PRODUCT CLASSIFICATION
產(chǎn)品分類工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)
智能農業(yè)大棚環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)
一、概述
近年來,溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利,得到了迅速的推廣和應用。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環(huán)境因子對作物的生產(chǎn)有很大的影響。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達到科學合理種植的要求,目前國內可以實現(xiàn)上述環(huán)境因子自動監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見,而引進國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價格昂貴,不適合國情。
針對目前大棚發(fā)展的趨勢,提出了一種大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計。根據(jù)大棚智能監(jiān)控的特殊性,需要傳輸大棚現(xiàn)場參數(shù)給管理者,并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場執(zhí)行設備,同時又要使上級部門可隨時通過互連網(wǎng)或者手機信息了解區(qū)域大棚的實時狀況。
二、系統(tǒng)組成
1、大棚現(xiàn)場采集控制終端
大棚現(xiàn)場采集控制終端負責24小時采集溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)。
2、無線傳輸設備
四信IP MODEM F2103采用標準的232/485通信接口,只要內置一張GPRS數(shù)據(jù)卡就能和互聯(lián)網(wǎng)進行通信,和大棚現(xiàn)場采集終端通過232/485連接后,將采集終端送上來的數(shù)據(jù)原封不動的通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心。F2103的通用性強,即插即用,體積小巧安裝使用簡單便捷,無需太多專業(yè)技能,而且針對不同的工程情況可選擇不同的網(wǎng)絡IP MODEM,型號規(guī)格為F2X03。
3、數(shù)據(jù)管理中心
數(shù)據(jù)中心對現(xiàn)場實時采集的溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)進行分析處理,不僅進行完成的統(tǒng)計做出相應的統(tǒng)計報表,并做出趨勢分析,且以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶,并根據(jù)種植作物的需求提供各種聲光報警信息。當溫濕度超過設定值的時候,自動開啟或者關閉設備。
三、系統(tǒng)總架構
首先用232/485先將大棚數(shù)據(jù)采集終端和F2103連接起來,將SIM卡插進F2103中,給F2103上電即可,此時F2103會自動連接到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心服務器一般通過固定IP、ADSL、APN的形式接入網(wǎng)絡。無線傳輸設備F2103通過GPRS網(wǎng)絡連接到遠程數(shù)據(jù)中心服務器主機,與中心建立TCP/IP連接后開啟透明數(shù)據(jù)通道。當采集終端需要上報數(shù)據(jù)的時候將數(shù)據(jù)直接送往串口,此時F2103就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務器主機。當數(shù)據(jù)中心下發(fā)的命令或數(shù)據(jù)通過通道傳輸?shù)紽2103后,F(xiàn)2103通過串口送到采集終端,從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。
四、系統(tǒng)實現(xiàn)功能
1、可在線實時24小時連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測點位的溫度、濕度、風速、二氧化碳、光照、空氣潔凈度、供電電壓電流等各項參數(shù)情況,以數(shù)字、圖形和圖像等多種方式進行實時顯示和記錄存儲監(jiān)測信息,監(jiān)測點位可擴充多達上千個點。
2、可設定各監(jiān)控點位的溫濕度報警限值,當出現(xiàn)被監(jiān)控點位數(shù)據(jù)異常時可自動發(fā)出報警信號,報警方式包括:現(xiàn)場多媒體聲光報警、網(wǎng)絡客戶端報警、語音報警、手機短信息報警等。上傳報警信息并進行本地及遠程監(jiān)測,系統(tǒng)可在不同的時刻通知不同的值班人員;
3、數(shù)據(jù)集中器提供USB接口,在沒有配監(jiān)控電腦或監(jiān)控電腦損壞、癱瘓,可隨時用U盤導出將數(shù)據(jù)轉至其它電腦。
4、數(shù)據(jù)集中器端提供具有信號輸出協(xié)議的端口,可接通信設備(GPRS IP MODEM等)進行無線傳輸。
5、溫濕度監(jiān)控軟件采用標準windows 98/2000/XP全中文圖形界面,實時顯示、記錄各監(jiān)測點的溫濕度值和曲線變化,統(tǒng)計溫濕度數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)、大值、小值及平均值,累積數(shù)據(jù),報警畫面。
6、監(jiān)控主機端利用監(jiān)控軟件可隨時打印每時刻的溫濕度數(shù)據(jù)及運行報告。
7、強大的數(shù)據(jù)處理與通訊能力,采用計算機網(wǎng)絡通訊技術,局域網(wǎng)內的任何一臺電腦都可以訪問監(jiān)控電腦,在線查看監(jiān)控點位的溫濕度變化情況,實現(xiàn)遠程監(jiān)測。系統(tǒng)不但能夠在值班室監(jiān)測,領導在自己辦公室可以非常方便地觀看和監(jiān)控。
8、系統(tǒng)可擴充多種記錄數(shù)據(jù)分析處理軟件,能進行繪制棒圖、餅圖,進行曲線擬合等處理,可按TEXT格式輸出,也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數(shù)據(jù)處理。
9、控制軟件的編制采用軟件工程管理,開放性與可擴充性*,由于采用硬件功能的軟件化的系統(tǒng)設計思想及系統(tǒng)硬件的模塊化、通訊網(wǎng)絡化設計,系統(tǒng)可根據(jù)需要升級軟件功能與擴展硬件種類。
10、系統(tǒng)設計時預留有接口,可隨時增加減硬軟件設備,系統(tǒng)只要做少量的改動即可,可以在很短的時間內完成??筛鶕?jù)政策和法規(guī)的改變隨時增加新的內容。
11、設備改進、檢修過程中及檢修完成后,均不需要停止或重新啟動機房監(jiān)控系統(tǒng)。
12、系統(tǒng)都均做可靠行接地,以防靜電。
五、項目架構實施
1、F2103與大棚現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的連接
一個大棚里面會有多個傳感器采集點,通過485將采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到集成采設備,工業(yè)集采設備采用232/485通信方式與無線通信模塊F2103進行連接,對傳感器數(shù)據(jù)進行集中輪詢后將數(shù)據(jù)通過串口送往F2103。
2、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡接入方式分析
1)專線接入
中心采用APN專線, 所有點都采用內網(wǎng)固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡,雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接,在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配的APN,普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN,防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器,作為內部用戶接入的遠程認證服務器(或在APN路由器內,啟用路由器本地認證功能)。只有通過認證的用戶才允許接入,用以保證用戶內部安全。
用戶在內部建立DHCP服務器(或在APN路由器內,啟用DHCP功能),為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密,避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離,并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時性,安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高,適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之優(yōu)組網(wǎng)方式。
2)ADSL撥號連接(動態(tài)公網(wǎng)IP地址)
中心采用ADSL等INNET公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的??蛻粝扰cDNS服務商開通動態(tài)域名,IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器,再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP,建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用,但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定,所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。
3)通過固定公網(wǎng)IP連接
中心采用ADSL等INNET公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務,中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定,推薦此種方案。
3、數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式,對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同,我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設備的管理。
目前四信提供三種方式的中心接口:
1)首先是對于組態(tài)軟件,目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了我們的驅動了,可以直接配置使用;
2)對于后臺中心軟件只讀串口數(shù)據(jù)的情況,提供一個虛擬串口軟(TCP2COM),利用虛擬串口軟件可以將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉化為串口數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)利用無線公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)且又對現(xiàn)有系統(tǒng)不做修改的結合。
3)在客戶想要開發(fā)自己的數(shù)據(jù)中心是,此時我公司會提供一個動態(tài)鏈接庫,利用動態(tài)鏈接庫客戶可以很輕松的與傳輸通道進行對接,同時會提供一個的數(shù)據(jù)中心DEMO軟件,不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)??蛻艨赡芡ㄟ^動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的,穩(wěn)定的,功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。
后臺中心管理軟件
六、方案特點
1、大棚基地基本位于偏遠地區(qū),因此采用覆蓋廣泛的GPRS網(wǎng)絡,而且F2103的高信號捕捉,必要是采用高增益天線,可確保網(wǎng)絡的正常運行。
2、一般大棚種植者卻是專業(yè)的網(wǎng)絡管理員,如果監(jiān)控網(wǎng)絡出現(xiàn)問題則會帶來許多不便,四信IP MODEM采用高性能工業(yè)級處理器以及看門狗等安全機制設計,保證IP MODEM 萬一通信中斷也會自行檢測然后自動斷電重啟,保證IP MODEM 永遠在線,通信鏈路永遠正常。
3、IP MODEM 采用標準的工業(yè)串口通信,即插即用,且高規(guī)格的模具設計,體積小巧方便維護,工程人員無需太多專業(yè)知識,在短時間內即可是系統(tǒng)運行。
4、在國家大力推行三農政策的環(huán)境下,市場對大棚種植的需求迅猛增長,且規(guī)模也在不斷的擴大,采用F2103GPRS或者APN組網(wǎng)可靈活解決項目點不斷增加的需求,可隨時對現(xiàn)有的系統(tǒng)新增監(jiān)控點而且對現(xiàn)有系統(tǒng)部產(chǎn)生任何影響。
5、多中心設計,可同時設置5個中心監(jiān)控采集現(xiàn)場,避免因某個中心網(wǎng)絡不穩(wěn)定或者關閉導致無法對礦井現(xiàn)場進行監(jiān)控而產(chǎn)生安全隱患。
6、如果大棚監(jiān)測參數(shù)需要臨時修改的話,如果每次都要去現(xiàn)場那是一件非常費時費力的事情,在此F2103進行人性化工程設計,可是工程人員無需到現(xiàn)場就可以遠程直接對網(wǎng)絡參數(shù)進行相應的配置,達到時間和人力的合理利用。
7、四信F2103采用高規(guī)格材料選配,可在 -25~+65oC、 相對濕度 95%(無凝結)環(huán)境下正常工作。
關鍵詞:現(xiàn)代農業(yè)大棚物聯(lián)網(wǎng)智能管理解決方案/溫室大棚環(huán)境無線監(jiān)控系統(tǒng)/大棚環(huán)境無線監(jiān)控系統(tǒng)/溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)/溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)/無線監(jiān)測系統(tǒng)/溫濕度監(jiān)測/冷庫檢測/庫房無線溫濕度監(jiān)測方案
郵箱:bjhoyq@163.com
傳真:010-67051434
地址:北京市朝陽區(qū)高碑店鄉(xiāng)北花園村6號(近韓國慕色攝影)