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智能农业环境监控系统解决方案.docx
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智能农业环境监控系统解决方案
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智能农业环境监控系统解决方案
一、环境对作物生长的影响
植物只有在一定的环境范围内才能够生长。环境对生长的影响是 综合的,它既可以通
过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程,也可以通 过影响有机物的合成和运输等代谢过程来
影响植物的生长,还可以直 接影响土温、气温,通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的
生长。
1、温度和湿度:作物的生长与温度和湿度有密切关系,塑料大棚的 控制参数中,温度与
湿度检测、控制是主要参数之一。
2、土壤干燥度:作物生长需要水份,在设施农业中如何灌水,做到 既不影响作物生长又
不浪费水资源是至关重要的问题。
3、CO2:农作物生长发育离不开光合作用,而光合作用又与 CO 2 有 关,所以控制 CO
2 的浓度,有利于作物的生长发育。
4、光照度:采用光传感器来检测和控制光照强度,使作物可以得到均匀一致的光照。
5、土壤养分:土壤养分依赖于施肥,合理施肥不仅可以提高作物产 量,而且可以避免过
量施肥而造成不必要的损失。
相关资料表明,在可自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照
的温室中 ,每平方米温室一季可产番茄 30kg~50kg,黄瓜 40kg,相当于露地栽培产量
10 倍以上。其他各类作物在这种环境下的产量也将得到明显的提升。
二、系统概述
温室的农作物及花卉等在培养等过程中会受到很多因素的影响,如温室的温度,湿度
土壤温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数,因此在温室农业的培育过程
中对环境参数的控制显得格外重要。目前,针对大多数农业温室大棚环境的监控被动、落
后,信息化和智能化水平不高,并且存在诸多问题和不安全因素,如:
1、采用人工测量、记录的方式,不能够 24 小时实时、动态监控。
2、不稳定、误差大、容易受干扰。
3、采用人工监控,时效性很差,特别是针对名贵农业,其对环境变化敏感,一旦环
境发生改变而未及时采取措施,将可能造成极大的经济损失。
三、系统性能
1、更高的精度
2、更高的稳定性
3、更透彻的感知
4、更智能化的自动控制
5、更全面的互联互通
6、更方便的安装与施工
7、更加人性化的界面设计
8、更方便的维护
四、系统建设目标
1、环境自动监测,提升管理效率
2、环境自动控制,显著提高产量和品质
3、运行成本低,维护量少
4、减少施肥、浇水用量,节约能源支出
五、系统原理
系统 24 小时自动采集当前环境信息,并采用主动方式发送采集到的数据,数据经无
线传感网络传递至中心控制平台。通过这种以数据位中心的网络,管理人员可以随时查询
各温室大棚以及大棚内各个节点当前环境信息,具有高度的实时性和精确度。标签发射信
号时间间隔可根据用户实际要求调节,整个过程无需人为干预。
系统中心监控平台对采集标签采集的数据进行分析与处理,通过事先设定的阀值范围,
系统可以自动启动与调节风机、卷帘机、空调、光照、灌溉等设备,为农作物提供一个最
适宜的生长环境。
六、系统组成
该系统包括:传感终端、通信终端、无线传感网、和应用软件平台。
1、传感终端
无线空气温湿度传感器、无线光照传感器、无线土壤温湿度传感器、无线 CO2 传感
器、无线基站(传输中继 Relay)、通过无线基站将采集数据传输至监控中心,以指导生
产。
2、通信终端及传感网络建设
温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成:温室大棚内部感知节点间的自组
织网络建设;温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感
器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网
络在中继节点汇聚后,将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控
中心对各温室大棚环境信息的监控。
3、控制终端
温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成,通过
GPRS 模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度
及二氧化碳浓度等参数,对环境调节设备进行控制,包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水
泵、顶部通风、电磁阀等设备。
4、应用软件平台
通过应用软件平台可将土壤信息感知设备、空气环境监测感知设备、外部气象感知设
备、视频信息感知设备等各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘,通过中央
控制软件的智能决策,形成有效指令,通过声光电报警指导管理人员或者直接控制执行机
构的方式调节设施内的小气候环境,为作物生长提供优良的生长环境。
(1)实时检测
(2)仪器设定与报警
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