PDF《蔬菜大棚种植管理》

蔬菜大棚种植管理 计算机智能监控系统 技术方案保定正昂电气有限公司

2018 年9月-1-目录

一、系统概述.

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二、系统功能特点简介.2 -

三、系统结构组成.3 - 3.1 系统硬件结构与功能.4 - 3.1.1 室外气象环境检测.4 - 3.1.2 集中控制中心设备.5 - 3.1.3 控制站采集与控制设备.5 - 3.1.4 视频监控系统.8 - 3.1.5 系统以太网通信网络.9 - 3.1.6 无线 GPRS 网络传输通讯.9 - 3.2 系统软件结构与功能.10 - 3.2.1 CS 架构(Client/Server)即:客户机与服务器架构.10 - 3.2.2 BS 架构(Browser/server)即:浏览器/服务器架构.11 - 3.2.3 CS 带网络发布.11 - 3.2.4 智能蔬菜大棚种植管理软件.11 - 3.2.5 触摸屏组态软件功能.15 -

四、蔬菜大棚控制策略.17 - 4.1 照度控制

17 - 4.2 加热控制

18 - 4.3 降温控制

18 - 4.3 灌溉及喷药施肥控制

19 - 4.3 遮阳/保温控制

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五、设计配置方案.20 - 5.1 蔬菜大棚控制站设备

20 - 5.2 中控室配置

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一、系统概述 针对农业客户的特殊群体,我公司基于成熟的工业监控平台,专门为客户开发的 ZAS-C/BS-2.0 蔬菜 大棚种植管理计算机智能监控系统,该系统是融合了计算机技术、传感技术、数据通信技术、测控技术和 可靠性理论的新型高科技智能监测系统.本系统运行稳定可靠、界面友好、操作便捷、配置灵活、可以最 大程度满足不同客户的个性化监控需求,且系统兼容性好,扩展性强,可以支持不同厂商的硬件设备. 本系统实时远程获取蔬菜大棚内部的空气温度、湿度、土壤墒情、二氧化碳浓度、光照强度、电动卷 帘状态、水泵状态,以及对水泵、阀门的启停,电动卷帘、通风窗的开闭等控制,通过无线或光纤通讯方 式与蔬菜大棚智能管理中心计算机联网, 实时对蔬菜大棚进行监管和控制. 通过采集的数据建立模型分析, 自动控制蔬菜大棚卷帘、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备.同时,该系统还可以通过手 机、PDA 等终端设备监测实时数据、报警信息,实现蔬菜大棚信息化、智能化远程管理,保证蔬菜大棚内 环境适宜作物生长,为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件, 帮助客户实现精细化管理,达 到提高生产效率、降低劳动成本、增加用户收益的目的.

二、系统功能特点简介 蔬菜大棚环境实时监控:本地或远程均可实时监控. 智能报警系统:本地声光报警,远程手机短信推送. 远程自动控制:足不出户远程智能控制. 历史数据分析:查询对比历史数据,分析作物生长状况. 自然通风控制:自动开关窗,保证蔬菜大棚内自然通风及新风换气. 湿帘风扇控制:分成二级或三级进行分别降温. 遮阳/保温控制:根据光照强度及蔬菜大棚温度自动控制. 加热控制:依据室内温度的平均值,自动调整加热量. 灌溉控制:依据时间、光照强度、土壤湿度的测量值进行控制. 设备保护: 湿帘防腐蚀保护. 蔬菜大棚内部抗风保护功能(负压). 蔬菜大棚顶部外遮阳、天窗的保护. 蔬菜大棚风机设备的保护. -

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三、系统结构组成 ZAS-C/BS-2.0 系统主要由三部分组成, 一是数据采集和控制部分, 采集部分由节点传感器获取植物、 土壤、环境等农业生态信息并传输至蔬菜大棚控制站,控制站将接受到的信息转换处理并实时上传至集中 控制中心服务器.控制部分主要有控制柜、电磁阀、设施电机及灌溉管网组成,通过采集的数据及农物生 长需要,系统自动控制进行灌溉、通风、遮阴、湿帘等作业.二是数据传输部分,由GPRS 路由器、硬件 防火墙及其配套软件组成.三是集中监控中心部分,由数据服务器,工程师站、操作员站和打印设备组成. 智能视频监控系统根据用户需求选配,系统由监控摄像头、视屏传输网络、软件智能处理显示、英特网远 程访问等部分组成. 本系统采用分散控制、集中监控并上传至服务器,对作物生长参数进行统一监测和管理,蔬菜大棚 内控制站 PLC 控制系统在断网的情况依然可独立完成本地控制和操作.各个蔬菜大棚控制站利用通讯系统 将现场监测数据、运行状态数据传给集中控制中心管理系统,同时接受集中控制中心的参数调整.各个蔬 菜大棚控制站与集中控制中心采用有线或无线通信组网方式(TCP/IP 网络、GPRS 无线通讯)和集中控制 中心管理系统进行数据连接,完成蔬菜大棚运行与管理系统数据之间的数据交换,既可以监视各蔬菜大棚 的运行情况,也可以调整蔬菜大棚设备的运行状态.用户在手机端通过服务器可远程操作与控制,可及时 调节各种设备参数,保证作物生长参数在适宜的范围内. ZAS-C/BS-2.0 系统结构示意图如下图: 图1系统结构 -

4 - 3.1 系统硬件结构与功能 硬件系统包含室外气象环境检测设备、监控中心设备、蔬菜大棚控制站数据采集及控制设备、通讯 网络设备、视频监视设备等,硬件系统结构和功能分述如下. 3.1.1 室外气象环境检测 室外气象环境检测用于采集室外环境参数,为控制内外遮阳、光照度、控温度、湿度等参数起预报 规划和控制的作用.室外气象环境采集的标准气象站安装在符合气象部门相关规定的室外场地,站内配置 相应的显示屏和变送器(室外温度、湿度、光照辐射、风速、风向、雨雪信号、雨量等),为控制系统提 供可靠的环境依据. 图2室外环境监测站 -

5 - 3.1.2 集中控制中心设备 集中控制中心设备是本系统的核心部分,它承担了对所有相关信息的综合分析处理、外网发布、实 施控制执行等多项任务.因此,其硬件配置是围绕高性能计算机服务器及其配套通讯设备和显示设备等组 成的.通讯采用无线或有线方式与各个蔬菜大棚控制站内通讯,实现数据采集与远程控制功能. 我公司设计的 ZAS-C/BS-2.0 系统,由一台或多台多功能工控机作为服务器来采集现场数据(多台配 置为互为备用).集中控制中心配置 UPS 电源(防止停电数据丢失)、打印机(可以打印现场实时数据和 历史数据)、防火墙(避免受外界入侵和攻击)、大屏幕显示器(显示运行图以便于观察分析). 图3监控中心效果图 3.1.3 控制站采集与控制设备 蔬菜大棚控制站数据采集与监控系统是由 PLC 控制柜以及现场仪表、传感器等组成的一个完整系统. 蔬菜大棚控制站数据采集系统的核心部件是蔬菜大棚控制站 PLC 控制柜.它的主要作用是实现现场各工艺 参数的采集存储和传输,执行上位机的控制命令,完成本地控制以及安全保护和报警功能.蔬菜大棚控制 站监控系统是除上位监控系统之外的又一个智能控制系统.其主要硬件配置为可视化人机界面(HMI)、 可编程控制器(PLC)以及成套控制设备.控制站采集室内温度、湿度、CO

2、土壤水分、土壤温度、水池液 位、PH 值、EC 值、负压传感器等.所有数据都由相应的传感器进行模拟量信号采集转换为标准电信号后 -

6 - 传输到控制柜 CPU,经网络传输系统统一将数据远程上传.我公司生产的蔬菜大棚控制站,其优点在于投 入成本较低,兼容性好、通用性强、扩展性广. 图4蔬菜大棚控制站实物图 3.1.3.1 温湿度监测 壁挂性空气温湿度传感器,IP65 防护等级,防雨雪,具有良好的透气性,采用进口工业级微处理芯 片、 进口高精度温湿度传感器, 确保产品优异的可靠性、 高精确. 温湿度采集节点配有温湿度传感器 SHT10, 实时监测温室内部空气的温度和湿度.测湿精度可达±4.5%RH,测温精度可达±0.5℃(在25℃)控制加 湿器给空气加湿,如果温室内空气湿度小于设定值,系统会启动加湿器. 3.1.3.2 光照度监测 光照强度对植物的生长影响十分大,植物在阳光下才能光合反应生成有机物,为本身的生长储存物 质.农作物重量的增加与光照强度有着密切正向相关,农作物体内的各种器官、组织能够正常发育生长, -

7 - 与适宜光照强度有直接联系. 照度传感器根据环境灯光的变化,采用电子元器件将可见光转化成电信号, 从而控制照明系统来保证使作业面的照度在一定范围内. 3.1.3.3 二氧化碳传感器 二氧化碳传感器是用于检测二氧化碳浓度的机器.二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料之一, 作物干重的 95%来自光合作用.因此,使用二氧化碳传感器控制浓度也就成为影响作物产量的重要因素. 3.1.3.4 土壤墒情(温度水份)传感器 将土壤水分,土壤温度和土壤电导率传感器集中于一体,便于土壤温度,土壤盐碱的测量研究,具 有携带方便,密封,高精度等优点. -

8 - 3.1.3.5 液位传感器 应用于水位保持、灌溉系统,蓄水和水循环系统,小型罐体液位,冷却器和蒸气冷凝设备等. 3.1.4 视频监控系统 视频监控系统以图像的形式直观地监视各蔬菜大棚现场的情况.通过在农业生产区域内安装全方位 高清摄像机置,对种植作物的生长情况、投入品使用情况、病虫害状况情况进行实时视频监控,实现现场 无人职守情况下,种植者对作物生长状况的远程在线监控,农业专家远程在线病虫害作物图像信息获取, 质量监督检验检疫部门及上级主管部门对生产过程的有效监督和及时干预,以及信息技术管理人员对现场 数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理. 图5视频监控实景 -

9 - 3.1.5 系统以太网通信网络 以太网是当前应用最广泛的计算机网络技术,随着网络技术的不断发展,它已经渗透到了应用领域 的各个角落.工业以太网是在以太网的基础上经过技术补充和改进,为适应工业上复杂的应用环境而开发 的一种网络技术.具有价格低、稳定可靠、通信速率高、技术成熟等特点.其通讯介质有普通双绞线、屏 蔽双绞线及光纤.若采用在宽带接入后的网络中搭建 VPN 网络结构来实........