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农业温室大棚智能化管控系统
     
系统简介 
       结合最先进的网络通信、自动控制、物联网及软件技术,专注为农业温室、农业环境控制、气象观测而开发生产的环境自动监测控制系统。本系统可以模拟基本的生态 环境因子,如温度、湿度、光照、气压、太阳紫外线、土壤温湿度、CO2浓度等,以适应不同植物生长繁育的需要,它由智能监控单元组成,按照预设参数,精确的测量温室的气候、土壤参数等,并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构,控制卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,达到适宜植物生长的范围,为植物生长提供最佳环境。该系统的使用,可以使温室运行于经济节能状态,实现温室的无人值守自动化运行,降低温室能耗和运行成本,可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用,实现温室大棚集约化、网络化远程管理。
3.2同时,该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最适宜作物生长实现精细化的管理为作物的高产、优质、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。
3.3系统平台灵活的功能模块扩展功能,65535个温室任意添加扩展,物联网水肥一体化设备扩展添加:,
1:物联网智能灌溉设备扩展添加,2:物联网自行走喷淋灌溉车设备扩展添加,
3:物联网人工模拟降雨设备扩展添加,4:物联网水土流失监测设备扩展添加,
5:物联网环境监测设备扩展添加,6:物联网校园空气质量监测设备扩展添加,
7:物联网大屏显示设备扩展添加,8:物联网病虫害预警设备扩展添加,
9:物联网农药残留检测设备扩展添加,10:农产品溯源系统扩展添加,
11:电商平台扩展添加
4、系统组成
4.1空气质量监测站
包括环境温湿度监测、风速、风向监测、大气压力监测、PM2.5监测,PM10监测、光照度监测,雨量监测,数据实时显示在户外LED大屏,同时上传到服务器。
                                                                                                     
4.2温室大棚监测设备:
包括温室温度监测、温室湿度监测、土壤水分监测、CO2浓度、光照等监测设备。这些装置相当于整个控制系统的眼睛,实时监测大棚的状况,以便实施控制。
4.2.1数据界面显示:
4.2.2显示传感器的数据;左右进行翻页
4.3温室大棚显示设备:
悬挂式双色LED屏,实时显示温室环境数据信息,设备执行控制信息如:卷帘展开状态、展开的的位置,实时显示,计算机中心发布的公告滚动播放。
4.4 执行结构:
如各湿帘降温、轴流风机空气对流、喷淋、滴灌、水肥一体、内遮阳、外遮阳、顶窗、侧窗、加温、补光,CO2 发生装置,照明控制装置等执行机构。这些装置相当于整个控制系统的手,自动控制系统的指令通过这些设备得到执行,以达到远程或本地自动控制目标。
4.5 A/D和D/A转换模块。
因为自动控制系统不能识别各种电信号,必须转换成标准的数字信号才能为计算机所识别,同样计算机发出的也是标准的数字信号。这些设备如同人的神经系统,把各个信号传递到大脑,并把控制信号传递到各执行机构。
4.5.1温度控制模块
降温功能:夏季采用自然和强制通风降温的方式进行降温。由智能主控制根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算。首先开启顶开窗、侧开窗系统进行自然通风调整温室内的温度,经过时间判断后,如果温度值还不能降低,再开启侧窗系统。如自然通风不能降低温室内的温度值,则由智能主控关闭自然通风,开启湿帘水泵、轴流风机降温设备,加强降温速度,还可配置内外遮阳设备开启加快降温效果,如过温度在时间段内下降不到位则计算机会开启温度过高报警,提示用户需增加降温设备或开启雾化喷淋辅助降温。
    自动升温功能:冬季采用暖气或其他增温设备,由智能主控根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算,通过调节暖气恒温阀的开合度或其他增温设备来控制室内温度。
4.5.2通风控制模块
  由室内温湿度传感器采集室内部的上,中,下三部温度值来进行模糊计算出室内的温差值,如果温差值过大,则自动开启循环风机。同时采集室内的湿度值,如果湿度值偏差过大,也自动开启循环风机,以平衡室内的湿度偏差值。还可以根据二氧化碳浓度选择开启或者关闭循环风机或开启二氧化碳发生器。
通风换气机可由电脑操作人员通过控制进行人工操作,也可以进行定时通风来达到通风换气的目的。
4.5.3光照控制模块
  遮光控制功能:在光照较高时,智能主控通过室外气象站系统采集的高灵敏度光照值或温室内部光照度采集的数据与智能主控设定的控制目标进行对比,如高于计算机设定目标值,则自动展开内外拉幕,进行遮光。如低于计算机设定目标值,则自动收拢外拉幕。也可以由控制器定时进行遮阳,或者由工作人员通过控制器操作。
补光控制功能:计算机通过室内数据采集器传回来的高灵敏度的光照值,与设定目标值进行对比,如高于设定目标值,则自动关闭补光灯。如低于设定目标值,则自动打开补光灯。同时,内部有一个光照累积时间的设置值,如累积时间不够的话,则补光灯会在选定时间打开补光灯,进行补光。
4.5.4水分控制模块
  自动控制:计算机内部有一套根据土壤湿度传感器或环境湿度采集的数据,与设定目标值进行对比,依据设定目标值,则自动开启、关闭喷淋加湿设备、灌溉设备,滴灌设备灌溉阀门。
 定时控制:定时模式、循环模式,可设定在某个时间段,进行喷淋加湿、灌溉,滴灌的运行、关闭,可每个小时,运行一次,同时也可设定运行的次数。有效的保护了水泵,同时也使土壤更好的吸收水分。
4.5.5湿度控制模块
  自动控制:智能主控内部有一套根据室内湿度传感器的值,与设定目标值进行对比,如高于设定目标值,则自动关闭喷雾阀门。如低于设定目标值,则自动打开喷雾阀门,将其湿度调整到最佳状态。
  定时控制:轮灌方式,可设定在某个时间段,进行喷灌的方式,可每个小时喷灌一次,同时也可设定喷灌的次数,也可以运行定时模式、循环模式,有效的保护了水泵,同时也使土壤更好的吸收水分。
4.5.6视频监控模块
  该功能模块可用于探测农作物的生长情况,病虫害情况,并可以监管其他环境调控设备是否在正常执行命令等。
其他控制模块
该系统设计了多个节点,以便随时可以添加所需的传感器和调控设备,从而完成多种功能融合。
4.6水肥一体化系统
      水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的现代农业实用技术,具有节水、 节肥、省工、高产、高效、环保等特点。它利用微灌系统根据作物的需水、需肥规律和土壤水分养分状况,将肥料和灌溉水一起适时、适量、准确地输送到作物根部土壤,供给作物吸收,相当于给植物打“点滴”。这样可使灌水量、灌水时间、施肥量、施肥时间都达到很高的精度,具有水肥同步、集中供给、一次投资、多年受益的特点,达到提高水肥利用率的目的。 
大邦智能水肥一体机输出可配置N个灌溉点,最多可连接3个肥液桶,输入可进行主管道压力、PH值、EC值等成功检测。主要功能特色不局限有:
①自动灌溉:可以设定灌溉的起始时间、结束时间,可自动进行灌溉。可关联土壤温度或土壤湿度传感器,设定相应阀值自动灌溉。
②自动施肥:可以设定施肥的起始时间和施肥时长。
③自动调节:可根据预先设定的PH值和EC值对肥液PH值和EC值进行调解。
④报警信息:有肥液桶上下液位报警、PH值和EC值过高报警、主管道高压力报警等,及时安全报警提醒,避免损失。
⑤远程控制:通过有线或无线与电脑手机相连,随时随地实现实时远程控制,一键在手,智慧农业到家。
⑥模式设定:达到精准比例灌溉施肥,实现科学高效农业生产。万宏测控在水肥一体机上设定了四种常用模式,完全满足了用户们的日常农田需求。
⑦报表查询:用户可方便查询水肥一体化系统近期的操作日志,以及传感器数据的图表展示。比起单一的一堆数据,优点在于图表能更形象化地表示农业数据之间的关系,让用户更加直观、清晰、易懂地掌握农田状态。
4.7 物联网数据中心平台:
数据中心实施各种控制方案,对内部作物生长状况进行全天候视频监控,并依据不同的环境、作物、生长期实施不同的控制方案。。
4.7.1数据中心
4.7.1.1本数据中心集成了控制、数据显示及数据报表于一体;
4.7.1.2一键手动:将所有的控制点打到手动状态;
4.7.1.3一键自动:将所有的控制点打到自动状态;
4.7.1.4有问题可以查看联系方式,来获得技术的支持。
4.7.2曲线查询
4.7.2.1选择要查询的日期;
4.7.2.2选择单个或多个传感器进行曲线查询;
4.7.2.3选择最高值、最低值、平均值来显示;
4.7.2.4可以勾选移动缩放来进行图表的放大缩小以及移动;
4.7.2.5可以勾选阴影背景来显示图表的效果。
4.7.3报表查询
4.7.3.1按时间查询或者查询所有数据;
4.7.3.2可以选择固定的传感器进行查询;
4.7.3.3左右箭头进行翻页查看;
4.7.3.4将U盘插入到USB1或者SD卡插入卡槽,然后点击导出可将Excel导出来。
4.7.4数据统计界面
4.7.4.1显示传感器的数据;
4.7.4.2左右进行翻页
4.7.5传感器配置界面
4.7.5.1名称:设置传感器的名称;
4.7.5.2最大值最小值:设置传感器的上下限值;
4.7.5.3高低警戒值:设置传感器超限报警值,勾选有效;
4.7.5.4KB值:内部参数,勾选有效;
4.7.5.5单位:传感器显示的单位;
4.7.6控制界面
4.7.6.1手动:打开或关闭,进行手动操作;
4.7.6.2自动:根据配置的自动逻辑来运行;
4.7.6.3可以选择是否显示左右的传感器;
4.7.6.4左右进行翻页;
4.7.6.5每个控制点右上角为配置入口。
4.7.6.6定时联动方式:实现星期几(可多选)、开始时间->结束时间、持续时长与间歇时长的设置;
4.7.7基本设置
4.7.7.1设备名称:设置控制点的显示名称;
4.7.7.2左右按钮名称:显示左右的按钮名称;
4.7.7.3左右侧显示:选择要显示的传感器(勾选会显示在控制界面上);
4.7.7.4延时关闭:勾选进行写入,不勾选不进行写操作;
4.7.7.5配置好数据后进行保存.
4.7.8控制点联动
4.7.8.1控制点需要处在自动的状态,所设置的联动才会起作用;
4.7.8.2配置一到配置四,优先级从前到后,可以关联4条数据;
4.7.8.3选择关联控制点、关联状态和触发状态;
4.7.8.4本界面所实现的功能:当生长灯2打开的时候,将生长灯1(处于自动状态)打开
4.7.9定时器联动
4.7.9.1使能:勾选后,该界面设置才生效
4.7.9.2星期:选择需要执行的星期几进行勾选;
4.7.9.3时间段:开始时间以及结束时间;
4.7.9.4持续时长:打开状态的时间
4.7.9.5间歇时长:关闭状态的时间
4.7.9.6持续时长与间歇时长交替运行
4.7.9.7配置好后进行保存
4.7.9.8例如:应用在大棚里面的生长灯,需要定时进行开启
4.7.10传感器联动
4.7.10.1传感器:选择关联的传感器
4.7.10.2上限动作:当传感器的值大于上限值的时候进行触发;
4.7.10.3下限动作:当传感器的值小于下限值的时候进行触发;
4.7.10.4上下限缓冲:功能1,防止动作反复触发 功能2,用于下一优先
4.7.10.5配置好后进行保存
4.7.10.6例如:当大棚里面的温度高于一定值的时候将天窗打开,进行降温
注意:1.每个联动控制都有4个配置,配置的优先级一为最高,四为最低;
2.配置的整体优先级为控制点联动>定时器联动>传感器联动;
3.在每个配置界面需要勾选使能,保存后生效;
 
4.8基本功能
4.8.1界面样式:可以更改界面样式,更改后,需要重启生效;
4.8.2输入法:默认为开启状态;
4.8.3调试日志:调试人员工具;
4.8.4存储间隔:数据保存的时间间隔;
4.8.5超时时长:通信超时报警;
4.8.6通信模式:默认Tcp_Cllient;
4.8.7本地端口:默认6000,不需要更改;
4.8.8远程IP:填写服务器的IP;
4.8.9远程端口:填写服务器的端口。
4.9功能设置
1告警声音:报警的时候,进行蜂鸣;
2触摸声音:点击触摸屏声音反馈;
3屏幕常亮:选择屏幕是否需要延时黑屏;
4黑屏登陆:开启后,根据黑屏的时间弹出登陆界面;
5黑屏时间:黑屏常亮与黑屏登陆的超时时间;
6背光亮度:调整触摸屏的亮度;
7自动登录:上电是自动登录还是手动登陆。
5.0时间设置
5.1设置:设置系统的时间(有服务器不需要设置,会自动同步服务器的时间);
5.1编译版本:系统生成的时间。
5.1网络设置
5.1.1本地IP的设置:需要与本地路由设置在相同的IP段之内;
5.1.2物理地址:一般不需要设置;
5.1.3系统升级:将系统文件EIS放在U盘目录app下面例如u盘:/app/EIS,点击升级按钮进行升级,直到系统自动重启。
5.2账号设置
5.2.1管理员可以添加和删除普通账号;可以对账户进行权限设置。
5.3  网络传输:
采用成熟的局域网/以太网络技术作为传输部分,达到实时性、稳定性、多功能性(环境监控、视频监控)公用网络,便于管理,节约成本。
5.4物联网平台软件:
通过应用软件平台可将空气环境监测感知设备、光照信息感知设备、外部气象感知设备、视频信息感知设备等各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘,通过中央控制软件的智能决策,形成有效指令,达到自动控制:湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温,补光或者现场直接控制执行机构的方式调节设施内的小气候环境,为作物生长提供优良的生长环境。
 
WEB登陆界面
 
WEB平台模块界面
 
WEB视频监控合并界面
WEB数据显示界面
WEB控制界面
5.5 物联网手机APP软件:
5.5.1实时显示:传感器状态,数据曲线信息,视频信息,视频云台控制状态,设备执行状态,设备在线状态。
物联网APP数据登陆界面            
物联网APP视频控制界面
  
5.5.2溯源产品查询,成长图片里项目可以进行农产品的查看和修改;施肥记录、喷药记录、农事可以新建以及查看和修改,农产品以往的生长记录视频查询,
6、系统特点
    6.1  预测性:
通过对气候参数的分析,可以预测控制设备的运行情况,提高设备的利用率,降低能耗。 
    6.2  强大的扩展功能:
通过选用不同的外围设备,可以控制温室环境及灌溉、施肥、湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等。 
    6.3  完善的资料处理功能:
通过中央控制软件,可以不间断地记录各种传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。 
    6.4  远程监控功能:
即使工作人员不在现场,也可以通过远程,手机、PDA、计算机等信息终端监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。 
    6.5  数据联网功能:
本系统利用成熟的网络技术,自主研发的多线程tcp ip协议控制逻辑,组网方便,传输/控制实时高效。
 
7、项目定位:新建单棚20座,对其大棚内的环境进行监测,对变化的环境参数进行实时调节,使其环境保持在农作物最佳生长状态。通过网站和手机APP实现远程监测大棚内的环境,并能对大棚的设备进行远程控制。
(1)本建筑动力电源主要有湿帘风机、湿帘泵、内外遮阳电机、内保温电机、天窗、侧窗放风、补光灯、喷淋、滴灌,加温设备等。
 (2)本工程设有集中控制中心,分控中心,对大棚实现集中管理、分区控制。
7.1.网站功能描述:7.1.1园区管理
 
① 园区基础信息管理:名称、位置、特色介绍等;
② 园区大棚管理:为园区添加或移除智能大棚;
7.1.2大棚管理
① 大棚基础信息管理:大棚编号、名称
② 大棚设备管理:查看每个大棚的所有设备列表,展示每个设备的使用情况
7.1.3实时数据管理
选择某个园区的某个大棚,展示该大棚内所有设备的实时数据,包括空气温度、空气温度、光照强度、二氧化碳浓度、监控画面等。
7.1.4历史数据管理
选择某个园区的某个大棚,以图表的形式展示最近一天、三天、一周、一个月时间周期内,该大棚内所有设备的实时数据走势。
7.1.5设备管理
① 手动控制:控制云台左右旋转、镜头拉伸;控制卷帘、灯光开关。
② 智能控制:系统实时监测大棚内部环境变化,根据预先设定的控制策略自动控制设备运行。
7.1.6系统管理
① 角色管理:根据系统用户的职能角色设置各类系统角色;
② 权限管理:为各类系统角色分配系统使用权限;
③ 用户管理:管理系统用户,为用户分配角色;
④ 传感器阈值管理:设置传感器预警值的上下限;
7.2.手机APP功能描述
7.2.1登录
根据智能大棚网站系统,所分配的合法用户名登录系统,并根据所分配角色权限查看相应大棚采集数据。
7.2.2实时数据
① 显示信息包括传感器类型,数据值,时间。
② 超过采集设备阀值,实现预警。
7.2.3历史数据
① 请求服务器,读取传感器历史采集数据;
② 按不同时间段,以折线图的形式,展现采集。
7.2.4设备控制
① 手动控制
用户根据大棚环境,手动调整控制设备,如卷帘上升、下降、停止,门窗打开、关闭等,同时可通过摄像头查看所控制设备运行情况。
② 智能控制
根据大棚环境参数的变化,动态调整大棚相应的控制设备状态,达到智能控制。
7.2.5阀值设置
针对不同采集设备设定阀值,实现监测环境参数以实现实时数据的预警。
7.3.触摸机功能描述
触摸机采用基于Linux操作系统,工业触摸屏进行设计,有线、无线通讯方式灵活选择。
7.3.1实时数据
① 下位机每隔5秒(可在系统设置中进行修改)实时上传至上位机;
② 显示信息包括传感器类型,数据值,时间。
③ 超过采集设备阀值,实现预警。
7.3.2历史数据
① 请求服务器,读取传感器历史采集数据;
② 按不同时间段,以折线图的形式,展现采集;
③ 按时间段查询。
 
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