平凉智能温室大棚管理系统Word文档下载推荐.docx

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3.3.3控制部分（JZH-2系列无线控制模块）19

3.3.4大棚视频监控部分（TD摄像头HB-T8813B）20

3.4软件组成23

3.4.1软件功能简介23

3.4.2后台操作25

3.4.3前台介绍29

4、小结31

1、系统背景

近年来，农业温室基础设施发展迅速，但是在自动监控方面仍存在着诸多问题。

温室监控区域较大，需要大量的传感器节点构成大型监控网络，通过各种传感器采集诸如温度、空气湿度、光照度、CO2、土壤湿度、EC值、pH值等信息，实现自动化监控。

传统温室监测与控制系统多采用有线连接，布线复杂，往往造成温室内线缆纵横交错、使用不便、安装维护困难、可靠性差等问题。

无线传感器技术被认为是满足温室应用需求且代替有线连接的最好方式；

我公司结合最新的ZigBee无线技术，将传感器整合到无线传送网络中；

通过在农业大棚内布置温度、湿度、光照、等传感器，对棚内环境进行检测，从而对棚内的温湿度，光照等进行自动化控制。

通过更加精细和动态监控的方式，来对农作物进行管理，更好的感知到农作物的环境，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平。

2、系统特点

2.1实现广范围的测量，需求传感器节点多

当前温室生产的首要特点就是监控区域很大，普通单个连栋温室都有几千平方米，而一个园区温室群的面积可能会在几百亩以上，因此需要大量的传感器节点构建传感器网络，在每个温室中采集诸如空气温度、空气湿度、光照强度、CO2、土壤湿度、营养液EC值、pH值以及室外天气参数等信息，除此以外，目前对农作物生理参数的检测也逐渐受到人们的重视，因此将会有更多的传感器节点被用于温室生产。

另外，用于驱动温室中执行机构的控制节点的数量也不能忽略。

由此可见，温室对其监测与控制系统的首要需求就是网络容量大。

2.2检测点位置灵活变动

温室中大量分散的传感器，但随着作物的生长而需要不断调整位置；

或者当温室内生产的作物更替时，相应的电子检测装置和执行机构的位置也常常需要调整；

另外，温室的利用结构也会经常根据用户需要而不断改变，这就要求系统中各个节点能根据需要随意变换位置而不影响系统工作。

2.3节点数目可随意增减

作物生长阶段不同，环境因子对作物的影响可能也不同，生长初期可能对温度比较敏感，而后期可能对光照比较敏感，这就要求系统可以随意改变节点的类型和数量。

除此以外，随着作物的生长，用户可能还需要对植物的生理参数进行监测而需要不断增加传感器节点。

在某些科研温室中，也经常需要改变传感器节点的类型和数量，以达到精确监测与控制。

上述这些情况都需要所用的监控系统的节点能随意增减。

2.4系统可靠性

系统故障而造成的经济损失不可估量。

如果系统出现问题而未能被及时发觉和修复，那么可能对作物造成致命的伤害，尤其在一些恶劣的天气，如高温和寒冷气候条件下，这将直接影响产量和收益。

另外，温室内湿度高、光照强、具有一定的酸性，都会导致线缆的腐蚀、老化，从而降低系统的可靠性和抗干扰性，这对于检查系统故障造成困难。

例如，当数据无法正常接收时，检查人员不知道是线路问题还是节点故障，这对及时发现和解决故障带来不便。

因此，温室测控系统必须要可靠。

3、系统介绍

3.1系统简介

温室大棚对环境的要求非常高，温度、湿度、光照、CO2、等一系列的参数均对其影响重大。

优秀的温室大棚管理，即对于以上环境变量的严格管理。

系统网络拓扑图如下：

在本系统中，我们采用不同的传感器来实现对环境的监控，像无线温度传感器、无线湿度传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等。

以无线温度传感器为例，该传感器采用三大模块组成：

1、温度传感器模块；

2、单片机系统模块；

3、无线发送模块。

温度传感器模块检测到现场的温度数据后，将数据交由单片机处理，单片机通过模拟转数字—数字转模拟的处理，最终驱动无线发送模块将数据无线发出。

无线温度传感器将数据向外发送，安装在室内的或室外的路由器接受该数据，并将数据整理后，发送给ZigBee协调器，协调器会将数据整理并通过串口上传电脑，电脑即根据现场的数据，与温度标准值进行比较，如若超出标准值，电脑则控制温室内外的：

天窗、侧窗、内遮阳保温幕、外遮阳幕、风机、等开启。

同时，温室内的传感器时时检测现场数据，当现场温度达到标准值后，电脑即关闭控制。

3.2ZigBee技术介绍

ZigBee技术是IEEE（美国电子和电气工程师协会）研发的新一代无线通讯技术。

可应用在固定、便携或移动设备上的，低成本、低功耗的低速率无线连接技术；

ZigBee属于微波段2.4GHZ频率，可实现远距离（0～1000米）传送给路由器；

一般有3部分组成：

ZigBee传感器标签、ZigBee路由器、ZigBee协调器组成，需外接2.4～3.7V的电源，当标签检测到现场的数据后，通过电磁波的传导，远距离的无线传输给路由器，路由器在已同样的原理传输给协调器，协调器一方面可以将数据通过串口传送给电脑，以供系统分析控制，一方面可以通过内置的单片系统处理、分析、控制所接受的数据。

整个传输过程均通过无线传输，传送速率在250K/s,且在传送过程中对数据的加密保护，实现了快速、安全的现场数据采集。

ZigBee在无线传输的过程中，可以自动的实现自组网、多跳、就进识别的功能，当现场的单个路由出现问题时，其他路由会自动的寻找其他的线路，不会耽误系统的运行；

3.3系统硬件组成

系统硬件按照控制的流程分三大部分：

数据采集部分、数据传输部分、控制部分。

3.3.1数据采集部分（JZH-0系列无线传感）

概述

采集、传输一体化设计，可集成多种传感器及变送器，智能管理、智能传输。

传输距离远，采用2.4GDSSS扩频技术，抗干扰能力更强。

16物理信道可选，65535个网络ID可设，组网能力更强。

适用于室内环境测量、农业大棚智能管理等。

图1JZH-0系列无线传感

技术参数

供电：

DC12V（9V～28V）或电池供电（1#锂离子电池3.6V）

工作频段：

2.4GHz

网络：

ZigBeePRO协议

通信距离：

≥800m（空旷环境）

信道：

16个（0～F）

波特率：

38400bps

量程：

环境湿度：

0％RH～100％RH

环境温度：

-20℃～60℃

照度：

0Lux～50000Lux

土壤温度：

土壤水分：

0％～100％

准确度：

±

3％RH（5％RH～95％RH，25℃）

环境温度:

±

0.5℃（0℃～50℃）

5%F•S

3%（0％～50％）

长期稳定性：

﹤1%RH/y

﹤0.1℃/y

﹤2%/y

﹤3%/y

休眠时间：

设置范围1～65535s（默认10s）

数据传输格式：

主动上报

工作环境：

-20℃～60℃；

5％RH～95％RH（非结露）

存储条件：

功耗：

最大≤160mA（发送瞬间），休眠≤4uA

响应时间：

﹤15s（1m/s风速）

电池寿命：

1年（1次/min，25℃±

5℃，电量19Ah）

安装方式：

主体部分：

采用壁挂安装方式

探头部分：

温湿度：

一体式

分体式

外壳：

ABS白色147mm×

112mm×

46mm（不含探头）

产品重量：

≤800g

主要功能

可以采集环境湿度、环境温度、照度、土壤温度、土壤水分等数据（根据用户单独配置）

3.3.2数据传输部分（KL-H1100物联网关及实用案例简易说明）

KL-H1100物联网关采用ARM芯片核心技术，将物联网ZIGBEE节点数据无缝对接到以太网、3G网、2G网中。

由于全部网关数据采用服务器模式，任一网关支持多软件客户端同时访问，支持分散点下的多网关服务器倍增扩展，增进系统稳定性、可靠性，适合大面积规模化组网应用。

该产品具有1个以太网口，1个USB口，内置2.4GZigBee路由模块，2G服务器缓存，400M工作主频，支持动态域名绑定。

适用于将批量应用的物联网ZIGBEE节点数据传输至各类以太网以及互联网等广域网中，并且支持远程网页配置、标准MODBUSTCP协议访问等功能，具有优良的上位软件适用性和协议友好性。

　　实现物联网节点与互联网IP直接的无缝信息传递；

采用分散服务器模式方案，支持物联网节点大规模群聚化应用；

支持百千兆以太网、3G等各种互联网信息通道，轻松实现通过互联网IP对物联网内节点数据的直接访问；

支持无线热点快速布置，任意组网；

具备完全自主知识产权，核心品质可控；

与KL-R系列行业应用软件直接配合使用，支持标准MODBUSTCP协议。

图2KL-H1100物联网关

DC12V～30V

平均功耗：

1.7W

通讯方式：

以太网、3G、2G、

工作模式：

服务器、客户端

协议类型：

ModbusTCP

通讯接口：

10/100M以太网端口、USB2.0端口

ZigBee频点：

0x00～0x0F

ZigBee网络ID：

0x0000～0xFFFE

ZigBee通讯距离：

工作环境温度：

工作环境湿度：

5%RH～95%RH

外形尺寸：

175mm×

123mm×

33mm

约227g

实用案列说明

方案一网关通过内网路由器接入互联网，网关做服务器（如下图）

网关通过路由获得的是浮动公网IP，因此需要给网关绑定一个动态域名；

网关做服务器，PC机客户端可以以任意方式接入互联网；

这种模式是调试阶段的首选模式，资源应用方便。

具体操作步骤如下：

（1）设置路由器的DMZ转发或者端口映射，使网关工作于服务器模式设置DMZ转发或者设置端口映射，开放网关的服务端口。

端口映射所需服务端口：

网关modbusTc服务使用端口为502，web服务使用端口为80；

（2）配置网关系统参数及Zigbee网络；

（3）动态域名绑定：

因为网关在该情况下获取的是公网浮动IP，因此用户需给网关绑定动态域名，相应的也要求上位机客户端能够具有域名访问能力。

用户可以配置网关网页上的动态域名绑定配置项，可以也可以利用路由器上的动态域名绑定服务给网关绑定一个域名；

（4）上位机客户端：

用KL-H1100演示软件或支持域名访问的组态软件（组态王）直接通过访问上一步绑定的动态域名与网关通讯。

对于高级行业应用者，提供数据库开发支持。

KL-H1100演示软件操作指南如下：

运行KL-H1100文件记录版软件，按照标准的