一、概述

       農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控體系經(jīng)過實時搜集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)空氣溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)農(nóng)作物成長需求進(jìn)行實時智能決議計劃，并主動敞開或許封閉指定的環(huán)境調(diào)理設(shè)備。經(jīng)過該體系的布置施行，可認(rèn)為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息主動監(jiān)測、對設(shè)備進(jìn)行主動操控和智能化管理供給科學(xué)依據(jù)和有效手法。

       大棚監(jiān)控及智能操控解決方案是經(jīng)過可在大棚內(nèi)靈敏布置的各類無線傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，對農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度，濕度、光照、土壤溫度、土壤含水量、CO2濃度等與農(nóng)作物成長密切相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時搜集，在數(shù)據(jù)服務(wù)器上對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和智能分析與決議計劃，并主動敞開或許封閉指定設(shè)備（如遠(yuǎn)程操控灌溉、開關(guān)卷簾等）。

二、項目需求

       在每個智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)布置無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等，分別用來監(jiān)測大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度、土壤水分、光照度、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)。為了便利布置和調(diào)整方位，一切傳感器均應(yīng)選用電池供電、無線數(shù)據(jù)傳輸。大棚內(nèi)僅需在少量固定方位供給交流220V市電（如：風(fēng)機、水泵、加熱器、電動卷簾）。

       每個農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)布置1套搜集傳輸設(shè)備（包含路由節(jié)點、長間隔無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點、Wi-Fi無線網(wǎng)關(guān)等），用來掩蓋整個園區(qū)的一切農(nóng)業(yè)大棚，傳輸園區(qū)內(nèi)各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備操控指令數(shù)據(jù)等到Internet上與渠道服務(wù)器交互。

       在每個需求智能操控功用的大棚內(nèi)裝置智能操控設(shè)備（包含一體化操控器、擴展操控配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)化適配設(shè)備等），用來承受操控指令、呼應(yīng)操控履行設(shè)備。完結(jié)對大棚內(nèi)的電動卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等行為的完結(jié)。

三、體系架構(gòu)規(guī)劃

（1）整體架構(gòu)

       體系的整體架構(gòu)分為現(xiàn)場數(shù)據(jù)搜集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能數(shù)據(jù)處理渠道和遠(yuǎn)程操控四部分。

（2）體系有兩種典型配置結(jié)構(gòu)

■兩層網(wǎng)絡(luò)，體系由兩類點構(gòu)成：

       無線傳感器節(jié)點，包含無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等；


無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點，包含Wi-Fi無線網(wǎng)關(guān)或GPRS無線網(wǎng)關(guān)。

該結(jié)構(gòu)適用于園區(qū)已經(jīng)有Wi-Fi局域網(wǎng)掩蓋，或是能夠選用GPRS直接上傳數(shù)據(jù)的場景。在此結(jié)構(gòu)中，只需求在合適的區(qū)域布置無線網(wǎng)關(guān)，即可完結(jié)傳感器數(shù)據(jù)的搜集和上傳。

■三層網(wǎng)絡(luò)，體系由三類點構(gòu)成：

       無線傳感器節(jié)點，包含無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等；

無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點；

數(shù)據(jù)路由器。

       該結(jié)構(gòu)適用于園區(qū)沒有Wi-Fi局域網(wǎng)掩蓋，也不準(zhǔn)備選用GPRS直接上傳數(shù)據(jù)的場景。在此結(jié)構(gòu)中，需求布置數(shù)據(jù)路由節(jié)點和無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)路由節(jié)點之間以長間隔無線通信方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的交流，在區(qū)域較大，節(jié)點間通信間隔不足時，無線網(wǎng)關(guān)還能夠相互之間進(jìn)行主動數(shù)據(jù)中繼，擴大監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的掩蓋規(guī)模。

（3）傳感信息搜集

       在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等傳感器均支撐低功耗運轉(zhuǎn)，可使用廉價的干電池供電長期作業(yè)。同時，一切的無線傳感器節(jié)點均運轉(zhuǎn)SleepTree低功耗多跳自組網(wǎng)協(xié)議，可為其它節(jié)點供給數(shù)據(jù)的主動中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以擴大監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的掩蓋規(guī)模，增加布置靈敏性。

       SleepTree低功耗多跳自組網(wǎng)協(xié)議是在IEEE802.15.4協(xié)議的基礎(chǔ)上樹立的，無線通信的頻率挑選可所以2.4GHz或780MHz。

       傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過SleepTree協(xié)議傳送到無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點上，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點再經(jīng)過數(shù)據(jù)路由節(jié)點或直接將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)渠道的服務(wù)器上。用戶能夠經(jīng)過有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)拜訪數(shù)據(jù)渠道，實時監(jiān)測大棚現(xiàn)場的傳感器參數(shù)，操控大棚現(xiàn)場的相關(guān)設(shè)備。

四、大棚現(xiàn)場布點

       大棚現(xiàn)場首要擔(dān)任大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的搜集和操控設(shè)備的履行，搜集的數(shù)據(jù)首要包含農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的光照、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、CO2濃度等參數(shù)。

       傳感器的數(shù)據(jù)上傳選用低功耗無線傳輸方法，傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過無線發(fā)送模塊，選用SleepTree協(xié)議將數(shù)據(jù)無線傳送到無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點上，用戶終端和一體化操控器間傳送的操控指令也經(jīng)過無線發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點上，省卻了通訊線纜的布置作業(yè)。中心節(jié)點再經(jīng)過邊際網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、操控指令封裝并發(fā)送到坐落internet上的體系業(yè)務(wù)渠道。用戶能夠經(jīng)過有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)拜訪體系業(yè)務(wù)渠道，實時監(jiān)測大棚現(xiàn)場的傳感器參數(shù)，操控大棚現(xiàn)場的相關(guān)設(shè)備。低功耗無線傳輸方法使得大棚現(xiàn)場內(nèi)各傳感器布置靈敏、擴展便利。

       操控體系首要由一體化操控器、履行設(shè)備和相關(guān)線路組成，經(jīng)過一體化操控器能夠自在操控各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)履行設(shè)備，包含噴水體系和空氣調(diào)理體系等，噴水體系可支撐噴淋、滴灌等多種設(shè)備，空氣調(diào)理體系可支撐卷簾、風(fēng)機等設(shè)備。

       搜集傳輸部分首要將設(shè)備搜集到的數(shù)值傳送到服務(wù)器上，現(xiàn)有大棚設(shè)備支撐Wi-Fi、GPRS、長間隔無線傳輸?shù)榷喾N數(shù)據(jù)傳輸方法，在傳輸協(xié)議上支撐IPv4聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

       業(yè)務(wù)渠道擔(dān)任對用戶供給智能大棚的一切功用展現(xiàn)，首要功用包含環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)空間/時間散布、前史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程操控五個方面。用戶還能夠根據(jù)需求增加視頻設(shè)備完結(jié)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功用。數(shù)據(jù)空間/時間散布將體系搜集到的數(shù)值經(jīng)過直觀的方法向用戶展現(xiàn)時間散布情況（折線圖）和空間散布情況（場圖）、前史數(shù)據(jù)能夠向用戶供給前史一段時間的數(shù)值展現(xiàn)；超閾值告警則允許用戶擬定自定義的數(shù)據(jù)規(guī)模，并將超出規(guī)模的情況反映給用戶。

五、渠道軟件

體系渠道軟件共由以下4個部分組成：

（1）數(shù)據(jù)搜集、存儲服務(wù)軟件

       完結(jié)傳感器數(shù)據(jù)的獲取、解析、分類，最后按預(yù)設(shè)的格局存入數(shù)據(jù)庫。

（2）展現(xiàn)、決議計劃軟件

       圖形化界面，從數(shù)據(jù)庫中讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)，以表格和曲線的方法將傳感器數(shù)據(jù)顯示出來，支撐多種查詢顯示方法。可自定義決議計劃體系操控目標(biāo)及決議計劃算法，與目標(biāo)操控軟件互聯(lián)完結(jié)主動化操控。

（3）遠(yuǎn)程操控軟件

       完結(jié)現(xiàn)場操控目標(biāo)的操作，圖形化操作界面，支撐重定義遠(yuǎn)端開關(guān)稱號等信息，可與決議計劃軟件進(jìn)行對接，完結(jié)主動化操控。

（4）SDK二次開發(fā)包

       經(jīng)過SDK開發(fā)包，用戶能夠完全用自己熟悉的開發(fā)渠道開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)和決議計劃渠道。

       經(jīng)過SDK開發(fā)包，使用戶無需了解本體系的硬件等底層信息的前提下，完結(jié)一套環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用體系的開發(fā)。

我們的SDK供給了：

       ①數(shù)據(jù)搜集、存儲服務(wù)軟件的具體編程接口及闡明

       ②目標(biāo)操控軟件的編程接口及闡明

       ③曲線顯示界面例程

       ④數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)檢索例程

       ⑤設(shè)備目標(biāo)操控例程

       上述4個組成軟件中，數(shù)據(jù)搜集、存儲服務(wù)軟件和目標(biāo)操控軟件是與底層硬件直接聯(lián)系的，用戶無需對該部分軟件進(jìn)行任何的編程開發(fā)，只需求經(jīng)過SDK開發(fā)自己的展現(xiàn)、決議計劃軟件，與我們的數(shù)據(jù)搜集、存儲服務(wù)軟件和目標(biāo)操控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互即可。