持大点阵数1024*256,设备8位地址,易于管理识别,可搭配我司提供的多种软件平台,可进行远程管理

      ·  应用层心跳机制,保持应用层稳定连接,适时检测连接状况,支持本地数据激活,7x24小时稳定性,设备上电联网成功率百分百,可自动识别RS485接口从设备是否工作正常

      ·  具有1路ModBus-RTU主站接口可接入所有标准类型的485变送器例如:温湿度、二氧化碳、土壤水分、光照强度等变送器

      ·  设备断网后自动联网成功率 百分百,且可上传,带有4路开关量输入检测,可外接门禁等开关量信号,其中第4路可用作外接翻斗式雨量计

      ·  设备超限,屏幕轮显报警通道以及报警实时数据,强大的脱机短信报警功能,报警内容可自定义(功能选配)。

2,温室多要素百叶盒环境检测仪
      

       ·  宽范围0-120Kpa气压量程,可应用于各种海拔高度,大气压力精度±0.15Kpa@25℃ 75Kpa;

       ·  光照采集模块采用高灵敏度的感光探头,光照强度量程0~20万Lux,光照度精度±7%(25℃);

       ·  本产品支持10~30V宽电压范围供电,具有体积小、重量轻的特点,采用抗紫外线材质,使用寿命长;

       ·  关键部件采用进口器件,稳定可靠,具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点;

       ·  CO2采集模块采用新型红外检定技术进行CO2浓度测量,反应迅速灵敏,量程为0-5000ppm,二氧化碳精度±(40ppm+ 3%F·S) (25℃) ;

       ·  测量单元为瑞士进口,测量准确,温度量程-40~120度,湿度量程0-百分百;湿度精度±3%RH(5%RH~95%RH,25℃),温度精度±0.5℃(25℃);

       ·  采用标准MODBUS-RTU通信协议,RS485信号输出,通信距离大可达2000米(实测)。

3、土壤墒情传感器
      

       ·  该传感器耐长期电解,耐腐蚀,抽真空灌封,完全防水,可长期埋入土壤中;

       ·  因此,在描述土壤盐分状况时,常用的指标是土壤浸出液电导率,对土壤中电导率进行监测能够掌握其污染状况是十分必要的;

       ·  在土壤分析中,含盐量是一个重要的综合指标,而测定土壤中的电导率可以直接反映出混合盐的含量,土壤中盐含量越多,其导电性越强,随之电导率就越大;

       ·  土壤温度/湿度/电导率三合一传感器适用于土壤温度以及水分以及土壤盐分的测量,经与德国原装高精度传感器比较和土壤实际烘干称重法标定,精度高,响应快,输出稳定;

       ·  广泛适用于科学实验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、粮食仓储及各种颗粒物含水量和温度的测量。

       ·  直流供电(默认): DC3.6-30V,功耗:0.2W,电导率参数 量程:0-20000us/cm, 防护等级IP68,

       ·  分辨率:0-10000us/cm内10us/cm;100000-20000us/cm内50us/cm,分辨率:0-50%内0.03%,50-百分百内1%,电极长度70mm,外形尺寸45*14*135mm;

       ·  土壤水分参数 量程:0-百分百,土壤温度参数 量程:-40~80℃,分辨率:0.1℃,精度:±0.5℃,精度:0-50%内2%,50-百分百内3%

       ·  内置温度补偿传感器,补偿范围0-50℃,默认线缆长度 2米,线缆长度可按要求定制, 输出信号 RS485(Modbus协议),探针材料防腐特制电极,密封材料黑色阻燃环氧树脂。

4、视频叠加器
      

       ·  支持DC10~30V宽电压输入;

       ·  字符显示位置全显示屏可调;

       ·  摄像头实时显示监视现场的数据变化;

       ·  摄像头底层协议对接,不影响原有视频信号;

       ·  独立软件配置,功能强大,界面简洁,操作简单;

       ·  产品可接入多台485设备,多可接入16台485设备;

       ·  产品可同时处理多台摄像机字符信息,多可同时支持4台摄像机叠加;

       ·  支持任意中文、英文、标点显示,每行多可显示22个汉字或44个字符;

       ·  产品采用标准MODBUS-RTU通信,匹配所有标准Modbus-RTU通信设备,可叠加温室内所有环境监测传感器数据,让视频有数据支撑,更有说服力;

       ·  字符叠加器功不仅支持单台摄像机的字符信息处理,还可同时支持多台摄像机的叠加使用。每台字符叠加器多可同时支持4台摄像机处理、16台标准Modbus-RTU通讯模式485设备。

       
5、工业控制器
      

       ·  继电器输出:常开触点;

       ·  工作环境温度:-10~50℃;

       ·  工作环境湿度:≤85%RH;

       ·  存储环境温度:-30~60℃;

       ·  电流消耗:<35mA+继电器功耗;

       ·  供电电源:10~30V DC,带电源反接保护;

       ·  通讯接口:RS485型,通讯接口采用防雷和抗干扰设计;

       ·  配合我司智能管理主机实现现场自动控制8个继电器开关;

       ·  工业控制器采用485接口、标准的Modbus-RTU协议,实现通过数据指令控制8路输出通道状态的功能。模块采用标准的35mm卡规安装,使用方便。

6、LED显示大屏

      ·  LED显示大屏,直观显示温室内每个参数,显示格式可任意调整;

      ·  尺寸大小可调整。

      
软件产品

       在外网情况下还可使用我司云平台,测试账号:jnrstest密码:jnrstest321。为解决客户自建服务器无固定IP(或域名)、日常维护、防攻击、不间断电源等诸多不便,公司与阿里云合作推出免费环境监测云平台服务。公司承诺云平台一直免费,界面完全中性,支持多级权限访问、支持客户增添子账号。客户可凭账号随时随地登录,方便的查看自己的设备状态、查询数据记录、下载打印数据等,还可以根据需要选择短信报警、邮件报警等服务,平台稳定可靠,已接入设备数量超过万台。

功能介绍:

       ·  账号支持权限划分,支持二级账号设置;数据采集,实时曲线展示,列表显示,大屏可视化。

       ·  可通过以太网接口,WiFi接口,GPRS接口可接入我司任意型号的环境监测数据等。

       ·  环境监测数据在异常情况下越限图形报警,弹出提醒,短信报警内容可更改,邮件报警,本平台可多给10个人发送短信报警,告警邮件。

       ·  智能监控主机可在与本软件数据通信中断的情况下自身存储数据,实现通信断开恢复后的数据续传。 

       ·  支持网页端远程数据分权限查看、 数据下载,历史数据记录、查询等。

       ·  大屏可视化设置,支持海康摄像头接入,数据异常时可点开相对应的视频监控查看当前控制系统运行状态。

       ·  数据可追溯,本系统在不影响视频正常传送的同事将温室内环境监测数据通过底层协议叠加到视频监控画面上,用户通过硬盘录像机查看历史视频有数据支撑,让溯源画面更有说服力。

 
现场安装实例图: