智能温室大棚控制系统

物联网应用方案-智能温室大棚控制系统 

2016-12-06 16:00:04|  分类： 默认分类 |举报|字号 订阅
   
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1.      国内外温室控制系统的现状
1.1 智能温室大棚的现状
智能化温室是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的先进的农业生产设施，是现代农业科技向产业转化的物质基础。它能营造相对独立的作物生长环境，彻底摆脱传统农业对自然环境的依赖性。目前，计算机控制在温室种植中得到了越来越广泛的应用，并正在成为温室控制的核心。智能化温室研究是当今兴起的一门横跨生物学、计算机科学、电子科学、机械设计和环境控制等几大学科的综合了多种高新技术的边缘学科。

讨算机自动控制的智能温室自1975年在荷兰问世以来，已成为现代农业发展的重要手段和措施。它的功能在于以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年化，进行高效率，高产值和高效益的生产。在科技高速发展的今天，衡量一座温室性能好坏的标准关键在于温室对影响植物生长的要素(如温度，湿度，二氧化碳浓度和光照强度等)的调节程度，以及调节所达到的自动化水平。在这方面，国外发展较快并积累了丰富的经验，各国都将一些先进的技术应用于温室的控制，不仅实现了温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度的自动控制及相关的数据精确采集，而且都加强了对多环境因子的综合控制技术的研究，不断将最先进的科研成果及控制手段应用于温室控制，把温室的控制水平提高到了一个新高度，人大提高了温室控制的智能化水平，该系统的使用，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。

 

1.2 智能温室大棚的监控特点
智能温室大棚控制系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术与专家系统于一体，通过预装多种作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬件平台，实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制

本系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、CO2浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，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（遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。

本控制系统具有的功能特点：

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。

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排热风机、湿帘水泵、遮阳网、侧窗、天窗、电动被、灌溉、施肥等。

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。

4、远程监控功能：即使工作人员不在现场，也可以通过远程监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。

本控制系统具有的技术特点：

本方案空气温湿度、光照度、二氧化碳传感器、土壤温度传感器、开关量采集器（大量机电设备的运行、报警、手自动状态）采用物联网数字总线连接，不需要单独布线，比使用常规传感器、强弱电箱体连接节省线量在70%以上，节省材料，降低施工费用，创新施工工艺，节材符合环保节能减排要求。

1、本方案为全数字化方案，由每个温湿度探头输出的直接为可联网数字信号。

2、由于采用先进的数字化及网络技术，本方案按网络布线，方便、经济。

3、因为每个温湿度探头输出的直接为可联网数字信号，信号传输过程的衰减不会影响系统精度，且传输距离长，每个出线口“ITU总线”可接32个ITU设备的距离可达100M。

4、采集模块自动识别传感器类型、数量，配置和扩展方便，,可以根据现场安装条件，适当选择模块的安装位置及使用模块的数量，以便降低成本。

5、上位机同采集模块之间采用支持距离1.2公里的多子站通信协议

采用基于win/nt或linux平台的组态软件技术，可根据不同客户需求，方便、快速的生成个性化的人机界面。

标准化总线设计，可方便的扩展控制及其他功能及同其他系统互连。

采用低功耗设计，只需对采集及控制器供电，无需对传感器供电，现场供电点少，施工方便
2.      系统概述
随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，全国各地根据需要普遍建设了智能温室、日光温室、塑料大棚等为农作物创造出良好的生长环境。温室工程成为高效农业的重要组成部分。

温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度、湿度等对生物生长的限制。能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。

智能温室大棚控制系统是针对温室大棚正常有效运转的控制要求配置的远程监控与管理系统。采用数字传感器技术、依托传统温室大棚生产工艺、设计的具有高可靠性、安全性、可扩展性的软硬件系统。

智能温室大棚监测控制系统充分利用物联网技术和组态软件实时远程获取温室大棚内部的空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，保证温室大棚内的环境最适宜作物生长；同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等，实现温室大棚集约化、网络化远程管理。

 

2.1 温室大棚互联网智能管控云服务宗旨
温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度、湿度等对生物生长的限制。能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，部分或完全的摆脱农作物对自然条件的依赖。

如何保障温室大棚内机电设备的安全、可靠、节能以及高效运维，在服务占比逐年上升（工人紧缺）和农业生产管理信息化建设发展的背景下，使用互联网管控云服务显得十分重要。温室大棚互联网智能管控云服务解决方案，高效整合了咨询、规划、设计、基础架构、标准化施工、安全可靠节能运行、高效运维服务等环节，面向最终用户和中间服务商提供一站式可靠、安全、高效的温室大棚互联网智能管控云服务解决方案。 

温室大棚互联网智能管控云服务宗旨是：

提升效率、降低能耗、实现互联网统一管控平台、保障安全运营。

2.1 设计原则
?  系统性能稳定，运行可靠

?  系统施工简便，节约人工成本

?  操作简单，维护方便

?  整个系统易于扩展

?  运行经济节能，维护费用低

?  性能价格比高

3 公司从事温室智能控制的优势
智能温室大棚控制系统是针对温室大棚正常有效运转的控制要求配置的远程监控与管理系统。采用传感器技术、依托传统温室大棚生产工艺、设计的具有高可靠性、安全性、可扩展性的软硬件系统。

3.1.1 系统产品服务优势
公司提供全系列“温室大棚互联网智能管控云服务”系统产品，面向最终用户和中间服务商提供一站式产品和服务，提供可靠、安全、高效的温室大棚互联网智能管控云服务解决方案。

技术先进性/开放性：

自控系统的结构遵照ANSI/ASHRAE135-1995标准（欧洲CEN Technical Committee 247），这种标准为非专用的开放的数据通讯协议。具有互操作性(Interoperability)。系统屏弃了使用网关接入自控网的做法，而是将系统设计成在它的各层均使用自控网。系统是一个真正的自控网、并具有完全可编程的高性能系统。

系统的安全性：

完全实现分散控制， PLC控制器独立运行，独立下载程序，控制逻辑实现不依赖于通讯，也不依赖于上位机。因此，系统通讯中断或上位机瘫痪，完全不影响设备的正常运行。系统有极高的安全性。系统带有掉电保护功能，停电后数据永久保存，不会丢失。

系统兼容性       ：

公司有完整的系列产品支持全部符合标准的系统，而且过去多年来生产的产品均可纳入网络中。新旧系统完全兼容而不需要改变系统结构。并且可以兼容任何符合BACnet协议的设备及网络。也可以轻松集成MODBUS及其他通讯协议的设备。

系统的稳定性：   

完全按照工业级标准设计，整个系统通讯自适应波特率，可以保证各种应用环境的正常通讯质量。

在线编程：     

可以在线编程，并在网络上传送

软件监控能力：   

对所有工作点全面监控

编程语言：     

面向用户图形化编程语言，具有在线编程能力。

系统操作权限级别：  

10级。对不同级别的操作人员规定不同的操作性质。例如低级别的操作者只能浏览系统的工作状态或趋势数据，高级别的操作者可以对系统进行控制或编辑等。

强大的过程控制管理功能：

?  能够通过软件编程实现各子系统的自动控制，避免能源的浪费。

?  警报程序-提供实时警报讯息、警报记录并自动拨号通知重要人员。

?  历史数据及趋势记录程序—提供对特殊监控点图形及文字趋势记录。

?  报表及打印程序—丰富的报表内容提供检视及虚拟系统操作效率。

3.1.2系统云平台的优势
公司顺应时代发展的要求，靠自身强大的节能产品研发、产品制造、工程设计实施、节能专家人才、专业管理维护等多方面的优势，建立互联网智能管理云服务EScloud系统，建立温室大棚互联网智能管控的“互联网+模式”，针对大的农业公司，和欣公司EScloud系统云平台对环境数据、能耗数据、及设备运行数据作整体数据分析，并根据气象信息库、专家优化算法库、其他策略库等信息，进行区域能耗和农业所有全线能耗的仿真计算，对单个温室和基地全种植区进行综合优化。

EScloud系统平台以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。EScloud系统平台使用物联网、大数据、云计算等信息技术与自动化技术，通过物联网采集设备运行数据，掌握详细的能源流动和能源消耗，并可以完成能源动力系统相关设备在正常及事故情况下的监测、结合物联网和云计算技术给出的大数据，形成计算资源池，每个用户都可以根据需求远程享受服务器的强大功能。各地能源管理者电脑等终端，将不再需要很高的配置，大量的数据处理功能将交给云计算中心的超级计算机，提高用户业务的敏捷性和动态性。

EScloud系统的建立，将为客户形成“低投入、低消耗、低排放、高效率”的经济发展方式，加快构建节能型产业体系，让企业管理紧跟最新技术发展趋势，实现温室监控和节能的互联网+模式。为工艺生产优化工作提供有力的技术支撑与后评价手段，优化的行为管理方式，对系统进行系统全面灵活高效的调度，使得智慧能源得以实现。