智能化農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)

   圣凱安科技自主研發(fā)的大棚智能控制系統(tǒng)，可遠程獲取現(xiàn)場環(huán)境的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，可以自動控制溫室濕簾風機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補光等設(shè)備。通過數(shù)據(jù)模型分析，合理地根據(jù)現(xiàn)場條件開啟關(guān)閉設(shè)備，使作物始終處于生長環(huán)境！同時，用戶還可以通過手機、觸摸屏、計算機等信息終端向管理者推送實時監(jiān)測信息、報警信息，實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境的信息化、智能化遠程管理?？蓽p少人工成本，實現(xiàn)無人值守，精準調(diào)控，降低生產(chǎn)風險，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

（1）系統(tǒng)組網(wǎng)絡組成

根據(jù)工藝運行的需求，我們做如下的網(wǎng)絡系統(tǒng)設(shè)計：網(wǎng)絡采用RS485總線設(shè)計。每5個大棚為一個網(wǎng)絡節(jié)點。所有的傳感器均走485總線，最終通過集線器將各個大棚的數(shù)據(jù)都匯集到監(jiān)控中心。

整個系統(tǒng)可承載的數(shù)據(jù)分成如下的幾個部分：

1：工業(yè)控制數(shù)據(jù)

2：采集數(shù)據(jù)

3：工業(yè)標準的MODBUS總線通訊

4：控制系統(tǒng)

（2）組網(wǎng)特點

自動化控制系統(tǒng)是開放的控制系統(tǒng)，除了具有良好的網(wǎng)絡通訊能力外，還具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標準的對外通訊接口，以后可以任意擴展控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用多級網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即生產(chǎn)管理網(wǎng)和生產(chǎn)控制網(wǎng)，將過程實時數(shù)據(jù)、運行操作監(jiān)視數(shù)據(jù)信息同非實時信息及共享資源信息分開，分別使用不同的網(wǎng)絡。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負荷。

以現(xiàn)場控制為優(yōu)原則，其次是監(jiān)控中心、最后是遠程控制、

（3）采用的通訊協(xié)儀

Modbus

協(xié)議由自動化設(shè)備制造商*康公司開發(fā)，是應用于自動控制器上的一種通用協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標準。

二、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)

（1）控制系統(tǒng)概述

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑，已經(jīng)越來越受到世界各國的重視，而設(shè)施農(nóng)業(yè)中問世工程的建設(shè)與發(fā)展是都市型發(fā)展的重要組成部分，是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段。希望通過改變植物生長的自然環(huán)境、．創(chuàng)造適合植物的生長條件，避免外界惡劣的氣候，達到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育、防治病蟲害等目的。      

遠程大棚監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于家庭、倉庫(廠房、花棚和塑料薄膜大棚)內(nèi)環(huán)境溫濕度監(jiān)控及控制的全自動遠程智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它通過控制加熱器及制冷器(通風)對溫度進行自動調(diào)節(jié)，同時通過控制加濕機及除濕機的工作自動調(diào)節(jié)環(huán)境的相對濕度，使環(huán)境的溫度和濕度達到適宜的范圍。

（2）大棚環(huán)境特點與調(diào)控  

大棚因有塑料薄膜覆蓋，形成了相對封閉與露地不同的特殊小氣候。進行蔬菜大棚栽培，必須掌握大棚內(nèi)環(huán)境的特點，并采取相應的調(diào)控措施，滿足蔬菜生長發(fā)育的條件，從而獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
大棚內(nèi)環(huán)境條件：

1、棚內(nèi)光照

2、棚內(nèi)空氣溫度：

3、棚內(nèi)空氣濕度
4、棚內(nèi)二氧化碳含量
5、土壤的溫度
6、土壤的濕度

（3）現(xiàn)代化大棚遠程控制工藝

本方案使用融安特系列系列高速32位控制器、高性能溫度濕度以及二氧化碳傳感器、照度變送器等硬件組成，通過目前的高速光纖網(wǎng)絡建造一個現(xiàn)化農(nóng)業(yè)用溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)可自動監(jiān)測調(diào)節(jié)農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照、二氧化碳濃度、通風、卷簾升降、滴灌控制、門禁等參數(shù)，通過融安特軟件輸出幫助種植者作全面細致的數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡和相關(guān)的通訊協(xié)議傳遞給上位數(shù)據(jù)存儲和顯示區(qū)域，實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集。并采取可靠的光纖通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程的設(shè)備的操作和相關(guān)數(shù)據(jù)的報警提示等。以及根據(jù)目前國家提倡的環(huán)保節(jié)能的標準對每個大棚都有相關(guān)的能源的計量裝置，方便了客戶對自己所用資源的調(diào)配和對運行參數(shù)的維護。

（4）控制系統(tǒng)的原理

溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、二氧化碳濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應溫室設(shè)備運作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。

（5）控制系統(tǒng)功能

1．風機控制系統(tǒng)
2．卷簾控制系統(tǒng)

3．滴灌控制系統(tǒng)
4．室內(nèi)溫度濕度控制系統(tǒng)

5．室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)

三、遠程監(jiān)控系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)的原理特點

溫室測控自動化注重于節(jié)省勞動力，提高溫室生產(chǎn)的效率和技術(shù)水平，實現(xiàn)溫度、濕度的測量記錄和卷簾、滴灌等設(shè)備的自動化控制，實現(xiàn)農(nóng)機和農(nóng)藝的有機結(jié)合。從而大幅度提高溫室生產(chǎn)的技術(shù)水平，協(xié)助推進設(shè)施農(nóng)業(yè)向精品、高效方向發(fā)展。

（2）系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)服務器負責數(shù)據(jù)的實時采集和存儲。通訊服務器負責數(shù)據(jù)的運算和報表等邏輯的輸出，操作員站進行控制回路的建立、修改局部控制器中的內(nèi)部策略的參數(shù), 設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和報表供操作員對生產(chǎn)過程的控制回路、測量參數(shù)進行監(jiān)測并實現(xiàn)自動記錄、報表打印和報警打?。煌ㄟ^以太網(wǎng)通信完成與現(xiàn)場控制層的局部控制器進行通信。

（3）上位組態(tài)軟件及其開發(fā)

我們將根據(jù)要求使用1套組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，開發(fā)系統(tǒng)是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面、分析曲線、報表生成，定義變量、編制動作腳本等，同時可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)等。我們說的“組態(tài)”就在這里完成，運行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進行執(zhí)行，完成計算機監(jiān)控的過程。開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設(shè)計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等。開發(fā)系統(tǒng)可以方便的生成各種復雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

（4）協(xié)調(diào)運行軟件模塊

我們會根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研及目前行業(yè)的運行情況，我們將采用融安特程序開發(fā)一套運行模塊來實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚遠程控制計算需要的參數(shù)，將其寫入數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server）中，以備下一步的處理，在每個季節(jié)到來的時候我們可以根據(jù)我們預先設(shè)計的計算方法來提前模擬其運行的情況。以及根據(jù)使作物的生長及其所適應的環(huán)境條件的前提下。并且該軟件可以連系到上位的軟件，可以采集其相關(guān)的數(shù)據(jù)。并可以根據(jù)其做相應的計算。完成提前計算數(shù)據(jù)模型。運行策略，實監(jiān)控，數(shù)據(jù)計算和采集，三個系統(tǒng)統(tǒng)一工作在一個數(shù)據(jù)庫平臺上，形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫應用，即一個平臺三種應用。

開放的現(xiàn)代遠程大棚運行軟件模塊

SQLSEVER  

數(shù)據(jù)計算模塊
運行策略控制模塊

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