农业信息化 智能化系统 国家专利产品

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温室大棚智能化解决方案

2018-04-01 15:13 来源:解决方案 标签:

农业温室大棚智能化管控系统

 

1、设计原则

1)坚持科学性、超前性与实用性相结合的原则,全面考虑到温室的实际使用功能,合理选择恰当的配套设备,实现良好的价格性能比。

2)坚持从实际出发,合理确定设计标准,对生产工艺,主要设备和主体工程做到先进、适用、可靠。

3)坚持因地制宜原则,重点结合当地气候条件和栽培要求设计。

 

2、设计依据

  (GB/T18622--2002)《温室结构设计荷载》

  (NYJ/T 06--2005)《连栋温室建设标准》

  (NYJ/T 07--2005)《日光温室建设标准》

  (JB/T 10286--2001)《日光温室结构标准》

  (JB/T10288—2001)《连栋温室结构标准》

  (NY/T 1420--2007)《温室工程质量验收通则》

  (NY/T1145--2006)《温室地基基础设计、施工与验收技术规范》

  (GB4208-93)《电子产品外壳防护标准》

  (GJBT-471)《智能建筑弱电工程设计施工图集》

  (GB50052-92)《供配电系统设计规范》

  (GB50055-93)《通用用电设备配电设计规范》

 

 

 

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3、系统简介
     3.1结合最先进的网络通信、自动控制、物联网及软件技术,专注为农业温室、农业环境控制、气象观测而开发生产的环境自动监测控制系统。本系统可以模拟基本的生态环境因子,如温度、湿度、光照、气压、太阳紫外线、土壤温湿度、CO2浓度等,以适应不同植物生长繁育的需要,它由智能监控单元组成,按照预设参数,精确的测量温室的气候、土壤参数等,并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构,控制卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,达到适宜植物生长的范围,为植物生长提供最佳环境。该系统的使用,可以使温室运行于经济节能状态,实现温室的无人值守自动化运行,降低温室能耗和运行成本,可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用,实现温室大棚集约化、网络化远程管理。

3.2同时,该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息,实现温室大棚信息化、智能化远程管理,充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件, 帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。

3.3系统平台灵活的功能模块扩展功能,65535个温室任意添加扩展,物联网水肥一体化设备扩展添加,1:物联网智能灌溉设备扩展添加,2:物联网自行走喷淋灌溉车设备扩展添加,3:物联网人工模拟降雨设备扩展添加,4:物联网水土流失监测设备扩展添加,5:物联网环境监测设备扩展添加,6:物联网校园空气质量监测设备扩展添加,7:物联网大屏显示设备扩展添加,8:物联网病虫害预警设备扩展添加,9:物联网农药残留检测设备扩展添加,10:农产品溯源系统扩展添加,11:电商平台扩展添加

4系统组成

4.1结构图

 

4.2校园空气质量监测站

 

 

包括环境温湿度监测、风速、风向监测、大气压力监测、PM2.5监测,PM10监测、光照度监测,雨量监测,数据实时显示在户外LED大屏,同时上传到服务器。

 

结构图                                                       

4.3温室大棚监测设备:

 

包括温室温度监测、温室湿度监测、土壤水分监测、CO2浓度、光照等监测设备。这些装置相当于整个控制系统的眼睛,实时监测大棚的状况,以便实施控制。

4.3.1数据界面显示

4.3.2显示传感器的数据;

 

4.3.3左右进行翻页

4.4温室大棚显示设备:

 

悬挂式双色LED屏,实时显示温室环境数据信息,设备执行控制信息如:卷帘展开状态、展开的的位置,实时显示,计算机中心发布的公告滚动播放。

4.5 执行结构:

如各湿帘降温、轴流风机空气对流、喷淋、滴灌、水肥一体、内遮阳、外遮阳、顶窗、侧窗、加温、补光,CO2 发生装置,照明控制装置等执行机构。这些装置相当于整个控制系统的手,自动控制系统的指令通过这些设备得到执行,以达到远程或本地自动控制目标。

 

4.6 A/DD/A转换模块。

因为自动控制系统不能识别各种电信号,必须转换成标准的数字信号才能为计算机所识别,同样计算机发出的也是标准的数字信号。这些设备如同人的神经系统,把各个信号传递到大脑,并把控制信号传递到各执行机构。

4.6.1温度控制模块

  降温功能:夏季采用自然和强制通风降温的方式进行降温。由智能主控制根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算。首先开启顶开窗、侧开窗系统进行自然通风调整温室内的温度,经过时间判断后,如果温度值还不能降低,再开启侧窗系统。如自然通风不能降低温室内的温度值,则由智能主控关闭自然通风,开启湿帘水泵、轴流风机降温设备,加强降温速度,还可配置内外遮阳设备开启加快降温效果,如过温度在时间段内下降不到位则计算机会开启温度过高报警,提示用户需增加降温设备或开启雾化喷淋辅助降温。

 自动升温功能:冬季采用暖气或其他增温设备,由智能主控根据目标温度与实际室温的偏差以及室温的变化率进行模糊计算,通过调节暖气恒温阀的开合度或其他增温设备来控制室内温度。

4.6.2通风控制模块

  由室内温湿度传感器采集室内部的上,中,下三部温度值来进行模糊计算出室内的温差值,如果温差值过大,则自动开启循环风机。同时采集室内的湿度值,如果湿度值偏差过大,也自动开启循环风机,以平衡室内的湿度偏差值。还可以根据二氧化碳浓度选择开启或者关闭循环风机或开启二氧化碳发生器。

通风换气机可由电脑操作人员通过控制进行人工操作,也可以进行定时通风来达到通风换气的目的。

4.6.3光照控制模块

  遮光控制功能:在光照较高时,智能主控通过室外气象站系统采集的高灵敏度光照值或温室内部光照度采集的数据与智能主控设定的控制目标进行对比,如高于计算机设定目标值,则自动展开内外拉幕,进行遮光。如低于计算机设定目标值,则自动收拢外拉幕。也可以由控制器定时进行遮阳,或者由工作人员通过控制器操作。

  补光控制功能:计算机通过室内数据采集器传回来的高灵敏度的光照值,与设定目标值进行对比,如高于设定目标值,则自动关闭补光灯。如低于设定目标值,则自动打开补光灯。同时,内部有一个光照累积时间的设置值,如累积时间不够的话,则补光灯会在选定时间打开补光灯,进行补光。可通过 30组定时器,来设置不同时间,开启补光灯,开多长时间。

4.6.4水分控制模块

  自动控制:计算机内部有一套根据土壤湿度传感器或环境湿度采集的数据,与设定目标值进行对比,依据设定目标值,则自动开启、关闭喷淋加湿设备、灌溉设备,滴灌设备灌溉阀门。

 定时控制:定时模式、循环模式,可设定在某个时间段,进行喷淋加湿、灌溉,滴灌的运行、关闭,可每个小时,运行一次,同时也可设定运行的次数。有效的保护了水泵,同时也使土壤更好的吸收水分。

4.6.5湿度控制模块

  自动控制:智能主控内部有一套根据室内湿度传感器的值,与设定目标值进行对比,如高于设定目标值,则自动关闭喷雾阀门。如低于设定目标值,则自动打开喷雾阀门,将其湿度调整到最佳状态。

  定时控制:轮灌方式,可设定在某个时间段,进行喷灌的方式,可每个小时喷灌一次,同时也可设定喷灌的次数,也可以运行定时模式、循环模式,有效的保护了水泵,同时也使土壤更好的吸收水分。

4.6.6视频监控模块

  该功能模块可用于探测农作物的生长情况,病虫害情况,并可以监管其他环境调控设备是否在正常执行命令等。

其他控制模块

该系统设计了多个节点,以便随时可以添加所需的传感器和调控设备,从而完成多种功能融合。

4.7水肥一体化系统

水肥一体化技术又称灌溉施肥技术,是将滴灌与施肥结合在一起发展起来的一种现代先进农业技术。这项技术主要是借助滴灌系统,利用滴灌系统中的水为载体,在灌溉的同时进行施肥,实现水和肥一体化利用和管理,使水和肥料在土壤中以优化的组合状态供给给作物吸收利用。按照作物生长需求,进行全生育期养分需求设计把作物所需要的水分和养分适时、定量、定时的根据植物不同的生长期按比例直接提供给作物。这样可使灌水量、灌水时间、施肥量、施肥时间都达到很高的精度,具有水肥同步、集中供给、一次投资、多年受益的特点,从而达到提高水肥利用率的目的。这一技术可适用于大棚、日光温室蔬菜等设施农业栽培,以及农田、果树、等经济效益较好的作物。

水肥一体智能系统无需人为控制,系统自动感测何时需要灌溉,以及施肥,系统可以实现自动开启灌溉点,自动关闭灌溉点;可以按恒定的月、周、日运行表进行循环运行,按灌溉日内循环时长、间隔间隔时长运行,可设定土壤水分参数自动启停灌溉系统,可根据时间或比例、水量决定注入的肥量或根据EC/PH值进行施肥的编程。

 

(一)节水节肥——按照比例调控,使水肥达到最大化利用。             (二)提高产量投运该系统可增产30-50% 

(三)省时省力—减少人力成本投入,高效管理。

(四)智能控制—根据土壤水分温度等相关参数自动反馈控制灌溉。 

(五)科学研究——本系统扩展性强。

 

 

4.7.1.物联网灌溉系统的特点

 

1、              将充分发挥现有的节水设备作用,优化调度,提高效益。

2、              通过物联网技术的应用,更加节水节能,降低灌溉的成本。

3、              整体系统采用以物联网进行数据通讯,稳定性和实时性强。

4、              数据处理能力强,响应速度快。

5、              系统维护能力强,减轻用户负担。

6、              低功耗软硬件系统设计,9V充电电池(配合小功率太阳能板)避免布线的不便。

7、              实时监控大田灌溉商情、水情、水位信息。

8、              实现自动、远程遥控、现场遥控遥测等功能。

9、              通过手机在在各地实时掌控大田信息。

10、         定时、定量、精准施肥的水肥机多种运行模式选择。

11、         系统兼容多种视频监控设备。

4.7.2物联网灌溉系统组成

 

4.7.3WH-YFZK-BLL3系列物联网水肥一体机

技术参数:

u     ARM Cortex-A8处理器,运算速度快,功耗小,运行稳定,主频600MHZ                                                PID控制算法与闭环负反馈调节控制设计。

u     四线电阻式触摸显示屏,触摸精度准确,经久耐用,触摸寿命长,显示屏为TFT LCD,26万色真彩显;      

u     集成网卡、MAX232、RS485通讯、抗干扰,防高压,放雷击的。

u     Linux操作系统,工业应用系统稳

u     12位AD数据采集。

u     3路模拟量输入(电流/电压可配置)

u     2路脉冲量输入

u     2路模拟量输出(电流/电压可配置)

u     可外扩RS485通讯传感器与设备

u     32路光耦隔离输出(可通过网络远程控制与本地控制)。

u     网络远程控制

u     本地按键输入控制。

4.7.4  WH-YFZK-BLL3系列物联网水肥一体机

 

功能设置:

 

定时、定量、精准施肥、药液、营养液、灌溉,水肥量:10-1200L/H                ▪ 手机远程调控、现场调控、时间调控、肥量调控,

 

4.8 物联网数据中心平台:

数据中心实施各种控制方案,对内部作物生长状况进行全天候视频监控,并依据不同的环境、作物、生长期实施不同的控制方案。。

6、系统特点

    6.1  预测性:

通过对气候参数的分析,可以预测控制设备的运行情况,提高设备的利用率,降低能耗。

    6.2  强大的扩展功能:

通过选用不同的外围设备,可以控制温室环境及灌溉、施肥、湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等。

    6.3  完善的资料处理功能:

通过中央控制软件,可以不间断地记录各种传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。

    6.4  远程监控功能:

即使工作人员不在现场,也可以通过远程,手机、PDA、计算机等信息终端监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。

    6.5  数据联网功能:

本系统利用成熟的网络技术,自主研发的多线程tcp ip协议控制逻辑,组网方便,传输/控制实时高效。


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