第一部分：客戶需求

（1）智能溫室大棚控制系統(tǒng)

隨著國民經濟的迅速發(fā)展，現代農業(yè)得到了長足的進步，全國各地根據需要普遍建設了日光溫室、塑料大棚等為農作物創(chuàng)造出良好的生長環(huán)境。溫室工程成為高效農業(yè)的重要組成部分。

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

    智能溫室大棚控制系統(tǒng)是針對溫室大棚正常有效運轉的控制要求配置的遠程監(jiān)控與管理系統(tǒng)。采用傳感器技術、依托傳統(tǒng)溫室大棚生產工藝、設計的具有高可靠性、安全性、可擴展性的軟硬件系統(tǒng)。

    充分利用物聯網技術和組態(tài)軟件實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫度、濕度、光照強度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數及視頻圖像，通過模型分析，遠程或自動控制濕簾風機、噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備，保證溫室大棚內的環(huán)境最適宜作物生長；同時，該系統(tǒng)還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向農戶推送實時監(jiān)測信息、預警信息、農技知識等，實現溫室大棚集約化、網絡化遠程管理。

第二部分：系統(tǒng)結構及控制模式

（1）系統(tǒng)兩大組成部分

     SQ-WS系統(tǒng)主要包括：上位機中心服務器控制平臺和下位機現場控制節(jié)點：

     ◇中心服務器控制平臺可選用物聯網感知應用平臺或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測平臺。能夠實現監(jiān)測、查詢、運算、建模、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能。

    ◇現場控制節(jié)點由測控模塊、電磁閥、配電控制柜及安裝附件組成，與中心服務器控制平臺可通過有線、無線、3G/2G方式連接到一起。根據溫室大棚內空氣溫濕度、土壤溫度水分、光照強度及二氧化碳濃度等參數，對環(huán)境調節(jié)設備進行控制，包括內遮陽、外遮陽、風機、濕簾水泵、頂部通風、電磁閥等設備。

（2）選擇合適的控制方式

    ◇有線監(jiān)控-----通過現場布線方式進行數據傳輸。

    ◇無線Zigbee監(jiān)控-----利用Zigbee模塊，對0-20KM范圍為的數據監(jiān)測傳輸。

    ◇3G/2G網絡監(jiān)控-----利用通信網絡形式，可監(jiān)測傳輸距離無限遠。

    ◇有線和無線結合------根據實際現場環(huán)境，靈活結合。

第三部分：現場數據采集與控制功能

    智能溫室大棚內的各參數傳感器，對溫室環(huán)境進行多點實時動態(tài)采集，經過A/D轉換送入單片機處理，驅動執(zhí)行裝置從而實現溫室環(huán)境的自動智能調節(jié)。顯示裝置實時顯示溫室內的溫濕度、光照度等數值，能夠更加一目了然地展示溫室大棚數據全貌。

（1）溫濕度監(jiān)測

    通過溫濕度傳感器監(jiān)測大棚室外空氣環(huán)境溫濕度、室內空氣環(huán)境溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等，并能對數據進行采集、分析運算、控制、存儲、發(fā)送等。    

（2）光照度監(jiān)測

    通過光感和光敏傳感器監(jiān)測記錄溫室大棚內光線的強度，可以直接與相關的補光系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)等設備相連，必要時自動打開相關設備。通過無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監(jiān)控終端。

（3）CO2、O2濃度監(jiān)測

    在溫室大棚內部署二氧化碳濃度傳感器，實時監(jiān)測溫室中二氧化碳的含量，當濃度超過系統(tǒng)設定闕值范圍時，通過無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關工作人員做出相應調整。

（4）分區(qū)域檢測

     同一個棚內劃區(qū)域控制管理，可實現每個種植區(qū)不同溫濕度、不同氣體配置等環(huán)境技術指標。用戶可以通過上位機來監(jiān)測、查詢各區(qū)域的數據。也可以對個分塊進行單獨控制和整體協(xié)調控制。

（5）灌溉及噴藥施肥控制

     水灌溉與農藥噴灑采用一套管線系統(tǒng)，根據植物生長模式，可通過自動、手動方式進行操作。

（6）報警控制 

     用戶可設定某些參數指標的上限和下限。比如大棚溫度應在30-15攝氏度之間，高于或低于這個溫度范圍都會產生報警信息，并在上位機中控平臺和現場控制節(jié)點顯示出來。

（7）節(jié)點故障通知

     現場控制節(jié)點出現故障時可及時以中心服務器平臺、手機短信、報警信息等方式通知管理者。

（8）備用冗余功能

     為了避免設備故障及異常帶來不便，影響作物的生長。設備可進行擴展冗余，當設備出現故障時，輔助設備進行0切換。從而實現連續(xù)無故障運行，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。 

（9）自定義控制模式

     可以根據溫室大棚具體控制和監(jiān)測需要，定制一些相應的監(jiān)測項目及控制內容，該項目可以使模擬信號、數字信號、開關信號、頻率信號等監(jiān)測和控制。

第四部分：監(jiān)測軟件數據平臺

     我公司自主研發(fā)的生態(tài)農業(yè)智能溫室大棚自動監(jiān)控軟件，采集溫室大棚內現場數據，經傳感器數據模塊傳送至ZigBee節(jié)點或RS485節(jié)點上，然后通過有線、無線、3G/2G網絡傳輸到數據平臺，按照相關設定進行分析展示并進一步完成相應控制。

（1）友好的用戶登陸管理界面

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

（2）實時\歷史、曲線\報表數據分析

    系統(tǒng)將采集到的數據信息以實時曲線的方式顯示給用戶，并根據需要按照日、月、季、年參數變化曲線生成歷史報表。便于對溫室大棚運轉情況進行分析做出改進，提高溫室大棚的生產效率。

（3）多種形式的報警功能，適合不同場合需要

     工作人員根據溫室大棚內的具體情況設置溫度、濕度等參數限值。在監(jiān)測時，如發(fā)現有監(jiān)測結果超出設定的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。  

（4）遠程控制

     現場采集設備將采集到的數據通過有線、無線、3G/2G無線網絡傳輸到中控數據平臺，用戶從終端可以查看溫室大棚現場的實時數據，并使用遠程控制功能通過繼電器控制設備或模擬輸出模塊對溫室大棚自動化設備進行控制操作，如自動噴灑系統(tǒng)、自動換氣系統(tǒng)、自動澆灌系統(tǒng)。

（5）監(jiān)控終端

     監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現以下主要功能：①溫室大棚內植物生長環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數、光照強度以及歷史數據等；②向溫室大棚內監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)調度命令、調整設備運轉狀況，確保溫室內為植物生長最適宜環(huán)境。

第五部分：現場典型應用實例

 ◆ 河北省農林科學院鹿泉市大河農業(yè)綜合試驗站

    河北省農林科學院成立于1958年，是河北省唯一綜合性農業(yè)科研機構。其中鹿泉大河農業(yè)綜合試驗站采用我公司的“生態(tài)農業(yè)智能溫室大棚自動監(jiān)控系統(tǒng)設備”對蔬菜、育苗等實驗性溫室大棚內的環(huán)境進行數據監(jiān)測，實時采集以下參數，包括：空氣和土壤的溫度、濕度，大棚內的二氧化碳濃度、光照強度等，并通過有線方式傳輸到上位機中控平臺，科技實驗人員可以清楚地了解到各個大棚內的環(huán)境信息。           

◆ 青海大通縣國家現代農業(yè)示范區(qū)溫室項目

    青海西寧國家農業(yè)科技園區(qū)2010年3月被正式批準為國家農業(yè)科技園區(qū)，是青海省首個國家級農業(yè)科技園區(qū)。其中大通縣是青海省農業(yè)大縣之一。 大通現代農業(yè)蔬菜展示基地使用了我公司的“生態(tài)農業(yè)智能溫室大棚自動監(jiān)控系統(tǒng)設備”對30棟日光節(jié)能示范溫室進行數據監(jiān)測，下位機現場控制節(jié)點實時采集大棚內的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等參數，并通過3G網絡形式傳輸到上位機中控平臺，各個大棚內的環(huán)境信息生動清晰的展示給用戶。

◆ 濱海耐鹽堿植物科技園育苗區(qū)溫室大棚項目

    天津濱海耐鹽堿植物科技園區(qū)是政府重點規(guī)劃的濱海新區(qū)六大現代農業(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，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)農業(yè)智能溫室大棚自動監(jiān)控系統(tǒng)設備” 下位機現場控制節(jié)點實時采集大棚內的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等參數，并通過無線Zigbee形式傳輸到上位機中控平臺。 能夠對溫室大棚內苗木生長環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數、光照強度以及歷史數據等。    

◆北京市盛夏高新農業(yè)示范園

◆湖北省赤壁市赤壁鎮(zhèn)大棚蔬菜基地