隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進(jìn)步，全國各地根據(jù)需要普遍建設(shè)了日光溫室，塑料大棚等農(nóng)業(yè)物創(chuàng)造出良好的生長環(huán)境。溫室工程成為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度、濕度、等對生物生長的限制。能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，部分或完全的擺脫農(nóng)作物對自然條件的依賴。
福州眾創(chuàng)群升科技有限公司自主研發(fā)集中視頻數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)是針對溫室大棚正常有效運轉(zhuǎn)的控制要求配置的遠(yuǎn)程控制和管理系統(tǒng)。采用傳感器技術(shù)、依托傳統(tǒng)溫室大棚生產(chǎn)工藝、設(shè)計的具有高可靠性、安全性、可擴展性的軟硬件系統(tǒng)。
充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和集中視頻數(shù)據(jù)控制平臺實時遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫度、空氣濕度、光照強度、土壤水分溫度、土壤水分濕度、二氧化碳濃度、葉面溫度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)和視頻圖像疊加�；蛘叽笈锿獾娘L(fēng)速、風(fēng)向、PM2.5 、雨量等小氣象數(shù)據(jù)環(huán)境和視頻圖像疊加。通過模型分析，遠(yuǎn)程或自動控制濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補光等設(shè)備，保證溫室大棚內(nèi)的環(huán)境最適宜作物生長。同時，該系統(tǒng)還可以通過手機、APP 、計算機等信息終端向農(nóng)戶推送實時監(jiān)測信息、預(yù)警信息、農(nóng)業(yè)知識等，實現(xiàn)溫室大棚智能化、集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。
近年來，全省堅持用科學(xué)發(fā)展謀劃指導(dǎo)農(nóng)業(yè)，不斷改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件，大力調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，努力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化、科技化、產(chǎn)業(yè)化、市場化建設(shè)，全省農(nóng)業(yè)綜合效益和競爭力不斷提高，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展取得一定成效。隨著中央和省、市一系列強農(nóng)惠農(nóng)政策的實施，全省農(nóng)業(yè)保障能力得到加強，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平得到提升，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)加工轉(zhuǎn)換率第，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)組織化程度不夠，推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程任重而道遠(yuǎn)。
智慧大棚是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)技術(shù)，通過各種傳感器設(shè)備對空氣溫度、空氣濕度、光照強度、土壤水分溫度、土壤水分濕度、二氧化碳濃度、葉面溫度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，利用有線網(wǎng)絡(luò)，4G ，wifi 等網(wǎng)絡(luò)信號傳輸采集到數(shù)據(jù)控制中心，控制中心會根據(jù)人工經(jīng)驗所設(shè)置的各種參數(shù)來進(jìn)行比較，判斷實時的數(shù)據(jù)是否符合預(yù)制參數(shù)要求，并通過手機APP 或電腦端查看大棚內(nèi)的實況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
控制中心還能將設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能數(shù)據(jù)處理，形成直觀的曲線圖表且遠(yuǎn)程設(shè)備自檢，若出現(xiàn)任何問題，系統(tǒng)會自動發(fā)生多樣化報警，以保證問題及時發(fā)現(xiàn)和處理。
智慧大棚整體功能實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，自動化種植，大大提高了種植過程中的效率，并節(jié)省了人力和時間，使農(nóng)作物在最適宜的環(huán)境生長，使農(nóng)民增產(chǎn)增收。
易用性是指 集中視頻數(shù)據(jù)控制平臺使用的方便程度。由于本系統(tǒng)的使用者比較多，上到職能主管部門，下到應(yīng)用企業(yè)的工作人員。使用者的行業(yè)知識水平，對智慧大棚系統(tǒng)的了解程度都大不相同。這就要系統(tǒng)界面需要盡量簡潔易懂，使系統(tǒng)使用者能夠在短期內(nèi)接受，了解，熟知并應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
（2 ）經(jīng)濟(jì)實用性原則系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)實用性是指系統(tǒng)使用成本經(jīng)濟(jì)，并且在使用功能上能夠滿足實際工作要求。在系統(tǒng)開發(fā)時，需要對系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃，確保系統(tǒng)在滿足用戶的業(yè)務(wù)同時，以簡單、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)實用為目標(biāo)，面向具體的工作應(yīng)用需求。在系統(tǒng)使用技術(shù)上，使用成熟經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，而不是單純考慮技術(shù)的先進(jìn)性。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示深度上，根據(jù)實際需要確定，而不是越深越好，應(yīng)該注重實用性。
集中視頻數(shù)據(jù)控制平臺系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)保持正常運行的能力。由于系統(tǒng)一旦建立，將嵌入到日常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，將會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理活動造成很大的影響。因此系統(tǒng)配置的各類硬件設(shè)備必須安全、穩(wěn)定、可靠。系統(tǒng)應(yīng)該采用容錯性設(shè)計，使得系統(tǒng)局部出現(xiàn)問題不會影響到整個系統(tǒng)的使用。
（4 ）安全性原則系統(tǒng)安全性是指保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)重要機密信息不泄露，防御外部惡意攻擊的能力。此系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮使用多重的安全體系，對于數(shù)據(jù)的安全和保密應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的處理，提高系統(tǒng)對于惡意攻擊的防護(hù)能力，并保證與其他應(yīng)用系統(tǒng)或異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽亢鸵恢滦�，確保不會有非授權(quán)和意外的非正常的操作，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全完整。
（5 ）可擴展升級原則可擴展升級是指系統(tǒng)在使用過程中，隨著實際的需要進(jìn)行進(jìn)一步功能擴展或升級的能力。一是隨著系統(tǒng)覆蓋面的擴大，參與企業(yè)數(shù)量的增加，系統(tǒng)在信息存儲計算能力上的擴展升級；二是隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求的發(fā)展，此工程可能會承擔(dān)更多的管理功能，因此在系統(tǒng)功能上需要進(jìn)一步擴展。數(shù)據(jù)量的增加和服務(wù)功能的擴展，都需要硬件和系統(tǒng)軟件的升級或增加，為了保護(hù)用戶的原有系統(tǒng)平臺在升級過程中能夠平滑過渡，就要求系統(tǒng)在最初設(shè)計時就要考慮系統(tǒng)軟硬件的可擴展性
（6 ）先進(jìn)性原則采用先進(jìn)的設(shè)計思想，選用先進(jìn)的軟硬件設(shè)備，保證項目整體在未來一定時期內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先性。
集中視頻數(shù)據(jù)控制平臺系統(tǒng)主要包括：上位機中心服務(wù)器控制平臺和下位機現(xiàn)場控制節(jié)點。
l 中心服務(wù)器控制平臺可選用物聯(lián)網(wǎng)感知應(yīng)用平臺或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測平臺。能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、查詢、運算、建模、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能。
l 現(xiàn)場控制節(jié)點由測控傳感器與中心服務(wù)器控制平臺可通過有線、無線、4G 、WIFI 的網(wǎng)絡(luò)信號方式連接到一起。根據(jù)溫室大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度及二氧化碳濃度等參數(shù)，對環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制，包括內(nèi)遮陽，外遮陽，風(fēng)機，溫簾水泵，頂部通風(fēng)，電磁閥等設(shè)備
l 有線監(jiān)控---------- 通過現(xiàn)場布線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
l 無線Zigbee---------- 利用Zigbee 模塊，對0-20KM 范圍為的數(shù)據(jù)監(jiān)測傳輸。
l 4G 網(wǎng)絡(luò)測控---------- 利用通信網(wǎng)絡(luò)形式，可監(jiān)測傳輸距離無限遠(yuǎn)
l WIFI 的網(wǎng)絡(luò)信號---------- 利用WIFI 的網(wǎng)絡(luò)信號，可監(jiān)測傳輸距離無限遠(yuǎn)。
l 有線和無線的結(jié)合--------- 根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境，靈活結(jié)合。
第五部分：大棚溫室現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集控制智能溫度大棚內(nèi)外的各參數(shù)傳感器，對溫室環(huán)境進(jìn)行多點實時動態(tài)采集，進(jìn)過AD 轉(zhuǎn)換送入單片機處理，驅(qū)動執(zhí)行裝置從而實現(xiàn)溫室環(huán)境的自動智能調(diào)節(jié)。顯示裝置實時顯示溫室內(nèi)的溫濕度，光照度等數(shù)值和溫室外溫濕度，光照，風(fēng)速，風(fēng)向等數(shù)值，能夠更加一目了然地展示溫室大棚內(nèi)外數(shù)據(jù)全貌。
（1 ）溫濕度監(jiān)測
通過光感和光敏傳感器監(jiān)測記錄溫室大棚內(nèi)光線的強度，可以直接與相關(guān)的補光系統(tǒng)，遮陽系統(tǒng)等設(shè)備相聯(lián)，必要時自動打開相關(guān)設(shè)備。通過通訊方式將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端。
在溫室大棚內(nèi)部署二氧化碳濃度傳感器，實時監(jiān)測傳感器的含量，當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定閥值范圍時，通過通過通訊方式將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員作出相應(yīng)調(diào)整。
（4 ）分區(qū)域監(jiān)測同一棚內(nèi)劃區(qū)域控制管理，可實現(xiàn)每個種植區(qū)不同溫濕度，不同氣體配置等環(huán)境技術(shù)指標(biāo)。用戶可以通過上位機來監(jiān)測，查詢各區(qū)域的數(shù)據(jù)。也可以對個分塊進(jìn)行單獨控制和整體協(xié)調(diào)控制。
（5 ）報警控制用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限。比如大棚溫度應(yīng)在15-30 攝氏度之間，低于或高于這個溫度范圍都會產(chǎn)生報警信息，并在上位機中控平臺和現(xiàn)場控制節(jié)點顯示出來。
為了避免設(shè)備故障及異常帶來不便，影響作物的生長。設(shè)備可進(jìn)行擴展冗余，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，輔助設(shè)備進(jìn)行0 切換。從而實現(xiàn)連續(xù)無故障運行，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。
在系統(tǒng)中信號傳輸系統(tǒng)主要包括電源信號的傳輸，視頻信號的傳輸和控制信號的傳輸和數(shù)據(jù)信號的傳輸四部分組成。在項目實施中現(xiàn)場施工允許下盡量所有傳輸都能用有線傳輸去施工的方案來建設(shè)信號傳輸系統(tǒng)。
（3 ）視頻遠(yuǎn)程訪問
視頻處理系統(tǒng)主要完成對視頻信號的數(shù)字化處理，圖像信號顯示，視頻疊加數(shù)據(jù)顯示，及數(shù)據(jù)和視頻的遠(yuǎn)程傳輸。本系統(tǒng)中采用高容量硬盤錄像及遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)對所有采集點的顯示，錄像和回放以及遠(yuǎn)程瀏覽。
l 產(chǎn)品特點
-- 完整的農(nóng)業(yè)氣象系統(tǒng)，適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研等用途；
-- 可對接市面所有傳感器與擴展要數(shù)靈活組配；
-- 集數(shù)據(jù)采集和無線通訊于一體，采集密度可自行設(shè)置；
-- 可單站應(yīng)用也可組網(wǎng)布點，支持4G 無線數(shù)據(jù)傳輸；
-- 支持交流| 太陽能供電方式；
-- 大容量數(shù)據(jù)和視頻存儲，支持本地存儲和云存儲；
--LED 屏幕輸出和展示數(shù)據(jù)；
-- 數(shù)據(jù)可疊加在視頻上進(jìn)行傳輸（數(shù)據(jù)顯示在視頻的左上角）；
l 產(chǎn)品功能
-- 可以接風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、溫度、濕度、氣壓、輻射、PM2.5 、等氣象傳感器；
-- 工業(yè)級模塊， 使用STM32高配低功耗處理器 ， 支持8路標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入（4~20ma、0~5V混合測量）；
-- 可遠(yuǎn)程燒寫程序，方便系統(tǒng)改進(jìn)與升級；
-- 友好的人機界面，可直接在盤面上進(jìn)行參數(shù)設(shè)定；
-- 輸入，輸出采用光電隔離，抗干擾能力強；
-- 采集儀具有實際校準(zhǔn)功能；
-- 與上位機通訊可采用RS232，RS485，GPRS5，USB,等多種方式；
-- 可定制U盤 外部數(shù)據(jù)存儲器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的海量存儲；
-- 工作電源：AC220V，DC12V-36V，太陽能蓄電池；
l 主機可以實時顯示采集數(shù)據(jù)，包括：土壤墑情，土壤溫度，空氣溫度，空氣相對濕度，輻射，風(fēng)向，風(fēng)速，降水量，戶外光照強度，PM2.5 等
-- 土壤墑情測量范圍：0-100% ，分辨率0.1%, 準(zhǔn)確度：±2%
-- 土壤溫度測量范圍：-40 ℃-80 ℃，分辨率0.1 ℃, 準(zhǔn)確度：±0.2 ℃
-- 空氣溫度測量范圍：-40 ℃-100 ℃，分辨率0.1 ℃, 準(zhǔn)確度：±0.1 ℃
-- 空氣相對濕度測量范圍：0-100% ，分辨率0.1%, 準(zhǔn)確度：±2%
-- 輻射測量范圍：0-2000W/m2 ，分辨率1w/m2, 準(zhǔn)確度：±2%
-- 風(fēng)向測量范圍：0-360 °，分辨率1 °, 準(zhǔn)確度：±1
-- 風(fēng)速測量范圍：0-30ms ，分辨率0.1ms, 準(zhǔn)確度：±0.1ms
-- 降水量測量范圍：0-10mm/min ，分辨率1 mm/min, 準(zhǔn)確度：± 1 mm/min
-- 戶外光照強度測量范圍：0-200000LUX, 分辨率0.1 LUX, 準(zhǔn)確度：± 0.1LUX
--PM2.5 測量范圍：0-6000ug/m3 ，分辨率0.01 ug/m3, 準(zhǔn)確度±0.01 ug/m3
在辦公室內(nèi)安裝工控機和顯示器，能夠?qū)崿F(xiàn)在線顯示大棚內(nèi)和大棚外氣象站采集到的數(shù)據(jù)信息，并以實時曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要日，月，季，年參數(shù)變化曲線生成歷史報表。便于對溫度大棚運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析做出改進(jìn)，提高溫室大棚的生產(chǎn)效率
（3 ）遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財?shù)據(jù)平臺，用戶從終端可以查看溫室大棚現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，并使用遠(yuǎn)程控制功能通過繼電器控制設(shè)備或模擬輸出模塊對溫室大棚自動化設(shè)備進(jìn)行控制操作，如自動噴灑系統(tǒng)，自動換氣系統(tǒng)，自動灌溉系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程控制可以通過鼠標(biāo)操作可以切換本機上的監(jiān)控畫面和控制本機上的高速球旋轉(zhuǎn)，放大等功能 。數(shù)字矩陣主要是對電視墻上的監(jiān)控器里的監(jiān)控圖像進(jìn)行切換，可設(shè)置監(jiān)控圖像在監(jiān)控器里自由切換，程序切換，定時切換等操作。高速球控制鍵盤主要是配合高速球使用的。控制鍵盤用來控制高速球比鼠標(biāo)更方便，通過控制鍵盤還可調(diào)出高速球的菜單，實現(xiàn)高速球的兩點掃描，巡航，花樣掃描，設(shè)置預(yù)置點，調(diào)用預(yù)置點等功能。
（4 ）監(jiān)控終端監(jiān)控終端通過可視化，多媒體的人機界面實現(xiàn)以下主要功能：①溫室大棚內(nèi)植物生長環(huán)境狀況全面顯示，查詢，包括各種參數(shù)，光照強度以及歷史數(shù)據(jù)等；②向溫室大棚內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)調(diào)度命令，調(diào)整設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，確保溫室內(nèi)植物生長最適宜環(huán)境；③溫室大棚外農(nóng)業(yè)氣象站的各種參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)等。
基于Android ，和ios 智能手機端的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，重點設(shè)計有基于電子地圖的試點基地，溫室分布展示，環(huán)境實時數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)趨勢，環(huán)境預(yù)警信息，視頻疊加數(shù)據(jù)，利用移動終端統(tǒng)一展現(xiàn)示范區(qū)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)示范大棚，溫室，大田等基地生產(chǎn)信息，環(huán)境信息。
用戶可以通過農(nóng)業(yè)溫室智能監(jiān)控數(shù)據(jù)系統(tǒng)手機客戶端，隨時隨地查看自己負(fù)責(zé)溫室的環(huán)境參數(shù)。能夠使用手機端及時接受，查看溫室環(huán)境報警信息。通過手機端，用戶可以遠(yuǎn)程自動控制溫室環(huán)境設(shè)備，如自動灌溉系統(tǒng)，風(fēng)機，頂窗等。
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