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- 智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)表日期：2022-09-28 來(lái)源：托普云農(nóng) 瀏覽次數(shù)：102397次
智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可稱之為智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)、智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)。托普物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用環(huán)境數(shù)據(jù)與作物信息，指導(dǎo)用戶進(jìn)行正確的栽培管理。
智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、園藝、畜牧業(yè)等領(lǐng)域，在需要特殊環(huán)境要求的場(chǎng)所實(shí)施監(jiān)控和管理，為實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)作物的健康成長(zhǎng)和及時(shí)調(diào)整栽培、管理等措施提供及時(shí)的科學(xué)的依據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)管自動(dòng)化。
一、智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的介紹
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，目前在廣大農(nóng)村，農(nóng)業(yè)溫室比比皆是。近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐步由傳統(tǒng)的粗放經(jīng)營(yíng)式向現(xiàn)代集約型經(jīng)營(yíng)方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)科技示范園，作為現(xiàn)代集約型農(nóng)業(yè)和高新科技應(yīng)用的示范窗口，應(yīng)運(yùn)而生。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫室的結(jié)構(gòu)檔次在逐步的提高，建設(shè)一種可提高溫室內(nèi)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)，是廣大溫室作物生產(chǎn)人員的迫切需求。
目前，雖然也有不少單位或個(gè)人引進(jìn)了一些國(guó)外的計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，如溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，施肥灌溉控制系統(tǒng)，工廠化育苗智能控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了溫室控制的智能化和自動(dòng)化，但往往存在投資過(guò)大．系統(tǒng)維護(hù)不方便等各種發(fā)展制約瓶頸，再者就是要求溫室的管理操作人員本身有較高的文化素質(zhì)和較豐富的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，目前我國(guó)廣大農(nóng)民還不具備，這也限制了國(guó)外同類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用。開發(fā)低價(jià)位、實(shí)用型的溫室只能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、智能化進(jìn)程具有重要的意義，同時(shí)也具有很大的市場(chǎng)潛力。據(jù)調(diào)查，目前市場(chǎng)上迫切需要的是一種低成本、操作使用簡(jiǎn)便的實(shí)用溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)這一要求及我國(guó)日光溫室量大、面廣的特點(diǎn)，研究一種既符合我國(guó)農(nóng)業(yè)水平實(shí)際又適合農(nóng)民經(jīng)濟(jì)承受能力、技術(shù)上不低于國(guó)外同類產(chǎn)品的日光溫室智能集成控制系統(tǒng)是非常必要的。
智能化溫室是集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)于一體的先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。它能營(yíng)造相對(duì)獨(dú)立的作物生長(zhǎng)環(huán)境，擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的依賴性。目前，計(jì)算機(jī)控制在溫室種植中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并正在成為溫室控制的核心。智能化溫室研究是當(dāng)今興起的一門橫跨生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)和環(huán)境控制等幾大學(xué)科的綜合了多種高新技術(shù)的邊緣學(xué)科。
從目前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展政策看，未來(lái)10一15年我國(guó)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步的重要內(nèi)容就是推動(dòng)規(guī)模經(jīng)營(yíng)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，所以研究開發(fā)適合我國(guó)的國(guó)情的光溫室的智能集中控制系統(tǒng)是非常必要的。
二、本監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集傳感器、自動(dòng)化控制、通訊、計(jì)算等技術(shù)與專家系統(tǒng)于一體，通過(guò)預(yù)裝多種作物生長(zhǎng)所需的適宜環(huán)境參數(shù)，搭建溫室智能化軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳等因子的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。
本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、CO2濃度等，以適應(yīng)不同生物生長(zhǎng)繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，精確的測(cè)量溫室的氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動(dòng)、自動(dòng)兩種方式啟動(dòng)或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)（遮陽(yáng)幕、加熱器、濕簾水泵及風(fēng)機(jī)、通風(fēng)系統(tǒng)等），程序所需的數(shù)據(jù)都是通過(guò)各類傳感器實(shí)時(shí)采集的。
該系統(tǒng)的使用，可以為植物提供一個(gè)理想的生長(zhǎng)環(huán)境，并能起到減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高設(shè)備利用率、改善溫室氣候、減少病蟲害、增加作物產(chǎn)量等作用。
1、預(yù)測(cè)性：通過(guò)對(duì)氣候參數(shù)的分析，可以預(yù)測(cè)控制設(shè)備的運(yùn)行情況，提高設(shè)備的利用率，降低能耗。
2、強(qiáng)大的擴(kuò)展功能：通過(guò)選用不同的外圍設(shè)備，可以控制溫室環(huán)境及灌溉、施肥等。
3、完善的資料處理功能：通過(guò)中央控制軟件，可以不問(wèn)斷地記錄各種傳感器的信息以及各種控制設(shè)備的動(dòng)作記錄等。
4、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：即使工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，也可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)溫室內(nèi)的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和控制。
5、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)功能：通過(guò)GPRS，可將各種數(shù)據(jù)聯(lián)入局域網(wǎng)或INTERNET，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
三、智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
日光溫室智能控制系統(tǒng)是一個(gè)涉及到溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度及蔬菜品種等多種因素的復(fù)雜系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)的沒(méi)計(jì)應(yīng)具備以下功能：
l、較寬的工作電壓范圍：160V一一260V Ac：
2、能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的工作；3、能對(duì)溫室內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量：
4、能根據(jù)蔬菜品種的不同，可以人工／自動(dòng)設(shè)定溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的報(bào)警范圍：
5、可以設(shè)定系統(tǒng)的控制狀念：手動(dòng)控制狀態(tài)和自動(dòng)控制狀態(tài)。在手動(dòng)控制狀態(tài)下．系統(tǒng)只具有參數(shù)檢測(cè)和警告功能，對(duì)電機(jī)、水泵等控制設(shè)備不作控制。在自動(dòng)控制狀態(tài)下，系統(tǒng)既具有參數(shù)檢測(cè)和警告功能，又能對(duì)電機(jī)、水泵等控制設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。
6、溫室內(nèi)部前端設(shè)備既能單獨(dú)工作，又具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、聯(lián)網(wǎng)功能；7、檢測(cè)中心的計(jì)算機(jī)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)或zigbbe網(wǎng)絡(luò)可與多個(gè)前端設(shè)備相連，并能檢測(cè)、控制這些設(shè)備的被控對(duì)象。
（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1、系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。
2、操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
3、整個(gè)系統(tǒng)易于擴(kuò)展。
4、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)能，維護(hù)費(fèi)用低。
5、性能價(jià)格比高。
（3）系統(tǒng)整體架構(gòu)
本系統(tǒng)采用上、下位機(jī)控制方案，下位機(jī)為系統(tǒng)前端控制器，實(shí)施對(duì)溫室大棚環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)與環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)的控制；上位機(jī)為系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，采用可視化編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)界面友好的環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理操作。其基本的框架圖如下：
四、智能溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：
本系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，依據(jù)分散采集數(shù)據(jù)。集中操作管理，相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)思想，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)溫室的智能控制以及多個(gè)溫室的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。控制系統(tǒng)可根據(jù)溫室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的變化，按照預(yù)先設(shè)定的條件對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵、卷簾機(jī)、開窗機(jī)、加熱、灌溉、二氧化碳發(fā)生器等設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)控制，也可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越、配置靈活、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
1、低帶寬占用本系統(tǒng)大大降低了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。當(dāng)多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)同時(shí)工作，出現(xiàn)大比特流的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)，平均占用帶寬不到250kbps，大大節(jié)約了用戶的網(wǎng)絡(luò)資源投入。
2、無(wú)限制位點(diǎn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控通過(guò)GPRS和zigbee完成組網(wǎng)，可同時(shí)對(duì)多個(gè)監(jiān)控位點(diǎn)實(shí)施遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可實(shí)時(shí)查看各監(jiān)控點(diǎn)的各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活數(shù)字化溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的組網(wǎng)方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，又可以組成一個(gè)中心對(duì)各站點(diǎn)的系統(tǒng)；在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個(gè)監(jiān)控工作站，滿足多個(gè)用戶的需要．也可以用WEB方式組成多級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。
4、擴(kuò)展性強(qiáng)采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠平滑實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的升級(jí)以及與其他農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的接口，尤其是與農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的接口。
5、易操作性本系統(tǒng)采用的操作平臺(tái)是Windows中文版，控制界面為圖形方式，界面、菜單全為中文，用戶可以非常迅速地熟悉操作軟件的使用。
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