第一部分：客戶需求

（1）智能溫室大棚控制系統(tǒng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，全國(guó)各地根據(jù)需要普遍建設(shè)了日光溫室、塑料大棚等為農(nóng)作物創(chuàng)造出良好的生長(zhǎng)環(huán)境。溫室工程成為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。

溫室大棚就是建立一個(gè)模擬適合生物生長(zhǎng)的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來(lái)消除溫度、濕度等對(duì)生物生長(zhǎng)的限制。能使不同的農(nóng)作物在不適合生長(zhǎng)的季節(jié)產(chǎn)出，部分或完全的擺脫農(nóng)作物對(duì)自然條件的依賴。

    智能溫室大棚控制系統(tǒng)是針對(duì)溫室大棚正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)的控制要求配置的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)。采用傳感器技術(shù)、依托傳統(tǒng)溫室大棚生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)的具有高可靠性、安全性、可擴(kuò)展性的軟硬件系統(tǒng)。

    充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和組態(tài)軟件實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)及視頻圖像，通過(guò)模型分析，遠(yuǎn)程或自動(dòng)控制濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽(yáng)、頂窗側(cè)窗、加溫補(bǔ)光等設(shè)備，保證溫室大棚內(nèi)的環(huán)境最適宜作物生長(zhǎng)；同時(shí)，該系統(tǒng)還可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端向農(nóng)戶推送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、預(yù)警信息、農(nóng)技知識(shí)等，實(shí)現(xiàn)溫室大棚集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。

第二部分：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模式

（1）系統(tǒng)兩大組成部分

     SQ-WS系統(tǒng)主要包括：上位機(jī)中心服務(wù)器控制平臺(tái)和下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)：

     ◇中心服務(wù)器控制平臺(tái)可選用物聯(lián)網(wǎng)感知應(yīng)用平臺(tái)或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測(cè)平臺(tái)。能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)、查詢、運(yùn)算、建模、統(tǒng)計(jì)、控制、存儲(chǔ)、分析、報(bào)警等多項(xiàng)功能。

    ◇現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)由測(cè)控模塊、電磁閥、配電控制柜及安裝附件組成，與中心服務(wù)器控制平臺(tái)可通過(guò)有線、無(wú)線、3G/2G方式連接到一起。根據(jù)溫室大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度水分、光照強(qiáng)度及二氧化碳濃度等參數(shù)，對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制，包括內(nèi)遮陽(yáng)、外遮陽(yáng)、風(fēng)機(jī)、濕簾水泵、頂部通風(fēng)、電磁閥等設(shè)備。

（2）選擇合適的控制方式

    ◇有線監(jiān)控-----通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)布線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    ◇無(wú)線Zigbee監(jiān)控-----利用Zigbee模塊，對(duì)0-20KM范圍為的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳輸。

    ◇3G/2G網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控-----利用通信網(wǎng)絡(luò)形式，可監(jiān)測(cè)傳輸距離無(wú)限遠(yuǎn)。

    ◇有線和無(wú)線結(jié)合------根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，靈活結(jié)合。

第三部分：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與控制功能

    智能溫室大棚內(nèi)的各參數(shù)傳感器，對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行多點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)處理，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置從而實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的自動(dòng)智能調(diào)節(jié)。顯示裝置實(shí)時(shí)顯示溫室內(nèi)的溫濕度、光照度等數(shù)值，能夠更加一目了然地展示溫室大棚數(shù)據(jù)全貌。

（1）溫濕度監(jiān)測(cè)

    通過(guò)溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)大棚室外空氣環(huán)境溫濕度、室內(nèi)空氣環(huán)境溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)、發(fā)送等。    

（2）光照度監(jiān)測(cè)

    通過(guò)光感和光敏傳感器監(jiān)測(cè)記錄溫室大棚內(nèi)光線的強(qiáng)度，可以直接與相關(guān)的補(bǔ)光系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)等設(shè)備相連，必要時(shí)自動(dòng)打開(kāi)相關(guān)設(shè)備。通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端。

（3）CO2、O2濃度監(jiān)測(cè)

    在溫室大棚內(nèi)部署二氧化碳濃度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室中二氧化碳的含量，當(dāng)濃度超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定闕值范圍時(shí)，通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。

（4）分區(qū)域檢測(cè)

     同一個(gè)棚內(nèi)劃區(qū)域控制管理，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)種植區(qū)不同溫濕度、不同氣體配置等環(huán)境技術(shù)指標(biāo)。用戶可以通過(guò)上位機(jī)來(lái)監(jiān)測(cè)、查詢各區(qū)域的數(shù)據(jù)。也可以對(duì)個(gè)分塊進(jìn)行單獨(dú)控制和整體協(xié)調(diào)控制。

（5）灌溉及噴藥施肥控制

     水灌溉與農(nóng)藥噴灑采用一套管線系統(tǒng)，根據(jù)植物生長(zhǎng)模式，可通過(guò)自動(dòng)、手動(dòng)方式進(jìn)行操作。

（6）報(bào)警控制 

     用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限。比如大棚溫度應(yīng)在30-15攝氏度之間，高于或低于這個(gè)溫度范圍都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息，并在上位機(jī)中控平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)顯示出來(lái)。

（7）節(jié)點(diǎn)故障通知

     現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)以中心服務(wù)器平臺(tái)、手機(jī)短信、報(bào)警信息等方式通知管理者。

（8）備用冗余功能

     為了避免設(shè)備故障及異常帶來(lái)不便，影響作物的生長(zhǎng)。設(shè)備可進(jìn)行擴(kuò)展冗余，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，輔助設(shè)備進(jìn)行0切換。從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。 

（9）自定義控制模式

     可以根據(jù)溫室大棚具體控制和監(jiān)測(cè)需要，定制一些相應(yīng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制內(nèi)容，該項(xiàng)目可以使模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、開(kāi)關(guān)信號(hào)、頻率信號(hào)等監(jiān)測(cè)和控制。

第四部分：監(jiān)測(cè)軟件數(shù)據(jù)平臺(tái)

     我公司自主研發(fā)的生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動(dòng)監(jiān)控軟件，采集溫室大棚內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)模塊傳送至ZigBee節(jié)點(diǎn)或RS485節(jié)點(diǎn)上，然后通過(guò)有線、無(wú)線、3G/2G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)，按照相關(guān)設(shè)定進(jìn)行分析展示并進(jìn)一步完成相應(yīng)控制。

（1）友好的用戶登陸管理界面

規(guī)定用戶使用權(quán)限，不同用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登陸系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡(jiǎn)單而富有人性化。

（2）實(shí)時(shí)\歷史、曲線\報(bào)表數(shù)據(jù)分析

    系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要按照日、月、季、年參數(shù)變化曲線生成歷史報(bào)表。便于對(duì)溫室大棚運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析做出改進(jìn)，提高溫室大棚的生產(chǎn)效率。

（3）多種形式的報(bào)警功能，適合不同場(chǎng)合需要

     工作人員根據(jù)溫室大棚內(nèi)的具體情況設(shè)置溫度、濕度等參數(shù)限值。在監(jiān)測(cè)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果超出設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提醒工作人員，報(bào)警形式包括：聲光報(bào)警、電話報(bào)警、短信報(bào)警、E-MAIL報(bào)警等。  

（4）遠(yuǎn)程控制

     現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)有線、無(wú)線、3G/2G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財(cái)?shù)據(jù)平臺(tái)，用戶從終端可以查看溫室大棚現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并使用遠(yuǎn)程控制功能通過(guò)繼電器控制設(shè)備或模擬輸出模塊對(duì)溫室大棚自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行控制操作，如自動(dòng)噴灑系統(tǒng)、自動(dòng)換氣系統(tǒng)、自動(dòng)澆灌系統(tǒng)。

（5）監(jiān)控終端

     監(jiān)控終端通過(guò)可視化、多媒體的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)以下主要功能：①溫室大棚內(nèi)植物生長(zhǎng)環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數(shù)、光照強(qiáng)度以及歷史數(shù)據(jù)等；②向溫室大棚內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，確保溫室內(nèi)為植物生長(zhǎng)最適宜環(huán)境。

第五部分：現(xiàn)場(chǎng)典型應(yīng)用實(shí)例

 ◆ 河北省農(nóng)林科學(xué)院鹿泉市大河農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)站

    河北省農(nóng)林科學(xué)院成立于1958年，是河北省唯一綜合性農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)。其中鹿泉大河農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)站采用我公司的“生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備”對(duì)蔬菜、育苗等實(shí)驗(yàn)性溫室大棚內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集以下參數(shù)，包括：空氣和土壤的溫度、濕度，大棚內(nèi)的二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等，并通過(guò)有線方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中控平臺(tái)，科技實(shí)驗(yàn)人員可以清楚地了解到各個(gè)大棚內(nèi)的環(huán)境信息。           

◆ 青海大通縣國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)溫室項(xiàng)目

    青海西寧國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)2010年3月被正式批準(zhǔn)為國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)，是青海省首個(gè)國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)。其中大通縣是青海省農(nóng)業(yè)大縣之一。 大通現(xiàn)代農(nóng)業(yè)蔬菜展示基地使用了我公司的“生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備”對(duì)30棟日光節(jié)能示范溫室進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等參數(shù)，并通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)形式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中控平臺(tái)，各個(gè)大棚內(nèi)的環(huán)境信息生動(dòng)清晰的展示給用戶。

◆ 濱海耐鹽堿植物科技園育苗區(qū)溫室大棚項(xiàng)目

    天津濱海耐鹽堿植物科技園區(qū)是政府重點(diǎn)規(guī)劃的濱海新區(qū)六大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園區(qū)之一，核心面積2070畝，地處于官港森林公園港塘公路西、塘沽區(qū)界南側(cè)，其中育苗區(qū)溫室大棚主要用于耐鹽堿苗木的種植。我公司為其提供的“生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備” 下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等參數(shù)，并通過(guò)無(wú)線Zigbee形式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中控平臺(tái)。 能夠?qū)?/span>溫室大棚內(nèi)苗木生長(zhǎng)環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數(shù)、光照強(qiáng)度以及歷史數(shù)據(jù)等。    

◆北京市盛夏高新農(nóng)業(yè)示范園

◆湖北省赤壁市赤壁鎮(zhèn)大棚蔬菜基地