智慧农业温室大棚监测控制解决方案
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本期导读
智慧温室大棚监测控制系统主要通过大棚环境温度传感器、大棚环境湿度传感器、数据采集器相连接，通过综合运用传感技术、无线远程通信技术、互联网技术、农机农艺等技术，建成可满足区域性服务的设施农业物联网控制系统，以实现精确感知、精准操作、精细管理，促进产量增加、投入品减少、劳动力消耗减少、成本降低、质量提高，取得良好的经济效益、社会效益和生态效益的目的。
2021-07-01 10:46:32
讲师：嚣张刘忙
编辑：王嘉妮
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本期方案下载：《智慧农业温室大棚监测控制解决方案》
智慧农业温室大棚建设较好地适应了市场经济发展要求和农业增效、生产规模稳步扩大，突破了光热水气资源的限制，基本实现了淡季不淡、全年生产；科技含量较快提高，无立柱日光温室、二氧化碳气肥、病虫害生物防治、无公害栽培、工厂化育苗等先进技术得到推广应用，科技进步贡献率达到65%以上，成为种植业中科技含量较高的产业；智能农业以其病虫害相对较轻、用药量少、标准化程度高的优势，成为全省无公害蔬菜的骨干。
智慧温室大棚监测控制系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用运营商的3G/4G等网络通讯技术，将数据及时传送到后端智慧农业监测数据平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时采取控制措施，达到最大限度的提高农作物生长环境，降低运营成本，提高生产产量，增加收益。
系统组成
1、根据目前正在施工和目前已经存在的温室，实现单个温室作物生长情况的相关数据在线检测，如每个温室的空气温度、土壤温度、光照强度、水肥一体化等，实现远程对这些参数的监测。
2、采用现代化的通讯设备将温室组成网络系统，并且进行集中控制，从而节省运行成本，提高生产力。 温室大棚智能管理系统的任务目标：通过目前的光纤网络以及GPRS、CDMA无线网络建造一个现代化温室大棚环境监控系统。
主要由温室控制器、控制柜以及相应的现场控制设备组成，温室控制器根据采集到的数据，进行处理分析，对控制柜及连接的现场控制设备进行自动智能化控制，包括遮阳系统、滴水、风机降温系统、补光系统、开窗系统、灌溉系统、等等，该系统可根据用户的实际情况，选择部署具体的控制设备，也可根据栽培作物品种、生长周期的不同，灵活设定温室环境自动控制目标，确保农作物在最理想的环境下生长，增加作物产量。
（1）棚内控制系统中涉及的在线采集分析仪表。本系统可自动监测调节农作物环境的温湿度、光照等参数。
（2）通过软件开发，设置参数来实现棚内自动化设备的远程控制，如通风、卷帘升降、遮阳网控制等。
（3）温室大棚智能管理系统的组网设计。采用光纤和光电转换技术将分布多点的温室组成可靠的光纤通讯网络，实现远程设备的操作和相关数据的报警提示等。
3、管理中心远程展示、监测、管理，配备液晶大屏幕LED 或高清液晶显示器，进行集中控制与显示。通过集中管理展示系统将大棚的温湿度环境信息、通风换气状态、灌溉状态、视频语音监控进行统一管理和展示，并可通过网络进行远程数据服务。
（1）实现温室大棚的集中控制。帮助种植者做全面细致的数据分析，将数据通过网络和相关的通讯协议传递给上位数据存储和显示区域，实现远程的数据采集。
（2）所有的数据集中到智慧温室大棚监测控制系统，可以通过手机端，电脑查看控制可控制灌溉、风机、卷膜、天窗、遮阳等各类设备，同时支持手动和自动模式。
系统架构
逻辑架构
系统架构包括感知层、传输层、数据层、应用层、终端层； 感知层：终端各类传感设备的数据智能采集、终端控制设备接收指令并智能控制设备； 传输层：基于4G、3G、物联网网络的安全数据通道； 数据层：基于SQL Server企业级分布式数据存储； 应用层：包括监控中心、报表中心、任务管理中心、流程中心等核心业务及数据可视化展示平台； 客户端：智能手机及平板电脑客户端【IOS、Android】应用、电脑网页浏览及应用。
数据架构
智能农业远程智能监控系统从数据架构上采用先进的三层架构模式，即数据采集层、数据集中层和数据应用层，如下图：
网络架构
如下图所示，将大棚中现场环境数据通过数据采集器采集，经无线ZigBee传输至采控器，再通过运营商3G/4G无线传输到智慧温室大棚监测控制系统平台端； 智慧温室大棚监测控制系统平台将采集的空气温度、湿度和土壤的温度、湿度等通过手机/手持终端及时、快速地传送到智能农业人员、农业专家手中，以便及时掌握农作物的生产环境，避免因为自然环境的变化给农作物带来不利的生长环境，也不会因为智能农业人员不在现场而得不到及时信息，也为农业专家的远程指导提供良好的数据保证；
功能架构
智慧温室大棚监测控制系统通过对农作物生长现场的空气温度、湿度和土壤的温度、湿度等数据采集，让智能农业人员、农业专家等实时掌握农作物的现场生长环境，并结合农作物不同生长周期（如：育苗期、开花期、结果期）、不同的季节对温度、湿度、光照的要求，进行人为干预、专家指导，以保证农作物有一个合适的生长环境；作物种植业根据主要关注土壤水份、大棚温湿度及光照的数据采集，实时了解大棚的土壤湿度和大棚内空气温湿度，对于大棚内超过作物种植要求的土壤水份、大棚内温湿度，通过手机短信及时通知管理人员，通过人工干预及时处理，保证作物有个良好的生长环境。
系统功能
温室大棚 农业温室大棚由骨架和覆膜组成，用于农作物生长提供一个可控的空间。系统安装、调试、使用极为便捷，用户可以像搭积木一样部署物联网系统实现系统便携式，无线化，规模化。 温室大棚无线监测系统实现了对影响农作物生长的环境传感数据实时监控智能调节，采集现场的传感信号包括：空气温湿度、光照、土壤温度、CO2 浓度、土壤水分等，并实时准确的输出指令智能控制包括大棚风机、遮阳网、湿帘、微喷罐、滴灌、卷帘机、补光灯、CO2 发生器、CO2风机等现场设备。同时支持远程无线信息传输功能，可配专用的摄像装置，实现对现场农作物和环境真实状况呈现。
智慧农业大棚信息展示屏 智慧农业温室大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示农业大棚内各无线传感器采集的环境数据和现场场景；同时展示屏也是展示智慧农业的一个窗口。
智慧农业温室大棚传感器 传感器要有空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤PH传感器、光合有效辐射传感器、传感器、超高频RFID读卡器、视频摄像头等。 传感器采集的数据经网关转换成信号接入物联网信息平台，超高频RFID读卡器经其配套设备设备服务器接入物联网信息平台；所有传感器用于采集农业大棚内影响作物生长的空气温湿度、土壤温湿度、土壤PH值、光合有效辐射、CO2浓度等环境数据，以及进出农业大棚人员物资信息和农作物生长现场的图像经物联网信息平台上传到物联网平台服务器。
系统特点
智能农业远程智能监控系统从功能特点上分为5个模块，主要包括数据采集、数据查询、数据分析、报警等，如下图：
智慧温室大棚监测控制解决方案配置清单
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