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農業大棚監測系統方案

發布日期:2018-04-11來源:www.jzhdtc.com

  一、概述

  隨著我國實施農業的迅速發展,全國各地根據需要普遍建設了溫室大棚為農作物創造良好的生長環境。而現有的大多數溫室大棚的監測都采用了人工管理,存在測控精度低、勞動強度大等弊端,增加了成本浪費資源,且難達到預期效果,導致種植環境惡劣,影響產量和品質,要解決所述問題必須依靠農業科技推動農業轉型與升級,迫切需要依靠物聯網等新一代信息技術,實現種殖的自動化、精準化、清潔化、智能化生產與經營切實降低勞動力成本,最終提高生產效率增加農業產量,獲得更大的經濟效益。因此實施大棚自動化監測是十分必要和迫切的。

  本方案實時監控大棚內的土壤溫室度、二氧化碳濃度、光照強度的信息,可以通過系統監控室對多個大棚節點的環境進行分析從而采取有效的實施辦法。

  服務器監測軟件將每一個監測大棚的數據進行實時記錄與顯示。系統有多種數據顯示方式(包括實時曲線),同時具有查詢各參數超標數據、最大最小值、平均值、數據波動度等數據分析功能。用戶可以查詢并打印任意時間段的大棚參數,同時系統設有分級權限管理功能,可設置不同的使用者權限。同時各分站內的電腦可以通過IE瀏覽器進行查看站點情況,服務器如果發現有超標記錄將給指定的相關責任人員及上級領導發出報警信息。

  具有分散采集,集中操作管理的特點,系統配置可以根據要求靈活增加或減少。通過傳感器實時采集溫度、濕度、光照等環境參數由大棚專用終端設備和上位機的通訊,在計算機軟件界面上可顯示所采集到環境參數的值,可進行數據設定、存貯、報警。

  通過軟件界面可以任意設定每個監測站點各項參參數上下限以及報警方式,報警信息可由短信報警器發送至多個管理員及上級領導手機,同時監控中心也會在超標時發出報警聲音提醒相關工作人員。

  由于大棚所處的環境影響本方案可通過GPRS無線通信和短距離ZIGBEE無線通信來實現。一般情況下監測點較少且點與點之間比較分散需要通過GPRS無線通信方式來實現,相反對于大棚監控點比較密集且點數較多情況下我們使用短距離ZIGBEE+GPRS無線通信的方式來實現。以下將為您介紹這兩種不同的方案。

  方案一:

  此方案應用在大棚站點比較分散點數不多的的環境中

  1.1、系統原理拓撲

  1.2、系統組成部分

  本系統分為以下幾大部分:GPRS通訊部分、傳感器部分(此為市場選型以下不做介紹)、短信報警、上位機軟件系統部分組成。

  1.2.1無線大棚專用監測終端

  IDE-502-DB監測傳終端產品特別針對大棚環境而設計,符合EMC測試規范。作為一個終端產品,用戶通過RS232、RS485與現場傳感器連接,可以作為其中的一個組成部分,結合在一起,實現數據的傳輸。該產品經過多年的現場實戰考驗,是您可以信賴的穩定的無線數傳終端產品。在遠程通訊、大棚監測領域,他將會給您的工作帶來極大的便利。

  功能特點

  1、通訊方式:GPRSCDMA可選;

  2、支持一路模擬量監測0-5V、0-20MA、4-20MA可選;

  3、支持一路RS232/485通信

  4、溫度:-20-80℃,±0.3℃;

  5、濕度:0-100%,±3%;

  6、供電:DC7V-35V;

  7、功耗:150MA(@12VDC);

  1.2.2短信報警器

  IDE-502-BJ短信設備是一款利用GSM無線通信信道進行數據通信的工業傳輸設備。它可以將工業終端設備的RS232/485接口送出的報警信息以短信的方式發送給相關責任人。

  功能特點

  1.RS232/485串口,串口波特率多級可調,涵蓋主流串口通信速率;

  2.可同時向三個數據中心發送短信;

  3.支持接收短信號碼過濾,可防止接收到系統以外的干擾短信;保證系統正常工作;

  4.支持透明傳輸和協議編碼傳輸,協議編碼傳輸支持ASCⅡ、8-bit、Unicode等編碼格式,可通過設置程序進行選擇;

  5.支持遠程配置參數及升級程序;

  方案二

  此方案應用在大棚監測點數多且密集的環境中。

  2.1、系統原理拓撲

  2.2、系統組成部分

  本系統分為以下幾大部分:GPRS通訊部分、zigbee數傳部分、采集器部分、傳感器部分(此為市場選型以下不做介紹)、短信報警、上位機軟件系統部分組成。

  2.2.1IDE-502無線數傳DTU

  IDE-502無線透傳終端產品特別針對工業現場的復雜環境而設計,符合EMC測試規范。作為一個終端產品,用戶通過RS232、RS485或TTL電平接口,與現場設備連接,可以作為其中的一個組成部分,結合在一起,實現數據的全透明傳輸。該產品經過多年的現場實戰考驗,是您可以信賴的穩定的無線數傳終端產品。在遠程通訊、現場監控等諸多無線通訊領域,他將會給您的工作帶來極大的便利。

  1、支持完全透明數據傳輸;

  2、支持TCP、UDP等通信協議;

  3、支持多種服務器綁定方式,如固定IP地址或動態域名;

  4、永遠在線,智能防掉線技術,確保設備實時在線;

  5、支持RS232或RS485,通訊波特率可調;

  6、支持短信設置或讀取參數、遠程診斷等;

  7、支持程序遠程升級功能;

  2.2.2IDE-507ZigBee短距離數傳終端

  IDE-507是一款串口ZigBee網關設備,用戶無需開發即可完成無線轉串口功能。通過底部撥碼開關的切換,可以實現RS232/RS485接口到2.4GZigBee的透明轉換,射頻端輸出功率最大為+8dbm,視距傳輸距離500米@5dbi天線。

  1、串口支持RS-232和RS-485模式,波特率范圍1200bps~115200bps;

  2、25個物理頻段,可有效的避免自身的頻段干擾,也可用擴展頻段避開WIFI和藍牙的干擾;

  3、射頻特性:輸出功率:+8dBm,接收靈敏度:-97dBm,鏈路預算:105dBm

  4、兩字節PanID,支持65536個網段,不同網段中,可以從軟件上區分出網絡,互不干擾;

  5、兩字節本機地址【目標地址】,同一個物理網段、同一個PanID內,可有65536個ZigBee節點;

  6、發送模式:支持具備應答機制的單播模式和所有節點都收到的廣播模式。

  7、串口參數【波特率、數據位、校驗位、停止位】均可配置:

  8、傳輸速率:250Kbps、500Kbps和1Mbps可選;

  9、自動重試機制:數據因為外界干擾發送失敗時,設備會自動按照設置的重試次數和重試間隔重新發送,如數據量小但重要性非常高,可增加重試次數,保障數據通訊質量。

  2.2.3IDE-601數據采集模塊(可根據實際需求定制)

  1〉功能特點

  1、8路開關量輸出,可以作為遙控、跳閘或者告警。

  2、8路開關量輸入,也可以作為脈沖量輸入。

  3、8路直流采樣,可以接各種變送器。

  4、1個標準485通信口,1個RS485/232接口,支持MODBUS或其它規約,擴展更加容易。

  5、貼片安裝,無外部總線,可靠性高,抗干擾能力強。

  6、卡式導軌或螺絲固定,現場安裝更加便

  2〉系統參數

  直流模擬量輸入:

  容量:8路/模塊

  輸入信號:0-5V或0-20mA或4-20mA

  開關量輸入:

  容量:8路/模塊

  額定輸入:輸入直流12-48V

  輸入方式:光耦隔離

  掃描方式:中斷方式

  SOE分辨率:1ms

  開關量輸出:

  容量:8路/模塊,每路提供一個常開觸點,共用一個公共端

  觸點容量:250V/3A交流

  通信接口:

  容量:2路

  接口方式:RS485接口RS232接口

  規約:MODBUS規約或者其他規約

  三、上位機監控軟件

  經過多年對在線監控的技術研究,本公司根據不同現場條件的施工,制定出了不同的解決方案,根據實際的應情況,軟件部分可做修改。

  站點預覽

  可以顯示登陸用戶所對應的權限,允許查看的第一個站點的信息。

  信息有:站點名稱,編號,所屬區域,以及最后的通訊時間,最后上報的數據的時間和詳細信息,監測因子的類型,站點的形象圖預覽。

  從左側監測點信息列表可以看出哪些監測點在線哪些下線,亮的站點圖標代表該監測點在線,暗的代表該監測點不在線,點擊相應的監測點連接,在右側就可以看到該站點的預覽信息。監測點列表中企業名稱的后面有一括號,括號內有以紅色數字和儀黑色數字,其已“/”分割,紅色的數字代表該企業下在線的監測點,黑色的數字代表該企業共有多少個監測點。

  左側的監測點列表為實時刷新,刷新頻率為5分鐘,以確定當前在線的監測點,右側站點預覽也是實時刷新,,刷新頻率為1分鐘,以確保看到最新上報的數據。

  定位監控

  對大棚位置的定位監控采用GPS衛星定位技術,過程為:通過衛星、地面通信網絡、定位終端和軟件協同工作得以實現。

  GPS定位功能與GIS功能相結合,系統可以實時看到定位設備的信息和移動軌跡。可實時展示人或者移動物的原始位置和最新位置,進行航跡跟蹤和航跡回放。具體功能如下:

  ◆定位最大偏移量精確統計

  ◆靈活設置定位設備的定位周期

  ◆主動查找定位設備的位置

  報警管理

  一旦發生棚內參數超標等突發事件,本系統會立即做出相應措施,及時提醒相關工作人員做出相應處理

  報警日志

  點擊報警日志再點擊左側的站點我們可以根據時間段來查詢此站點的報警信息,還可以刪除報警信息,但是刪除之后報警信息不可恢復,如果有監測參數超標,那么系統默認發2次信息給報警通知人.發送報警通知人的信息內容包括報警類型+時間+所屬企業+所屬站點+溫濕度類型+溫濕度的設定值+溫濕度的實時值。軟件內容如下圖所示,

  數據查詢

  此模塊可以實現對實時數據、歷史數據的查看,并形成相對應的報表,以供分析。同時,可以導出EXCEL表格作為長期文檔保留使用。

  實時數據查看

  點擊實時數據按鈕,然后選中左側監測點信息列表的某個站點,在右側即可看到該站點當天的實時數據情況,該頁面的實時刷新頻率為60S;當某個溫濕度的數值超過報警設置的上限時候,該數字顯示為紅色,報警。點擊“導出EXCEL”按鈕,可以將查詢出的數據導出到本地。

  歷史數據查看

  點擊歷史數據,然后選中左側監測點列表中的某個站點,選擇數據類型、開始時間和結束時間,點擊查詢按鈕,就可查看該站點的歷史數據;分頁顯示每頁可查看最多15條記錄。

  點擊“導出EXCEL”按鈕,可以將查詢出的數據導出到本地。

  超標記錄

  點擊超標記錄,在點選左側的站點可以根據時間段選擇此站點的各個參數的超標記錄,還可以導出EXCEL表格到本地,方便查詢比對

  信息管理-用戶管理

  此模塊下有很多子模塊,主要添加站點的所屬區域、站點信息、采集參數配置和分配用戶權限。具體區域信息、站點信息和溫濕度配置信息相應添加即可。

  ★★用戶管理:

  此軟件分多級用戶管理,不同的用戶對軟件具有不同的操作權限,超級管理員權限,普通用戶權限和區域用戶權限、企業用戶權限、站點用戶權限。

  ★★超級管理員權限:

  此用戶可以對軟件進行任意的操作,包括基本信息的添加修改刪除,分配用戶權限等。

  ★★普通用戶權限:

  只能對軟件進行查看,不能對軟件進行任何的添加修改刪除等操作。

  ★★區域用戶權限:

  只能對本區域下的企業和站點進行添加修改刪除操作,沒有分配用戶的權限。

  ★★企業用戶權限:

  只能對本企業下的站點進行添加修改刪除操作,沒有分配用戶的權限。

  ★★站點用戶權限:

  只能對本站點信息進行進行添加修改刪除操作,沒有分配用戶的權限。

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