通過星云天啟IOTACS農(nóng)業(yè)大棚溫室智能化自動控制系統(tǒng)的建設， 能極大地提高農(nóng)業(yè)大棚的管理水平, 并通過大棚內溫濕度傳感器，已獲得足夠的作物生長的氣候控制設定值，本文針對溫室作物生長的問題，通過現(xiàn)場采集大棚內溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫濕度傳感器等控制大棚卷簾機、排氣扇、水泵、通風口等設備對大棚進行遠程智能化管理，根據(jù)白天和夜間溫度參考軌跡，采用模糊算法遠程監(jiān)測與自動控制大棚內溫控設備運行，節(jié)約人力物力，科學有效管理，充分利用光照及水分利用效率，提高果實品質，達到利潤最大化，為用戶創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益。
IOTACS物聯(lián)網(wǎng)遠程自動化控制系統(tǒng)主機控制箱
一、IOTACS系統(tǒng)架構組成
（1）系統(tǒng)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)設計：IOTACS主機通過2路RS485接口、16路12位A/D采集接口、12路開關量輸出接口采集與控制大棚內電機、傳感器、繼電器等設備。主機自帶七寸觸摸屏可現(xiàn)場手動觸摸控制。每一個大棚配一臺主機為一個網(wǎng)絡節(jié)點。最終通過IOTACS主機GPRS模塊將各個大棚采集的數(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：大棚內電機控制數(shù)據(jù)
2：大棚內傳感器采集數(shù)據(jù)
3：工業(yè)標準的MODBUS總線通訊
4：監(jiān)控中心遠程控制系統(tǒng)軟件平臺
（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)絡結構，即大棚現(xiàn)場主機觸摸屏控制平臺與遠程監(jiān)測控制平臺兩種，首先通過主機現(xiàn)場采集大棚內各種傳感器數(shù)值，可實時在主機上顯示。同時數(shù)據(jù)通過主機內置GPRS模塊可將數(shù)據(jù)上傳到遠程監(jiān)測控制平臺，用戶也可在遠程實時查看操控。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)場控制為最優(yōu)原則，其次是監(jiān)控中心遠程控制
IOTACS物聯(lián)網(wǎng)采集通訊架構圖
二、IOTACS物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚溫室智能化自動控制系統(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，而設施農(nóng)業(yè)中問世工程的建設與發(fā)展是都市型發(fā)展的重要組成部分，是設施農(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)造適合植物最佳的生長條件，避免外界惡劣的氣候，達到調節(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)內環(huán)境溫濕度監(jiān)控及控制的全自動遠程智能調節(jié)系統(tǒng)。它通過控制換氣扇、排風口、卷簾機等對溫度進行自動調節(jié)，同時通過控制加濕機及除濕機的工作自動調節(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(huán)境的特點，并采取相應的調控措施，滿足蔬菜生長發(fā)育的條件，從而獲得優(yōu)質高產(chǎn)。
大棚內環(huán)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(xiàn)代化大棚遠程控制流程
本方案使用星云天啟IOTACS物聯(lián)網(wǎng)遠程控制系統(tǒng)、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GPRS網(wǎng)絡建造一個現(xiàn)代化農(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、滴灌控制等參數(shù)，通過星云天啟大數(shù)據(jù)云計算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)遠程的設備的操作和相關數(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(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備運作以調節(jié)溫室環(huán)境。主機可搭配繼電器遠程控制或現(xiàn)場控制大棚內各種電機的啟停。輸出和打印設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．室內溫度濕度控制系統(tǒng)
5．室內燈光控制系統(tǒng)
三、IOTACS物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚遠程監(jiān)控中心控制系統(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)的效率和技術水平，實現(xiàn)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(xiàn)農(nóng)機和農(nóng)藝的有機結合。從而大幅度提高溫室生產(chǎn)的技術水平，協(xié)助推進設施農(nóng)業(yè)向精品、高端、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部策略的參數(shù) , 設置數(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）遠程監(jiān)測控制平臺
我們將根據(jù)要求使用星云天啟工控軟件作為開發(fā)平臺，該平臺開發(fā)系統(tǒng)可在手機、平板、電腦等移動用戶端設備登錄，用戶可隨時隨地登錄產(chǎn)看管理，并可設置超級管理員、普通管理員等多個權限賬號，每個權限的用戶功能不一樣，該系統(tǒng)可以創(chuàng)建文字版、圖片版、歷史記錄、數(shù)據(jù)匯總等，同時運用模糊算法可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)，例如設置溫度超標會自動彈出報警窗口提示，并自動運行相應的設備。開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等。系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場工況生成各種復雜生動的實時數(shù)據(jù)顯示畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
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四、配套產(chǎn)品詳細參數(shù)
1、大棚內壁掛式溫濕度傳感器
[溫濕度傳感器簡介]
星云天啟采用數(shù)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(shù)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(wěn)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(tǒng)。
[濕度傳感器適用場合]
工業(yè)現(xiàn)場測量、辦公室、超市、檔案室、生產(chǎn)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(shù)]
[傳感器類型] 進口數(shù)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(xié)議] 標準MODBUS協(xié)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(huán)境] –40℃～80℃，無結露
2、大棚內光照傳感器
【照度變送器產(chǎn)品簡介】
星云天啟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(jīng)過嚴密檢測、生產(chǎn)的具有多種測量范圍和信號輸出類型的實用型產(chǎn)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(chǎn)品。
【照度變送器應用場合】
農(nóng)業(yè)大棚、工業(yè)現(xiàn)場測量、辦公室、超市、檔案室、生產(chǎn)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(shù)】
【產(chǎn)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(huán)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品具有靈敏度高，穩(wěn)定性好，準確度高和使用壽命長等優(yōu)點。
應用場合：
溫度變送器廣泛應用在工業(yè)溫度測量、暖通空調、檔案室、生產(chǎn)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(wěn)定地工作。
【防水型溫度變送器技術參數(shù)】
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(shù)字信號輸出通訊協(xié)議采用標準modbus-rtu協(xié)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(huán)境 –20℃-80℃
4、土壤濕度變送器
【土壤水分傳感器產(chǎn)品簡介】土壤水分傳感器是根據(jù)射頻電容原理來測量土壤水份體積百分比的一種新型傳感器。它具有測量體積小巧、攜帶方便、響應速度快、精度高，工作穩(wěn)定、可靠等特點。土壤水分傳感器密封性好，并配有不銹鋼探針，適合于各種土質，不受土壤中化肥和金屬離子的影響，可直插埋入土壤中，是一款測量土壤水分含量既經(jīng)經(jīng)濟又實用的產(chǎn)品。
【土壤水分傳感器特點】土壤水分傳感器可廣泛應用于農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境、林業(yè)、水利、科研等需要測量土壤水分的領域。
【土壤水分傳感器技術參數(shù)】
測量參數(shù) 土壤水分體積百分含量（W％）
測理原理 射頻電容原理
工作電壓 5VDC 12-24VDC
輸出信號 0-2VDC 三線制4-20mA
測量范圍 0-100%
測量精度 ±3%(0-50%)
工作電流 21～26mA，典型值21mA
工作環(huán)境 -40～60℃, 20～90％RH
探針規(guī)格 直徑為3mm,長度為50mm
密封材料 環(huán)氧樹脂
信號線長度 標配1米
5、二氧化碳變送器
【二氧化碳變送器產(chǎn)品簡介】
用于檢測和控制環(huán)境空氣中CO2濃度。
【二氧化碳變送器產(chǎn)品特點】
●高性能NDIR數(shù)字式傳感器及電路，精確測量和溫度補償
● 良好的長期穩(wěn)定性和可靠性，響應速度快
● 傳感器大于15年壽命，免維護
● 輕巧外殼，美觀大方，方便安裝
● 多種輸出方式可選，可選繼電器輸出實現(xiàn)報警或控制功能
【二氧化碳變送器適用場合】
適用于住宅、商場、賓館以及倉庫等室內環(huán)境的二氧化碳監(jiān)測。
【二氧化碳變送器技術參數(shù)】
傳感器 NDIR傳感器，帶ABC自校驗功能
測量原理 主動氣體擴散
精 度 1、 75ppm或10%讀數(shù)，取大值 2、 30ppm+5%讀數(shù)
響應時間 <10s(30cc/min，慢流速空氣)
漂 移 <±10ppm/年
量 程 0~2000ppm，或其它(0~5000ppm)
輸 出 4~20mA，0~10V，RS485/Modbus
繼電器 2×SPST，1A/30VDC，0.5A/125VAC
負 載 ≤600Ω(電流),≥2KΩ(電壓)
電 源 18~30VAC/DC
顯 示 大屏幕LCD數(shù)字顯示(可選)
顯示精度 1ppm
工作環(huán)境 0~50℃，0~95%RH(無結露)
儲運溫度 -20~80℃
外殼材料 防火ABS
五、系統(tǒng)拓撲圖
English/英文