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1、娇龙 1 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娇龙 2 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 速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO 2 浓度等环境因子对 作物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，不适合国情。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
2、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。开拓者的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、CO
3、2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（如远程控制浇灌、开关卷帘等） 。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） 。娇龙 3每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含路由
4、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。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
5、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
6、温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤娇龙 4 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。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
7、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。采集传输部分主要将设备采集到的数值传送
8、到服务器上，现有大棚设 备支持Wi-Fi、GPRS、长距离无线传输等多种数据传输方式，在传输协议上支 持IPv4联网协议。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和空间分布状况、 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。娇龙 5五、平台软件（1）数据收集、存储服务软件完成传感器数据的获取、解析、分
9、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
10、 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。娇龙 6 1、产品介绍 KITOZER系统光照度变送器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏 探测器作为传感器；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，适用于各种场所,尤其适用 于农业大棚、城市照明等场所。根据不同的测量场所，配合不同的 量程，线性度好、 防水性能好 、可靠性高、 结构美观、安装使用 方便、抗干扰能力强。 2、使用标准 1个单位的照度大约为1
11、个烛光在1米距离的光亮度。 夏日晴天强光下照度为10万 Lux（330万Lux） ； 阴天光照度为1万 Lux； 日出、日落光照强度为 300400Lux； 室内日光灯照度为 3050Lux； 夜里 0.30.03 Lux（明亮月光下） ； 0.0030.0007 Lux（阴暗的夜晚） 以上参数公供参考 3、技术参数: 供电电压： 12VDC30VDC 感光体： 带滤光片的硅蓝光伏探测器；娇龙 7 波长测量范围： 380nm730nm； 准 确 度： 7 重复测试： 5%； 温度特性： 0.5%/； 测量范围： 0200000Lux 输出形式： 二线制420mA电流输出 三线制05V电压输出 液晶显示输出 232/485网络输出 使用环境： 040、0%RH70%RH（带液晶） ； 070、0%RH70%RH(不带液晶) 大气压力： 80110kPa
