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現代化農業大棚種植智能化控制管理系統

一、系統組網絡以及通訊協議

（1）系統組網絡組成

根據工藝運行的需求，我們做如下的網絡系統設計：網絡采用RS485總線設計。每5個大棚為一個網絡節點。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據都匯集到監控中心。

整個系統可承載的數據分成如下的幾個部分：

1：工業控制數據2：采集數據

3：工業標準的MODBUS總線通訊

4：控制系統（2）組網特點

自動化控制系統是開放的控制系統，除了具有良好的網絡通訊能力外，還具有與其它控制系統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。

整個系統采用多級網絡結構，即生產管理網和生產控制網，將過程實時數據、運行操作監視數據信息同非實時信息及共享資源信息分開，分別使用不同的網絡。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負荷。

以現場控制為最優原則，其次是監控中心、最后是遠程控制、

（3）采用的通訊協議

Modbus協議由著名的自動化設備制造商莫迪康公司開發，是應用于自動控制器上的一種通用協議。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一種通用工業標準。

二、現代農業大棚控制系統

（1）控制系統概述

隨著社會經濟的發展，設施農業作為農業可持續發展的一個重要途徑，已經越來越受到世界各國的重視，而設施農業中問世工程的建設與發展是都市型發展的重要組成部分，是設施農業發展的高級階段。希望通過改變植物生長的自然環境、．創造適合植物最佳的生長條件，避免外界惡劣的氣候，達到調節產期，促進生長發育、防治病蟲害等目的。

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

（2）大棚環境特點與調控

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，必須掌握大棚內環境的特點，并采取相應的調控措施，滿足蔬菜生長發育的條件，從而獲得優質高產。

大棚內環境條件：1、棚內光照2、棚內空氣溫度：3、棚內空氣濕度

4、棚內二氧化碳含量

5、土壤的溫度6、土壤的濕度

（3）現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絡建造一個現代化農業用溫室大棚環境監控系統。本系統可自動監測調節農作物環境的溫濕度、光照、二氧化碳濃度、通風、卷簾升降、滴灌控制、門禁等參數，通過融安特軟件輸出幫助種植者作全面細致的數據分析，將數據通過網絡和相關的通訊協議傳遞給上位數據存儲和顯示區域，實現遠程的數據采集。并采取可靠的光纖通訊網絡實現遠程的設備的操作和相關數據的報警提示等。以及根據目前國家提倡的環保節能的標準對每個大棚都有相關的能源的計量裝置，方便了客戶對自己所用資源的調配和對運行參數的維護。

（4）控制系統的原理

溫室環境包括非常廣泛的內容，但通常所說的溫室環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境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應溫室設備運作以調節溫室環境。輸出和打印設備可幫助種植者作全面細致的數據分析，保存歷史數據。

（5）控制系統功能1．風機控制系統2．卷簾控制系統3．滴灌控制系統

4．室內溫度濕度控制系統

5．室內燈光控制系統

三、遠程監控系統

（1）系統的原理特點

溫室測控自動化注重于節省勞動力，提高溫室生產的效率和技術水平，實現溫度、濕度的測量記錄和卷簾、滴灌等設備的自動化控制，實現農機和農藝的有機結合。從而大幅度提高溫室生產的技術水平，協助推進設施農業向精品、高端、高效方向發展。

（2）系統的功能

數據服務器負責數據的實時采集和存儲。通訊服務器負責數據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部策略的參數 , 設置數據采集參數和報表供操作員對生產過程的控制回路、測量參數進行監測并實現自動記錄、報表打印和報警打印；通過以太網通信完成與現場控制層的局部控制器進行通信。

（3）上位組態軟件及其開發

我們將根據要求使用1套組態軟件作為開發平臺，開發系統是一個集成的開發環境，可以創建工程畫面、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參數等。我們說的“組態”就在這里完成，運行系統將開發完的系統進行執行，完成計算機監控的過程。開發人員可以在開發環境中完成監控界面的設計、動畫連接的定義、數據庫的配置等。開發系統可以方便的生成各種復雜生動的畫面，可以逼真的反映現場數據。

（4）協調運行軟件模塊

我們會根據現場調研及目前行業的運行情況，我們將采用融安特程序開發一套運行模塊來實現現代農業大棚遠程控制計算需要的參數，將其寫入數據庫（數據庫

采用Microsoft SQL Server）中，以備下一步的處理，在每個季節到來的時候我們可以根據我們預先設計的計算方法來提前模擬其運行的情況。以及根據使作物的生長及其所適應的環境條件的前提下。并且該軟件可以連系到上位的軟件，可以采集其相關的數據。并可以根據其做相應的計算。完成提前計算數據模型。運行策略，實監控，數據計算和采集，三個系統統一工作在一個數據庫平臺上，形成一個統一的數據庫應用，即一個平臺三種應用。

開放的現代遠程大棚運行軟件模塊

SQLSEVER數據計算模塊運行策略控制模塊

蔬菜大棚自動化控制系統 –

四、系統所需具體詳細參數

1、大棚內壁掛式溫濕度傳感器

[溫濕度傳感器簡介]

融安特采用數字溫濕度傳感器，標準RS-232或485通信接口。本品采用遞推平均數字軟件濾波與硬件電路濾波相結合的濾波方法，使外界對采樣的干擾盡可能降到最低，全量程精度高、穩定性能強、一致性好、響應速度快。J通過標準RS-232或485串行接口可與計算機組成多點溫濕度測量系統。

[濕度傳感器適用場合]

工業現場測量、辦公室、超市、檔案室、生產車間、倉庫、機房、工地等測量的場合。變送器輸出，標準RS-232或485通信接口，可以直接配接計算機。

[溫濕度傳感器技術參數]

[傳感器類型] 進口數字溫濕度敏感元件

[工作電源] 帶變送輸出功能時供電電源：24VAC或24VDC

其他功能供電電源可為：24VAC/24VDC/12VAC/12VDC

[變送輸出]范圍]1、-40～80℃ 2、-20～60℃ 3、0～50℃（具有變送輸出功能時需注明溫度范圍，出廠默認為-40～80℃）

[濕度變送器] 范圍：0-100%RH

[變送器準確度] 溫度： ≤±0.5℃@25℃

[濕度精度] ±3%RH @20%～80%RH，25℃

[傳感器通訊]輸出 RS485口 RS232口

[傳感器通訊地址] 0-255

[變送器通訊協議] 標準MODBUS協議

[變送器結構形式] 變送、探頭一體式、白色ABS工程塑料

[傳感器工作電流] ≤100mA

[傳感器外形尺寸] 120X80X42mm

[變送器安裝方式] 壁掛式

[傳感器工作環境] –40℃～80℃，無結露

2、大棚內光照傳感器

【照度變送器產品簡介】

融安特照度變送器采用具有較高靈敏度的感光探測器，配合高精度線性放大電路，經過嚴密檢測、生產的具有多種測量范圍和信號輸出類型的實用型產品。變送器外殼采用壁掛安裝設計，結構精致、外形美觀，是一款應用范圍廣泛、性價比極高的光照度測量產品。

【照度變送器應用場合】

農業大棚、工業現場測量、辦公室、超市、檔案室、生產車間、倉庫、機房、工地等測量的場合。標準模擬電壓或電流變送器輸出，標準RS-232或485通信接口，可以直接配接計算機。

【照度變送器技術參數】

【產品名稱】 照度變送器

【工作電壓】 12VDC 或24VDC

【測量范圍】 0-100000Lux 或指定

【廁靈精度】 ±3%

【輸出信號】 0-5V 0-10V 1-5V 三線制 4-20mA

【通訊輸出】 RS232或485

【安裝方式】 壁掛式

【顯示方式】 LCD液晶屏

【工作環境】 0-50度 0-80%RH

接線顏色說明：

對于通訊接口輸出功能的產品：

紅線：電源+； 綠線：電源-/RS232通訊時SGND

藍線：RS485B-/RS232RXD 黃線：RS485A+/RS232TXD

對于模擬信號輸出功能的產品：

紅線：電源+； 綠線：電源-/模擬信號公共-

黃線：模擬信號輸出+

對于模擬信號輸出和通訊接口同時具有的產品：

紅線：電源+； 黑線：電源-/RS232通訊時SGND

藍線：RS485A+/RS232TXD 黃線：模擬信號輸出+

綠線：RS485B-/RS232RXD

3、土壤溫度傳感器

【防水型溫度變送器產品簡介】

溫度變送器采用高精度線性放大電路，并選用高精度的元器件，使產品具有靈敏度高，穩定性好，準確度高和使用壽命長等優點。

應用場合：

溫度變送器廣泛應用在工業溫度測量、暖通空調、檔案室、生產車間、倉庫、機房、通風管道、樓宇自控、工地等測量場所。直流電壓或電流輸出，可以直接配接二次儀表。溫度變送器采用防水變送外殼，可以工作在露天或濕度較大的場所，對于極低溫度如-40℃，采用軍工級元件，確保長期穩定地工作。

【防水型溫度變送器技術參數】

傳感器類型 溫度

傳感器類型 進口溫度敏感元件

工作電源、輸出信號

1、24VDC/AC 2、12VDC/AC （0～5V輸出）

2、24VDC/AC （0～10V輸出）

3、24VADC （4～20）mA輸出

4、24VDC/AC 2、12VDC/AC RS232或RS485

數字信號輸出通訊協議采用標準modbus-rtu協議

準確度 ≤±0.5℃@0-50℃

通訊輸出 RS232口 RS485口

結構形式 變送、探頭一體式、白色ABS工程塑料

工作電流 ≤30mA

外形尺寸 84x59x33mm

安裝方式 壁掛式

工作環境 –20℃-80℃

4土壤濕度變送器