智能温室物联网应用系统技术方案样本.docx

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智能温室物联网应用系统技术方案样本

智能温室物联网应用系统

技术方案

同方股份有限公司

3月

目录..............................................................................................................2

1、引言.........................................................................................................3

2、建设方案及内容........................................................................................5

2.1、系统概述...............................................................................................5

2.2、总体应用................................................................................................6

2.3、应用场景...............................................................................................8

2.4、温室育苗及大棚种植智能感知与控制系统.................................................10

2.5、智能感知与控制系统布局设计.............................................................13

2.6、园区农用气象站建设...............................................................................14

2.7、病虫害决策系统建设...............................................................................15

3、系统构架............................................................................................16

3.1、技术架构..........................................................................................16

3.2、网络拓扑.........................................................................................17

3.3、硬件构成.........................................................................................18

3.3.1数据采集某些...............................................................................18

3.3.2数据传播某些......................................................................................19

3.3.3数据解决某些......................................................................................20

4、软件系统功能.......................................................................................21

4.1通讯中间件.............................................................................................21

4.2后台数据库.......................................................................................22

4.3远程管理子系统..................................................................................22

4.4远程运维子系统...............................................................................23

4.5现场监控子系统................................................................................23

4.6短信报警子系统................................................................................24

5、项目建设规划（一期）...........................................................................25

6、项目进度安排.....................................................................................26

7、系统特点.........................................................................................27

7.1、无线组网技术................................................................................27

7.2、传播模式广泛.................................................................................28

7.3、联机数据比对.................................................................................28

7.4、各种阀值报警..................................................................................29

7.5、实时曲线图形.................................................................................30

8、典型案例简介....................................................................................31

7.1、申港三鲜物联网应用项目.................................................................31

7.2、九州果业物联网应用项目..................................................................32

1、引言

自20世纪90年代以来。

国内工程技术人员在吸取发达国家高科技温控技术

基本上。

进行了温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术研究。

但愿

通过变化植物生产自然环境来创造适合职务最佳生长条件、避免外界恶劣

气候、达到调节产期、增进生长发育、防治病虫害等目。

由此引起了环境监控

技术在实际应用领域长足发展。

并向高层此自动化、智能化方向发展。

随着计算机技术和公共Internet网络普及和远程控制技术完善。

使得

物联网RFID无线射频技术在实际应用中显示了其强大生命力和辽阔应用前

景。

与老式监控系统相比:

基于物联网应用远程控制系统克服了工业网络

弊端，使顾客可以更精确地、有效地得到运营设备数据。

不但大大减少了网络建

设和维护成本,并且提高了已有设备运用效率和联合生产能力。

并广泛地延

伸人类工作空间。

从农业领域来讲,由于在地区上分散分布。

想要总揽现场环境信息和作物生

长状况进行状态监控。

如果按照老式人工温、湿度控制办法进行话，将会浪

费大量人力物力。

针对于与上述状况：

咱们提出了基于物联网技术AnyIOT（AnyInternetofThingsPlatform）智能温室物联网应用系统解决方案。

它

结合了最新无线传感器技术，将传感器整合到无线传送网络中。

通过在广域

环境内布置温度、湿度、光照等传感器，实现对环境指标进行检测，进而对环境

内温、湿度，光照等进行自动化控制。

通过精细和动态监控方式，来对农作

物进行管理，更好“感知”到农作物环境，达到“智慧”状态，提高资源

运用率和生产力水平。

实践证明，本系统应用可以达到增产丰收效果，有关资料表白，在可自

动控制室内温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照环境下中，每平

方米温室一季可产番茄30kg~50kg，黄瓜40kg，相称于露地栽培产量10倍以上。

其她各类作物在这种环境下产量也会得到明显提高。

记录资料表白：

智能温

室产量是普通温室两倍以上。

图1：

智能温室与普通温室及露地单位产量对比柱状图

同步，本系统应用可以达到节约能源效果，据记录资料表白：

无线传感

器网络可以精确采集室温、叶温、地温、湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化

碳浓度、风向、风速以及作物生长状况等参数，并将室内温、光、水、肥、气等

诸多因素综合直接协调到最佳状态，据计算，可有效节水、节肥和节药，使整体

能耗减少15%~50%。

图2：

智能温室与普通温室及露地环境能量消耗对比柱状图

2、建设方案及内容

2.1、系统概述

智能温室物联网应用系统可以将数量众多温室群进行统一控制和集中

数据采集与解决。

一套系统能同步监控100个温室，并将所有温室环境数据

显示在大屏幕数据屏上以及与之相联计算机上。

图3：

智能温室数据中心监控大屏幕示意图

集中监控所有温室温度、湿度等参数：

对于拥有众多温室园区，采用

人工办法定期检测并记录各个温室温、湿度是非常麻烦，管理人员很难即时

理解各个温室环境状况，经常导致温室内长时间温度过低或湿度过高，对瓜

果品质产生影响。

采用本系统能将所有温室温湿度传到值班室“大屏幕数

据屏”一同显示，同步，在计算机上也能同步显示。

集中控制温室基本设备：

能集中对温室基本设备进行自动控制，例如补

光灯、水暖热水泵或通电扇等。

能进行所有温室不间断数据记录并生成报表和

“趋势变化曲线”：

历史数据和趋势曲线对分析瓜果生长过程，改进园艺技术，

有着非常重要作用和意义。

针对客户当前发呈现状，引入物联网技术，建设一期对单体面积100平方

米温室大棚进行空气和土壤环境监控，并将监控信息实时地传播到信息解决

平台，信息解决平台实时显示各个温室环境状况，依照系统预设阈值，控制

通风/加热/降温等设备，达到温室内环境可知、可控。

在此基本上，建设农业病

虫害决策系统和质量追溯系统，从而全面提高客户温室信息装备水平和信息服务

水平，为客户品牌辐射效应打下一种良好基本。

2.2、总体应用

智能温室物联网应用系统通过运用以农业任务驱动规模化自治组网技术、

机器到机器通讯（M2M）物联网上下文感知技术来实现与无线传感器网络

无缝融合。

完毕不同需求、不同条件环境监控系统自动布置、自组织传播以

及环境精细化控制。

AnyIOT物联网应用平台在实现网络化远程管理同步充

分发挥移动GPRS、3G等通信技术在推动农业生产智能化与信息化过程中作用。

本系统按照应用模式和架构可分为四个某些：

智能感知平台、物联网运营支

撑平台；无线传播平台及生产监控管理应用平台

未标题-5拷贝.png图4系统总体应用框图

1、智能感知平台：

依照客户需求不同。

咱们依照实际需求将采用

不同传感器来实现对环境监控，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。

智能感知平台负责收集上述设备状态等数据

信息并将采集信息发送。

以无线温度传感器为例，该传感器采用3某些构成：

（温度传感器模块、单

片机系统模块、无线发送模块）温度传感器模块检测到现场温度数据后，将数

据交由单片机解决，单片机通过模仿转数字-数字转模仿解决，最后驱动无线

发送模块将数据无线发出。

2、物联网运营支撑平台：

运用以农业任务驱动规模化自治组网技术、

无线射频标记RFID技术、机器到机器通讯（M2M）物联网上下文感知技术实现

与无线传感器网络无缝融合。

物联网运营支撑平台负责设备到控制机数据传

输，并将采集上来数据进行解决、由现场监控计算机对温度、湿度等信息实时

监控。

若浮现大棚节点丢失或者大棚温湿度超标。

则依照系统设定手动或者自动

进行调节和控制。

以无线温度传感器为例：

当无线温度传感器将数据向外发送时，安装在室内

或室外路由器就会接受该数据，并将数据整顿后，发送给控制器，控制器会

将数据整顿并通过串口上传管理监控计算机，监控计算机即可依照现场数据，

与温度原则值进行比较，如若超过原则值（阀值），电脑则控制生产环境内外：

天窗、侧窗、遮阳保温幕、风机等启动。

同步，传感器实时检测现场数据，当现

场温度达到原则值后，监控计算机即关闭控制。

3、无线传播平台：

故名思议，它可以采用移动通讯网络技术（GPRS）或

者联通3G网络技术或者ZIGBEE无线通讯技术为依托，通过电磁信号传导。

完

成远距离数据传播。

以无线温度传感器为例，该传感器采用3某些构成：

（温度传感器模块、单

片机系统模块、无线发送模块）温度传感器模块检测到现场温度数据后，将数

据交由单片机解决，单片机通过模仿转数字-数字转模仿解决，最后驱动无线

发送模块将数据无线发出。

4、生产监控管理应用平台

即系统后台数据实时监控、数据分析呈现、挖掘软件程序。

它负责所有状态

数据在数据库中作长期保存，并实时显示监测点温度变化曲线，同步进行分析，

一旦发现湿度过大、温度过热，或急剧升温到设立报警温度和湿度就会及时报

警，同步按系统设计预案发出排风机、给水装置启动命令，执行对环境调控，

实现足不出户掌握整个系统温湿度等状况，还可以定期收集大棚监测信

息，一分钟收集一次或是半个小时收集2次等；真正实现从人工化到智能化。

系统遵循TCP/IP合同（GPRS），通过GPRS无线网络将顾客设备数据传播

到Internet中任何一台主机上，实现数据远程加密传播。

2.3、应用场景

咱们针对设施化农业生产环境下,可调控因素多、经济附加值高、自动化信

息化水平低现状，基于同方农业物联网应用平台，充分运用物联网技术，实时

了远程获取环境各种参数指标（空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度、光照、视

频和室外小气候信息等），进而通过模型分析、自动调控系统环境、控制灌溉和

施肥作业等功能、同步发布预警信息，实现生产环境集约化、网络化远程管理，

充分发挥移动GPRS通讯、联通3G通讯和物联网无线射频RFID技术等在推动农

业生产智能化与信息化过程中作用。

下图为系统应用场景模仿图，虚线某些为无线传感网络。

系统通过在系统环

境内外来布置具备自组网传播能力无线传感网络，来实时采集农作物生长环境

中温湿度，土壤水分含量、光照度、二氧化碳含量等重要参数，并依照系统提

供智能控制（自动阀值控制）功能来控制各种设备（如鼓风机，遮光板，通风

扇等）协调工作。

系统可记录历史数据，从而为研究农作物生长提供精确数据

资料。

图5系统应用场景图

（1）虚线某些为无线传感网络。

咱们通过在作物生长区域布置具备自组网传

输能力无线传感网络采集每个大棚传感器检测实时数据。

（2）重要监测指标涉及实时采集空气温度、水温、PH值，溶氧量（O2），CO2

浓度、电导率等重要参数。

辅助监测指标为：

光照、水位以及氨态氮、硝态氮、

碳酸氢钠等水中微量元素含量。

（3）传感器安装调试完毕后，通过监控系统后台软件设立将传感器ID号、

采集数据、所在位置等信息一并传给数据采集器和GPRS模块。

依照现场需

求动态设立传感器检测和外发数据周期，默认设立传感器外发数据周期为1

次/十分钟。

（4）实时数据通过采集器汇总到GPRS发送模块（汇总节点设计为25个采集器

连一种GPRS发送模块）将模仿信号转换为数字信号发送到远端监控中心（后台）。

（5）现场监控站通过Web访问互联网或者VPN专网实时查看每个大棚监控运营

曲线。

（6）对于远程管理顾客可以通过移动MAS接口调用将“报警信息接口”以短信

方式迅速发到有关人员手机或PDA上，不同温室、不同管理员手机号，

均可以通过灵活设定将她们组合关联起来。

因而，任何一种区域浮现报警都能

迅速发到和该温室有关一人或多人手机号。

图6组态化应用场景实例

2.4、温室育苗及大棚种植智能感知与控制系统

温室育苗及大棚种植智能感知与控制系统在温室内测控点由各种传感器、

电磁阀、配电控制柜及安装附件构成，通过无线WIFI或GPRS模块与数据中心

综合管理平台连接。

温室大棚内传感器检测空气温度、空气湿度、土壤水分、光

照强度及二氧化碳等参数。

控制设备涉及内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶

部通风、电磁阀等设备。

并对温室构建测控点实现日光温室环境获取、自动灌溉、

自动控制等功能。

图7温室环境监控系统原理图

该系统运用嵌入式网络控制芯片对各种传感器采集环境信息进行动态监

测，以温室内风机、空调、加湿器、CO2供气设备等为执行机构进行加热、制

冷、加湿、除湿、调气、通风、遮阳反馈控制。

布置传感器监测土壤温度、水分，空气温湿度、光照和CO2，并进行以上参

数实时采集与无线传播，系统实时调节控制喷雾申设备、湿帘风机、滴灌设备、

内遮阳设备、侧窗、加温补光、施肥等设备。

阐明：

示意图

（1）

图8温室信息智能感知与控制系统

监测技术指标

接入传感器类型：

温度、湿度、光照、CO2浓度、地温、土壤水分、土壤盐分、

土壤水势、养液温度、养液酸碱度、养液电导度。

控制设备种类：

风机、空调、加湿器、除湿机、电磁阀、供液泵、电机、风阀

等

土壤参数检测无线气象站

无线采集节点

中继节点

无线传感网络

监控中心

图像与视频

信息检测

汇聚节点

空气环

境参数

检测

图9土壤温度、水分等各类传感器监控设备

图10空气环境信息传感器

农田信息远程动态监控装置

2.5、智能感知与控制系统布局设计

在育苗大棚配有传感器类型：

温度、湿度、光照、CO2浓度、气流、营养液

温度、营养液酸碱度。

控制设备：

风机、热风机、CO2发生器、LED补光灯、加湿

器、滴灌设备、电磁阀、供液泵、电机、风阀等。

在温室大棚配有传感器类型：

温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤温度、土

壤水分。

控制设备：

热风机、CO2发生器、LED补光灯、滴灌设备、电磁阀、供液

泵、电机、风阀等。

同步依照大棚布局一对一设立后台软件应用场景。

使计算

机监控界面与实际环境布局保持一致。

图11应用场景样例图

2.6、园区农用气象站建设

图12设施外部气象信息感知装置

在客户园区建立农用气象站，该气象站集成温度、湿度、风向、风力等监测

功能，并具备将以上信息以无线方式实时传播到信息平台功能。

图13气象信息感知应用页面

2.7、病虫害决策系统建设

设施农业病虫害决策系统是依托设施农业物联网应用服务平台，将温室中有

关病虫害预测预报数据，通过系统分析和记录解决发布预解决成果，实现基于

GIS、GPS技术设施农业病虫害发生期发生量等预警分析、田间虫情实时监

测数据空间分布展示与分析、病虫害蔓延范畴时空叠加分析；对病虫害疫情进行

防控预案管理、捕杀方案辅助决策、防控指令与虫情信息上传下达等功能。

因而系统涉及三个某些：

病虫害实时数据采集模块、病虫害预测预报监控与

发布模块、病虫害联防联控指挥决策模块；

系统模块阐明：

（1）病虫害实时数据采集模块：

通过通信服务器将各基地病虫害预测预报

信息，以及基本数据实时采集，存储在控制中心数据库中，为疫情监控提供基本

数据；

（2）病虫害预测预报监控与发布模块：

记录分析收集温室病虫害预测预警

数据及基本数据，将记录分析成果实时显示在监控大屏上，专家和管理人员也可

通过终端浏览和查询病虫害状况信息；

（3）病虫害指挥决策模块：

通过实时监控病虫害疫情状况及其变化，实行

疫情区域预案制定、远程防控会商决策、防控方案制定与下发、远程防控指挥命

令实时下达、疫情防控状况报告与汇总；实现监控区域内联防联控。

数据库设计：

系统中涉及三大数据库：

病虫害实时采集数据库、病虫害预测预报数据库、

病虫害疫情应急预案数据库。

3、系统构架

3.1、技术架构

整体技术架构以DCM三层架构来建立集成智能管理系统，每层架构应用最

先进物联网技术，并始终体现“软件即服务”思想，并实现效果和设计理

念上体现“可视化、泛在化、智能化、个性化、一体化特点。

技术架构如图6

所示。

图14系统技术架构示意图

3.2、网络拓扑

系统网络拓扑涉及两某些构成：

无线传播层和物联网感知传播层

系统网络拓扑构造图

无线传播层负责：

实现现场设备采集养殖信息到物联网基本平台传播、健

康养殖信息和养殖技术信息到移动终端等传播。

GPRS网络层负责：

感知、控制设备无线传感网络和具备GPRS/GSM通信功能

中心服务器与远程监控中心实现现场及远程数据获取、系统组态、系统报警、

系统预警、等功能，系统网络构造图如下所示。

GPRS远程数据采集传播网络构造图

3.3、硬件构成

系统硬件按照控制流程可分为三大某些：

数据采集某些、数据传播某些、

数据解决某些。

系统硬件构成示意图

数据采集控制

及数据解决

数据传播

内外拉幕

顶开窗循环风机

湿帘泵排风机

二氧化碳施肥

灌溉阀

…

感知设备WIFI通讯GPRS模块

3.3.1数据采集某些

数据采集某些：

由各种传感器构成，负责对环境、设备状态等数据监测。

依照环境特点惯用有四个传感器监测。

空气温度传感器、CO2浓度传感器、

溶氧度（O2）传感器以及PH值酸碱度传感器。

本系统中针对上述4种传感器，我

们采用无线传播方式

因传感器无线发送数据，因此不用紧