智能農(nóng)業(yè)溫室大棚管理系統(tǒng)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)

1、智能農(nóng)業(yè)溫室大棚管理系統(tǒng)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)一、項(xiàng)目背景近年來(lái), 農(nóng)業(yè)溫室基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展迅速, 但是在自動(dòng)監(jiān)控方面仍存在著諸多問(wèn)題。 溫室監(jiān) 控區(qū)域較大, 需要大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò), 通過(guò)各種傳感器采集諸如溫度、 空 氣濕度、光照度、土壤濕度、 EC 值、 pH 值等信息,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控。傳統(tǒng)溫室監(jiān)測(cè)與控 制系統(tǒng)多采用有線連接, 布線復(fù)雜, 往往造成溫室內(nèi)線纜縱橫交錯(cuò)、 使用不便、 安裝維護(hù)困 難、可靠性差等問(wèn)題。無(wú)線傳感器技術(shù)被認(rèn)為是滿足溫室應(yīng)用需求且代替有線連接的最好方式。 惠企物聯(lián)科技結(jié)合 最新的 ZIGBEE 無(wú)線技術(shù), 將傳感器整合到無(wú)線傳送網(wǎng)絡(luò)中:通過(guò)在農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)布置溫度、 濕度、

2、光照、等傳感器,對(duì)棚內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè),從而對(duì)棚內(nèi)的溫濕度,光照等進(jìn)行自動(dòng)化控 制。通過(guò)更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)監(jiān)控的方式,來(lái)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行管理,更好的感知到農(nóng)作物的環(huán)境, 達(dá)到 “ 智慧 ” 狀態(tài),提高資源利用率和生產(chǎn)力水平。二、現(xiàn)存問(wèn)題首先是成本較高。一般來(lái)講,一套智能化的控制系統(tǒng)成本主要包括硬件成本、運(yùn)行成本 和維護(hù)成本。 硬件成本包括各儀器儀表、 通信線纜等。 整個(gè)系統(tǒng)也不能自由組合或者裁剪應(yīng) 用于不同的對(duì)象,使得難以得到推廣和普及。同時(shí),由于系統(tǒng)復(fù)雜、布線繁多、故障率高而 且使得故障后的維修成本極大。另外,系統(tǒng)龐大造成的運(yùn)行成本也不是一筆小費(fèi)用。其次是布線復(fù)雜。溫室中有大量分散的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),這

3、些設(shè)備可能隨著作物的改 變而進(jìn)行調(diào)整, 同時(shí)錯(cuò)綜復(fù)雜的線纜也需要重新鋪設(shè), 工作量較大。 為了科學(xué)、 合理地實(shí)現(xiàn) 大面積溫室環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與控制, 電子檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置不僅數(shù)量大而且分 布廣,連接著各個(gè)裝置與機(jī)構(gòu)的線纜,也因此縱橫交錯(cuò)。當(dāng)溫室內(nèi)生產(chǎn)的果蔬作物更替時(shí), 相應(yīng)的電子檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置常常需要調(diào)整, 連接著各個(gè)裝置與機(jī)構(gòu)的線纜有時(shí)也 需要重新布置。 這不僅增大了溫室的額外投資成本和安裝與維護(hù)的難度, 有時(shí)也影響了作物 的良好生長(zhǎng)。第三, 故障解決難。 當(dāng)數(shù)據(jù)無(wú)法正常接收時(shí), 檢查人員不知道是線路問(wèn)題還是節(jié)點(diǎn)故障。 另外, 目前的控制系統(tǒng)多采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式模式

4、, 當(dāng)總線出現(xiàn)故障時(shí), 雖然各控制 節(jié)點(diǎn)尚能正常工作,但是上位機(jī)卻無(wú)法正常管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò),專(zhuān)家控制策略無(wú)法實(shí)施。三、項(xiàng)目意義(1實(shí)現(xiàn)廣范圍的測(cè)量,需求傳感器節(jié)點(diǎn)多當(dāng)前溫室生產(chǎn)的首要特點(diǎn)就是監(jiān)控區(qū)域很大, 普通單個(gè)連棟溫室都有幾千平方米, 而一個(gè)園 區(qū)溫室群的面積可能會(huì)在幾百畝以上, 因此需要大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò), 在每個(gè) 溫室中采集諸如空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度、營(yíng)養(yǎng)液 EC 值、 pH 值以及室 外天氣參數(shù)等信息, 除此以外, 目前對(duì)作物生理參數(shù)的檢測(cè)也逐漸受到人們的重視, 因此將 會(huì)有更多的傳感器節(jié)點(diǎn)被用于溫室生產(chǎn)。 另外, 用于驅(qū)動(dòng)溫室中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)量 也不

5、能忽略。由此可見(jiàn),溫室對(duì)其監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的首要需求就是網(wǎng)絡(luò)容量大。(2檢測(cè)點(diǎn)位置靈活變動(dòng)溫室中大量分散的傳感器, 但隨著作物的生長(zhǎng)而需要不斷調(diào)整位置; 或者當(dāng)溫室內(nèi)生產(chǎn)的作 物更替時(shí), 相應(yīng)的電子檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置也常常需要調(diào)整; 另外, 溫室的利用結(jié)構(gòu) 也會(huì)經(jīng)常根據(jù)用戶需要而不斷改變, 這就要求系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)能根據(jù)需要隨意變換位置而不 影響系統(tǒng)工作。(3節(jié)點(diǎn)數(shù)目可隨意增減作物生長(zhǎng)階段不同, 環(huán)境因子對(duì)作物的影響可能也不同, 生長(zhǎng)初期可能對(duì)溫度比較敏感, 而 后期可能對(duì)光照比較敏感, 這就要求系統(tǒng)可以隨意改變節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型和數(shù)量。 除此以外, 隨著 作物的生長(zhǎng), 用戶可能還需要對(duì)植物的生理參

6、數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)而需要不斷增加傳感器節(jié)點(diǎn)。 在某 些科研溫室中, 也經(jīng)常需要改變傳感器節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型和數(shù)量, 以達(dá)到精確監(jiān)測(cè)與控制。 上述這 些情況都需要所用的監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)能隨意增減。(4系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失不可估量。 如果系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題而未能被及時(shí)發(fā)覺(jué)和修復(fù), 那么可 能對(duì)作物造成致命的傷害, 尤其在一些惡劣的天氣例如高溫和寒冷氣候條件下, 這將直接影 響產(chǎn)量和收益。另外,溫室內(nèi)濕度高、光照強(qiáng)、具有一定的酸性,都會(huì)導(dǎo)致線纜的腐蝕、老 化, 從而降低系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性, 這對(duì)于檢查系統(tǒng)故障造成困難。 例如, 當(dāng)數(shù)據(jù)無(wú)法 正常接收時(shí), 檢查人員不知道是線路問(wèn)題還是節(jié)點(diǎn)故障, 這對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)

7、和解決故障帶來(lái)不便。 因此,溫室測(cè)控系統(tǒng)必須要可靠。四、項(xiàng)目介紹4.1 ZIGBEE技術(shù)介紹ZIGBEE 技術(shù)是 IEEE(美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì) 研發(fā)的新一代無(wú)線通訊技術(shù)?？?應(yīng)用在固定、 便攜或移動(dòng)設(shè)備上的, 低成本、 低功耗的低速率無(wú)線連接技術(shù); 2001年 8月, 美國(guó) HONEYWELL 等公司發(fā)起成立了 ZigBee 聯(lián)盟,他們提出的 ZigBee 技術(shù)被確認(rèn)為 IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn);現(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)有眾多的成員企業(yè)。ZIGBEE 技術(shù)現(xiàn)已被非常的應(yīng)用,諸多的芯片廠家,如 TI, 三星,飛利浦等等,都生 產(chǎn)出了與該協(xié)議技術(shù)兼容的芯片,并被大量的應(yīng)用。ZIGBEE 屬于微波段

8、 2.4GHZ 頻率,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離(01000米傳送給路由器;一 般有 3部分組成:ZIGBEE 傳感器標(biāo)簽、 ZIGBEE 路由器、 ZIGBEE 協(xié)調(diào)器組成,需外 接 2.43.7V的電源,當(dāng)標(biāo)簽檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)后,通過(guò)電磁波的傳導(dǎo),遠(yuǎn)距離的無(wú)線傳 輸給路由器, 路由器在已同樣的原理傳輸給協(xié)調(diào)器, 協(xié)調(diào)器一方面可以將數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送 給電腦, 以供系統(tǒng)分析控制, 一方面可以通過(guò)內(nèi)置的單片系統(tǒng)處理、 分析、 控制所接受的數(shù) 據(jù)。整個(gè)傳輸過(guò)程均通過(guò)無(wú)線傳輸,傳送速率在 250K/s,且在傳送過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)的加密保 護(hù),實(shí)現(xiàn)了快速、安全的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。ZIGBEE 在無(wú)線傳輸?shù)倪^(guò)程中, 可以自動(dòng)的

9、實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)、 多跳、 就進(jìn)識(shí)別的功能, 當(dāng) 現(xiàn)場(chǎng)的單個(gè)路由出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),其他路由會(huì)自動(dòng)的尋找其他的線路,不會(huì)耽誤系統(tǒng)的運(yùn)行;4.2系統(tǒng)簡(jiǎn)介溫室大棚對(duì)環(huán)境的要求非常高,溫度、濕度、光照、 CO2、等一系列的參數(shù)均對(duì)其影響 重大。優(yōu)秀的溫室大棚管理,即對(duì)于以上環(huán)境變量的嚴(yán)格管理。在本系統(tǒng)中, 我們采用不同的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控, 像無(wú)線溫度傳感器、 無(wú)線濕 度傳感器、無(wú)線光照度傳感器、無(wú)線 CO2傳感器等。以無(wú)線溫度傳感器為例,該傳感器采 用 3大模塊組成:1、溫度傳感器模塊; 2、單片機(jī)系統(tǒng)模塊; 3、無(wú)線發(fā)送模塊。溫度傳感 器模塊檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)交由單片機(jī)處理,單片機(jī)通過(guò)模擬轉(zhuǎn)

10、數(shù)字 -數(shù)字轉(zhuǎn) 模擬的處理,最終驅(qū)動(dòng)無(wú)線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)出。此無(wú)線溫度傳感器的傳輸距離可達(dá) 120米。無(wú)線溫度傳感器將數(shù)據(jù)向外發(fā)送, 安裝在室內(nèi)的或室外的路由器接受該數(shù)據(jù), 并將數(shù)據(jù) 整理后,發(fā)送給 ZIGBEE 協(xié)調(diào)器,協(xié)調(diào)器會(huì)將數(shù)據(jù)整理并通過(guò)串口上傳電腦,電腦即根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù),與溫度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,如若超出標(biāo)準(zhǔn)值,電腦則控制溫室內(nèi)外的:天窗、側(cè) 窗、內(nèi)遮陽(yáng)保溫幕、外遮陽(yáng)幕、風(fēng)機(jī)、等開(kāi)啟。同時(shí),溫室內(nèi)的傳感器時(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù), 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值后,電腦即關(guān)閉控制。4.3系統(tǒng)硬件組成溫度傳感器:該傳感器采用 3大模塊組成:1、 溫度傳感器模塊, 采用美國(guó)進(jìn)口的 DS18B20模擬頭,

11、精度等級(jí)在 ± 0.5; 2、單片機(jī)系統(tǒng)模塊; 3、無(wú)線發(fā)送模塊。 4、長(zhǎng)待機(jī)電池。 溫度傳感器模塊檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)后, 將數(shù)據(jù)交由單片機(jī)處理, 單片機(jī)通過(guò)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字 -數(shù)字轉(zhuǎn)模擬的處理,最終驅(qū)動(dòng)無(wú)線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)出。每只傳感器都帶有一個(gè) ID 號(hào),而此 ID 號(hào)是有 24位的字母、數(shù)字組成,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限的序號(hào)組合,即可實(shí)現(xiàn)全球唯 一 ID 號(hào);每只標(biāo)簽的 ID 號(hào)與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位 置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道 該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量

12、的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì)知道具 體的位置。 此無(wú)線溫度傳感器的傳輸距離可達(dá) 120米。濕度傳感器:該傳感器采用 3大模塊組成:1、 濕度傳感器模塊, 采用美國(guó)進(jìn)口的 SHT11模擬頭,精度等級(jí)在 ± 3%RH; 2、單片機(jī)系統(tǒng)模塊; 3、無(wú)線發(fā)送模塊。 4、長(zhǎng)待機(jī)電池。 濕度傳感器模塊檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的濕度數(shù)據(jù)后, 將數(shù)據(jù)交由單片機(jī)處理, 單片機(jī)通過(guò)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字 -數(shù)字轉(zhuǎn)模擬的處理,最終驅(qū)動(dòng)無(wú)線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)出。每只傳感器都帶有一個(gè) ID 號(hào),而此 ID 號(hào)是有 24位的字母、數(shù)字組成,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限的序號(hào)組合,即可實(shí)現(xiàn)全球唯 一 ID 號(hào);每只標(biāo)簽的 ID 號(hào)與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,

13、這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位 置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道 該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì)知道具 體的位置。 此無(wú)線濕度傳感器的傳輸距離可達(dá) 120米。光照度傳感器:該傳感器采用 3大模塊組成:1、溫度傳感器,采用美國(guó)德州儀器的傳感 器,可測(cè)量 020萬(wàn) lus ; 2、單片機(jī)系統(tǒng)模塊; 3、無(wú)線發(fā)送模塊。 4、長(zhǎng)待機(jī)電池。光照 度傳感器模塊檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)后, 將數(shù)據(jù)交由單片機(jī)處理, 單片機(jī)直接將接受到的傳 感器數(shù)字信號(hào)處理,并驅(qū)動(dòng)無(wú)線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)出。每只傳感器

14、都帶有一個(gè) ID 號(hào), 而此 ID 號(hào)是有 24位的字母、 數(shù)字組成, 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限的序號(hào)組合, 即可實(shí)現(xiàn)全球唯一 ID 號(hào);每只標(biāo)簽的 ID 號(hào)與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位置綁定 在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽 是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì)知道具體的位 置。 此無(wú)線光照度傳感器的傳輸距離可達(dá) 120米。 CO2傳感器:該傳感器采用美國(guó)(Telaire 公司產(chǎn)品,該傳感器采用紅外光譜形式, 0-2000PPM 的量程能滿足植物研究的所有需求。 傳感器對(duì)科研

15、型溫室高溫、 高濕不敏感。 此傳感器采用有線傳輸。 該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的, 這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù) 時(shí),位置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即 會(huì)知道該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì) 知道具體的位置。雨量傳感器:本儀器反斗部件翻轉(zhuǎn)靈敏,性能穩(wěn)定,工作可靠。承雨口采用不銹鋼皮整 體沖拉而成,光潔度高,滯水產(chǎn)生的誤差小。儀器外殼用不銹鋼制成,防銹能力強(qiáng),外觀質(zhì) 量佳。 此傳感器采用有線傳輸。 該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的, 這個(gè)可以在系統(tǒng)建 數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位置綁定在該 ID 號(hào)的

16、信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí), 系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系 統(tǒng)就會(huì)知道具體的位置。降雨感知傳感器:探頭為美國(guó)德州儀器 TI 公司產(chǎn)品,主要用于探測(cè)是否有降雨,該產(chǎn) 品具有判斷降雨和結(jié)露的不同情況, 具有工作可靠, 價(jià)格便宜等特點(diǎn)。 此傳感器采用有線傳 輸。該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽是處 于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?,如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí),系統(tǒng)就會(huì)知道具體的

17、位置。風(fēng)速風(fēng)向傳感器:風(fēng)速風(fēng)向傳感器 ” 選用美國(guó) Davis (戴維斯公司產(chǎn)品(Davis6410。 “ 風(fēng)速風(fēng)向傳感器 ” 內(nèi)部裝有精密旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件, 這些機(jī)械部件的穩(wěn)定性非常好, 能在惡劣環(huán) 境下保持傳感器的測(cè)量精度。 , 外殼高強(qiáng)度特殊工程塑料具有極好的抗紫外老化作用。 此傳 感器采用有線傳輸。該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí), 位置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì)知道 具體的位置。土壤濕度傳感器:采用水利部認(rèn)證傳感

18、器, 該傳感器采用先進(jìn)的 “ 時(shí)域反射原理 ” , 桿式設(shè) 計(jì), 感應(yīng)部分 48cm , 適用于測(cè)量任何類(lèi)型土壤的體積含水量, 測(cè)量精確, 性能穩(wěn)定可靠, 此傳感器采用有線傳輸。 該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的, 這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù) 時(shí),位置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即 會(huì)知道該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì) 知道具體的位置。水暖水溫傳感器與土壤溫度傳感器:采用美國(guó) DALAIS 公司溫度傳感器,外套 “ 密封不 銹鋼鎧甲 ” 。特性:一致性好,精度高,密封性好,此傳感器采用有

19、線傳輸。該只傳感器與 其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的,這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),位置綁定在該 ID 號(hào)的信息中。即 當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽是處于:第幾號(hào)溫室? 那個(gè)位置段?,如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí),系統(tǒng)就會(huì)知道具體的位置。液面濕度傳感器 : 主要測(cè)量植物表面的葉面蒸發(fā)程度及植物表面的濕度情況, 適用于高檔 花卉。例:一品紅,該系列傳感器適用于農(nóng)業(yè)、園林、氣象、環(huán)保等領(lǐng)域?qū)囟群蜐穸鹊臏y(cè) 量, 經(jīng)過(guò)絕緣封裝等加工工藝, 可在高溫高濕等惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。 此傳感器采用 有線傳輸。 該只傳感器與其所在的位置是相對(duì)應(yīng)的, 這個(gè)可以在系統(tǒng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),

20、 位置綁定 在該 ID 號(hào)的信息中。即當(dāng)系統(tǒng)讀取到序號(hào)為 “1234567” 的 ID 號(hào)時(shí),系統(tǒng)即會(huì)知道該標(biāo)簽 是處于:第幾號(hào)溫室?那個(gè)位置段?, 如該標(biāo)簽測(cè)量的數(shù)據(jù)較高時(shí), 系統(tǒng)就會(huì)知道具體的位 置。以上的諸多品種傳感器,可直接安放在溫室內(nèi),或溫室外。其中最為常用的傳感器為 溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器,在本系統(tǒng)中針對(duì)此 3種傳感器,我們采用無(wú)線的 傳輸方式, 用無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)送至無(wú)線路由器。 其他種類(lèi)傳感器因考慮用量較少, 用無(wú)線傳 輸方式成本較高,暫時(shí)用有線傳輸數(shù)據(jù)。無(wú)線路由器:識(shí)讀標(biāo)簽;微波 2.42.5GHz微波頻段;吊掛式或固定支架安裝,防塵防 水,與標(biāo)簽的讀寫(xiě)距離 030

21、0米。無(wú)線路由器的信號(hào)覆蓋到無(wú)線傳感器的接收范圍內(nèi)時(shí), 路由器即能采集到標(biāo)簽過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信 息;因現(xiàn)場(chǎng)需要檢測(cè)不同位置的環(huán)境, 會(huì)安裝較多的傳感器, 路由器接收的數(shù)據(jù)具備冗長(zhǎng)性, 通 過(guò)數(shù)據(jù)融合,將多個(gè)無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)整理成更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),無(wú)線發(fā)送給協(xié)調(diào)器;路由器除接收并發(fā)送無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)外, 還可以作為其他路由器的上位路由, 其他路由可 以借此路由進(jìn)行與協(xié)調(diào)器的通訊。無(wú)線協(xié)調(diào)器:識(shí)讀中繼器,接收中繼傳送過(guò)來(lái)的信息,并將數(shù)據(jù)用串口上傳工控機(jī);識(shí) 別距離 0300米可調(diào);微波 2.42.5GHz頻段;吊掛式或固定支架安裝,工業(yè) RS485串口,防塵防水。協(xié)調(diào)器是最終連接電腦的設(shè)備,它前端采集路由數(shù)據(jù)

22、,后端向電腦傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù) 據(jù)較大,較多時(shí),亦不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的擁堵。工控機(jī):采用工業(yè) PC 機(jī),較強(qiáng)的功能與性能,具備工業(yè)級(jí)別的串口通訊、 I/O口輸入輸 出。內(nèi)置強(qiáng)大的軟件控制功能:穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集、基于實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)分析、專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)、 精準(zhǔn)的控制邏輯。 PLC控制:采用西門(mén)子公司的 S7系列 PLC ;多路穩(wěn)定的 I/O控制、工業(yè)級(jí)別的串口通 訊、精準(zhǔn)的控制時(shí)序、驅(qū)動(dòng)控制:電機(jī)、氣缸、電磁閥現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元:內(nèi)遮陽(yáng),外遮陽(yáng),頂開(kāi)窗,側(cè)開(kāi)窗,濕簾外開(kāi)窗,濕簾水泵,濕簾風(fēng)機(jī), 2組風(fēng)機(jī),內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī),補(bǔ)光燈,噴霧,微噴等設(shè)備。(甲方單獨(dú)配置4.4系統(tǒng)軟件本系統(tǒng)軟件著重分析了溫室中的:空氣溫度、空氣濕

23、度、土壤溫度、光照度, 4大參 數(shù),這是溫室環(huán)境控制中最重要的 4個(gè)參數(shù)。在溫室內(nèi)安放多個(gè)無(wú)線傳感器,因傳感器無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù),所以不用擔(dān)心布線的繁雜, 可以將傳感器安放在溫室內(nèi)的任何一個(gè)地方,并且可以隨意的調(diào)整位置。傳感器還內(nèi)存有 ID 號(hào),每個(gè)傳感器的 ID 是全球唯一,是代表該傳感器的身份。傳感器安放好后,傳感器 的 ID 號(hào)、采集的數(shù)據(jù)、所在位置等信息會(huì)一并的傳給路由。溫度管理一般把一天分為午前、午后、前半夜和后半夜 4個(gè)時(shí)段來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。午 前以促進(jìn)光合作用、 增加同化量為主; 午后光合作用呈下降趨勢(shì); 日落后以促進(jìn)體內(nèi)同化物 的運(yùn)轉(zhuǎn);夜溫以抑制呼吸、減少消耗、增加積累; 傳感器內(nèi)置單

24、片控制系統(tǒng),因此可以設(shè) 置傳感器檢測(cè)和外發(fā)數(shù)據(jù)的周期,就可以設(shè)置傳感器外發(fā)數(shù)據(jù)的周期為 1次 /小時(shí)、 1次 /分鐘、 或 1次 /30秒等, 一來(lái)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求而定, 二來(lái)可以為傳感器節(jié)省電能, 使用的時(shí)間更長(zhǎng)久。傳感器將采集到的數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給室內(nèi)的路由器,路由器接收并轉(zhuǎn)化傳感器的數(shù)據(jù), 標(biāo)簽是利用電磁波形式傳遞數(shù)據(jù),路由接收后,解調(diào)該數(shù)據(jù)。在同一時(shí)間會(huì)有多個(gè)標(biāo)簽向路由發(fā)送數(shù)據(jù), 路由會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合, 整理成 較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)發(fā)出。如:路由器除接收并發(fā)送無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)外, 還可以作為其他路由器的上位路由, 其他 路由可以借此路由進(jìn)行與協(xié)調(diào)器的通訊。如圖:協(xié)調(diào)器是最終連接電腦的

25、設(shè)備,它前端采集路由數(shù)據(jù),后端向電腦傳送數(shù)據(jù)。工業(yè) RS485串口連接電腦,防塵防水。A 、溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值:每種植物都有不同的溫度生長(zhǎng)曲線,植物在不同的時(shí)間段都會(huì) 有不同的適宜生長(zhǎng)溫度,如在每一天中,植物對(duì)于溫度的需求就有 4種,這是因?yàn)槠涮幱?不同的時(shí)段, 會(huì)有不同的轉(zhuǎn)化機(jī)能。 當(dāng)溫室內(nèi)的空氣溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí), 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)比較在 某時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值的差異,進(jìn)而來(lái)控制不同設(shè)備進(jìn)行降溫。"如:ID 號(hào)為 “123456789” 的傳感器,檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)為 35.4時(shí), 數(shù)據(jù)經(jīng)由 無(wú)線路由,無(wú)線協(xié)調(diào)器,最終將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)。"系統(tǒng)為保證該溫度值不是瞬間的值,會(huì)在第一次

26、接收到該 ID 號(hào)的數(shù)據(jù)后延時(shí) 090秒, 再取值比較,借以準(zhǔn)確的判斷該值是一個(gè)趨勢(shì)值。"系統(tǒng)會(huì)調(diào)出在該段時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值 27, 并與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比對(duì), 判斷比現(xiàn)場(chǎng)的溫度高 8.4, 即會(huì)控制降溫設(shè)備開(kāi)啟。"控制降溫設(shè)備的開(kāi)啟順序:系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)(099秒可調(diào)判斷當(dāng)前溫度值不能降 低到目標(biāo)值時(shí), 會(huì)順序開(kāi)啟降溫設(shè)備; 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度與目標(biāo)溫度相差較大時(shí), 系統(tǒng)控制跳躍開(kāi) 啟其中的某項(xiàng)設(shè)備。天窗:分段開(kāi)啟頂開(kāi)窗系統(tǒng) ; 通過(guò)室外自然溫室調(diào)整溫室內(nèi)的溫度,依此原理,直至頂開(kāi) 窗系統(tǒng)為 100%。側(cè)窗:再分段開(kāi)啟側(cè)窗通風(fēng)系統(tǒng);依此原理,直至側(cè)開(kāi)窗系統(tǒng)為 100%。強(qiáng)制降溫過(guò)程:自然通風(fēng)

27、不能降低溫室內(nèi)的溫度時(shí), 系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉自然通風(fēng)相關(guān)設(shè)備, 采 用強(qiáng)制通風(fēng)的方式來(lái)控制室內(nèi)溫度。延時(shí)后,關(guān)閉天窗,其次關(guān)閉側(cè)窗。濕簾外翻窗:開(kāi)啟濕簾外翻窗。一組風(fēng)機(jī):開(kāi)啟第一組風(fēng)機(jī)。濕簾水泵:開(kāi)啟濕簾水泵。二組風(fēng)機(jī):開(kāi)啟第二組風(fēng)機(jī)。循環(huán)風(fēng)機(jī):在一定的時(shí)間內(nèi)判斷當(dāng)溫室內(nèi)的溫室不均勻時(shí),開(kāi)啟循環(huán)風(fēng)機(jī)。噴林或噴霧:開(kāi)啟屋頂噴淋系統(tǒng)。報(bào)警:判斷溫度降不到目標(biāo)值 , 則計(jì)算機(jī)會(huì)開(kāi)啟溫度過(guò)高報(bào)警, 提示用戶需增加降溫設(shè)備。 系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度趨于目標(biāo)溫度時(shí),系統(tǒng)即關(guān)閉降溫設(shè)備。B 、溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值:"如:ID 號(hào)為 “123456789” 的傳感器,檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度數(shù)據(jù)為 20時(shí),

28、 數(shù)據(jù)經(jīng)由無(wú)線路由,無(wú)線協(xié)調(diào)器,最終將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)。"系統(tǒng)為保證該溫度值不是瞬間的值,會(huì)在第一次接收到該 ID 號(hào)的數(shù)據(jù)后延時(shí) 090秒, 再取值比較,借以準(zhǔn)確的判斷該值是一個(gè)趨勢(shì)值。"系統(tǒng)會(huì)調(diào)出在該段時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值 27,并與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比對(duì),判斷比現(xiàn)場(chǎng)的溫度低 7, 即會(huì)控制升溫設(shè)備開(kāi)啟。"控制升溫設(shè)備的開(kāi)啟順序:系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)(099秒可調(diào)判斷當(dāng)前溫度值不能升 溫到目標(biāo)值時(shí), 會(huì)順序開(kāi)啟升溫設(shè)備; 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度與目標(biāo)溫度相差較大時(shí), 系統(tǒng)控制跳躍開(kāi) 啟其中的某項(xiàng)設(shè)備。內(nèi)遮陽(yáng)保溫幕:拉下內(nèi)遮陽(yáng)保溫幕,不使室內(nèi)溫度外泄。外遮陽(yáng)幕:若外界光照較強(qiáng),可打開(kāi)外遮陽(yáng)幕,

29、通過(guò)光照升溫。熱風(fēng)爐、水暖空調(diào)、暖氣:打開(kāi)加熱裝置,是室內(nèi)溫度升溫。報(bào)警:判斷溫度降不到目標(biāo)值 , 則計(jì)算機(jī)會(huì)開(kāi)啟溫度過(guò)高報(bào)警, 提示用戶需增加降溫設(shè)備。 系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度趨于目標(biāo)溫度時(shí),系統(tǒng)即關(guān)閉升溫設(shè)備。在溫室內(nèi)安放多個(gè)無(wú)線傳感器,因傳感器無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù),所以不用擔(dān)心布線的繁雜, 可以將傳感器安放在溫室內(nèi)的任何一個(gè)地方,并且可以隨意的調(diào)整位置。傳感器還內(nèi)存有 ID 號(hào),每個(gè)傳感器的 ID 是全球唯一,是代表該傳感器的身份。傳感器安放好后,傳感器 的 ID 號(hào)、采集的數(shù)據(jù)、所在位置等信息會(huì)一并的傳給路由。濕度傳感器內(nèi)置單片控制系統(tǒng),因此可以設(shè)置傳感器檢測(cè)和外發(fā)數(shù)據(jù)的周期,就可

30、以 設(shè)置傳感器外發(fā)數(shù)據(jù)的周期為 1次 /小時(shí)、 1次 /分鐘、 或 1次 /30秒等, 一來(lái)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 的實(shí)際需求而定,二來(lái)可以為傳感器節(jié)省電能,使用的時(shí)間更長(zhǎng)久。傳感器將采集到的數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給室內(nèi)的路由器,路由器接收并轉(zhuǎn)化傳感器的數(shù)據(jù), 標(biāo)簽是利用電磁波形式傳遞數(shù)據(jù),路由接收后,解調(diào)該數(shù)據(jù)。在同一時(shí)間會(huì)有多個(gè)標(biāo)簽向路由發(fā)送數(shù)據(jù), 路由會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合, 整理成 較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)發(fā)出。如:路由器除接收并發(fā)送無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)外, 還可以作為其他路由器的上位路由, 其他 路由可以借此路由進(jìn)行與協(xié)調(diào)器的通訊。如圖:協(xié)調(diào)器是最終連接電腦的設(shè)備,它前端采集路由數(shù)據(jù),后端向電腦傳送數(shù)據(jù)。工業(yè)RS48

31、5串口連接電腦,防塵防水。A 、濕度高于標(biāo)準(zhǔn)值:"如:ID 號(hào)為 “123456789” 的傳感器,檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的濕度數(shù)據(jù)為 80%RH時(shí),數(shù)據(jù)經(jīng)由 無(wú)線路由,無(wú)線協(xié)調(diào)器,最終將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)。"系統(tǒng)為保證該濕度值不是瞬間的值,會(huì)在第一次接收到該 ID 號(hào)的數(shù)據(jù)后延時(shí) 090秒, 再取值比較,借以準(zhǔn)確的判斷該值是一個(gè)趨勢(shì)值。"系統(tǒng)會(huì)調(diào)出在該段時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值 65%RH,并與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比對(duì),判斷比現(xiàn)場(chǎng)的溫度高 15%RH,即會(huì)控制除濕設(shè)備開(kāi)啟。"控制除濕設(shè)備的開(kāi)啟順序:系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)(099秒可調(diào)判斷當(dāng)前濕度值不能降 低到目標(biāo)值時(shí), 會(huì)順序開(kāi)啟除濕設(shè)備;

32、當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)濕度與目標(biāo)濕度相差較大時(shí), 系統(tǒng)控制跳躍開(kāi) 啟其中的某項(xiàng)設(shè)備。側(cè)窗:分段開(kāi)啟側(cè)窗通風(fēng)系統(tǒng),進(jìn)行除濕,依此原理,直至側(cè)開(kāi)窗系統(tǒng)為 100%。 除濕機(jī)控制:開(kāi)啟除濕機(jī)進(jìn)行除濕。報(bào)警:判斷溫度降不到目標(biāo)值 , 則計(jì)算機(jī)會(huì)開(kāi)啟濕度過(guò)高報(bào)警, 提示用戶需增加除濕設(shè)備。系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)濕度,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)濕度趨于目標(biāo)溫度時(shí),系統(tǒng)即關(guān)閉除濕設(shè)備。 B 、濕度低于標(biāo)準(zhǔn)值:"如:ID 號(hào)為 “123456789” 的傳感器,檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的濕度數(shù)據(jù)為 40%RH時(shí),數(shù)據(jù)經(jīng)由 無(wú)線路由,無(wú)線協(xié)調(diào)器,最終將數(shù)據(jù)上傳給工控機(jī)。"系統(tǒng)為保證該濕度值不是瞬間的值,會(huì)在第一次接收到該 ID 號(hào)的數(shù)據(jù)后延時(shí)

33、090秒, 再取值比較,借以準(zhǔn)確的判斷該值是一個(gè)趨勢(shì)值。"系統(tǒng)會(huì)調(diào)出在該段時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)值 65%RH,并與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比對(duì),判斷比現(xiàn)場(chǎng)的溫度低 15%RH,即會(huì)控制加濕設(shè)備開(kāi)啟。"控制加濕設(shè)備的開(kāi)啟順序:系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)(099秒可調(diào)判斷當(dāng)前濕度值不能升 到到目標(biāo)值時(shí), 會(huì)順序開(kāi)啟加濕設(shè)備; 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)濕度與目標(biāo)濕度相差較大時(shí), 系統(tǒng)控制跳躍開(kāi) 啟其中的某項(xiàng)設(shè)備。加濕機(jī)控制:開(kāi)啟加濕機(jī)進(jìn)行加濕。需設(shè)置相應(yīng)的目標(biāo)值,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。判斷時(shí)間 保證了不是判斷瞬間濕度值的超標(biāo), 而是判斷濕度度整體趨勢(shì)的變化; 在一定的時(shí)間內(nèi)濕度 值都超標(biāo),才啟動(dòng)控制條件。穩(wěn)定判斷時(shí)間保證溫室設(shè)備啟動(dòng)后,不判斷瞬間達(dá)到目標(biāo)值, 而是穩(wěn)定一段時(shí)間后才判斷。 避免了