通過(guò)星云天啟IOTACS農(nóng)業(yè)大棚溫室智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)的建設(shè)， 能極大地提高農(nóng)業(yè)大棚的管理水平, 并通過(guò)大棚內(nèi)溫濕度傳感器，已獲得足夠的作物生長(zhǎng)的氣候控制設(shè)定值，本文針對(duì)溫室作物生長(zhǎng)的問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集大棚內(nèi)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(jī)、排氣扇、水泵、通風(fēng)口等設(shè)備對(duì)大棚進(jìn)行遠(yuǎn)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(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制大棚內(nèi)溫控設(shè)備運(yùn)行，節(jié)約人力物力，科學(xué)有效管理，充分利用光照及水分利用效率，提高果實(shí)品質(zhì)，達(dá)到利潤(rùn)最大化，為用戶(hù)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。
IOTACS物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)主機(jī)控制箱
一、IOTACS系統(tǒng)架構(gòu)組成
（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成
根據(jù)工藝運(yùn)行的需求，我們做如下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：IOTACS主機(jī)通過(guò)2路RS485接口、16路12位A/D采集接口、12路開(kāi)關(guān)量輸出接口采集與控制大棚內(nèi)電機(jī)、傳感器、繼電器等設(shè)備。主機(jī)自帶七寸觸摸屏可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)觸摸控制。每一個(gè)大棚配一臺(tái)主機(jī)為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。最終通過(guò)IOTACS主機(jī)GPRS模塊將各個(gè)大棚采集的數(shù)據(jù)都匯集到監(jiān)控中心。
整個(gè)系統(tǒng)可承載的數(shù)據(jù)分成如下的幾個(gè)部分：
1：大棚內(nèi)電機(jī)控制數(shù)據(jù)
2：大棚內(nèi)傳感器采集數(shù)據(jù)
3：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS總線通訊
4：監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)
（2）組網(wǎng)特點(diǎn)
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是開(kāi)放的控制系統(tǒng)，除了具有良好的網(wǎng)絡(luò)通訊能力外，還具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)外通訊接口，以后可以任意擴(kuò)展控制系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即大棚現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)觸摸屏控制平臺(tái)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)兩種，首先通過(guò)主機(jī)現(xiàn)場(chǎng)采集大棚內(nèi)各種傳感器數(shù)值，可實(shí)時(shí)在主機(jī)上顯示。同時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)主機(jī)內(nèi)置GPRS模塊可將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)，用戶(hù)也可在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看操控。將過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行操作監(jiān)視數(shù)據(jù)信息同非實(shí)時(shí)信息及共享資源信息分開(kāi)，分別使用不同的網(wǎng)絡(luò)。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負(fù)荷。
以現(xiàn)場(chǎng)控制為最優(yōu)原則，其次是監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制
IOTACS物聯(lián)網(wǎng)采集通訊架構(gòu)圖
二、IOTACS物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚溫室智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)
（1）控制系統(tǒng)概述
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要途徑，已經(jīng)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，而設(shè)施農(nóng)業(yè)中問(wèn)世工程的建設(shè)與發(fā)展是都市型發(fā)展的重要組成部分，是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段。希望通過(guò)改變植物生長(zhǎng)的自然環(huán)境、．創(chuàng)造適合植物最佳的生長(zhǎng)條件，避免外界惡劣的氣候，達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、防治病蟲(chóng)害等目的。
遠(yuǎn)程大棚監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于家庭、倉(cāng)庫(kù)(廠房、花棚和塑料薄膜大棚)內(nèi)環(huán)境溫濕度監(jiān)控及控制的全自動(dòng)遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它通過(guò)控制換氣扇、排風(fēng)口、卷簾機(jī)等對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)通過(guò)控制加濕機(jī)及除濕機(jī)的工作自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境的相對(duì)濕度，使環(huán)境的溫度和濕度達(dá)到適宜的范圍。
（2）大棚環(huán)境特點(diǎn)與調(diào)控
大棚因有塑料薄膜覆蓋，形成了相對(duì)封閉與露地不同的特殊小氣候。進(jìn)行蔬菜大棚栽培，必須掌握大棚內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)，并采取相應(yīng)的調(diào)控措施，滿(mǎn)足蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的條件，從而獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
大棚內(nèi)環(huán)境條件：
1、棚內(nèi)光照
2、棚內(nèi)空氣溫度：
3、棚內(nèi)空氣濕度
4、棚內(nèi)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(yuǎn)程控制流程
本方案使用星云天啟IOTACS物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)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(guò)目前的GPRS網(wǎng)絡(luò)建造一個(gè)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(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照、二氧化碳濃度、通風(fēng)、卷簾升降、滴灌控制等參數(shù)，通過(guò)星云天啟大數(shù)據(jù)云計(jì)算軟件輸出幫助種植者作全面細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的通訊協(xié)議傳遞給上位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示區(qū)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集。并采取可靠的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的設(shè)備的操作和相關(guān)數(shù)據(jù)的報(bào)警提示等。以及根據(jù)目前國(guó)家提倡的環(huán)保節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)大棚都有相關(guān)的能源的計(jì)量裝置，方便了客戶(hù)對(duì)自己所用資源的調(diào)配和對(duì)運(yùn)行參數(shù)的維護(hù)。
（4）控制系統(tǒng)的原理
溫室環(huán)境包括非常廣泛的內(nèi)容，但通常所說(shuō)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(jì)算機(jī)通過(guò)各種傳感器接收各類(lèi)環(huán)境因素信息，通過(guò)邏輯運(yùn)算和判斷控制相應(yīng)溫室設(shè)備運(yùn)作以調(diào)節(jié)溫室環(huán)境。主機(jī)可搭配繼電器遠(yuǎn)程控制或現(xiàn)場(chǎng)控制大棚內(nèi)各種電機(jī)的啟停。輸出和打印設(shè)備可幫助種植者作全面細(xì)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(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)
2．卷簾控制系統(tǒng)
3．滴灌控制系統(tǒng)
4．室內(nèi)溫度濕度控制系統(tǒng)
5．室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)
三、IOTACS物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚遠(yuǎn)程監(jiān)控中心控制系統(tǒng)
（1）系統(tǒng)的原理特點(diǎn)
溫室測(cè)控自動(dòng)化注重于節(jié)省勞動(dòng)力，提高溫室生產(chǎn)的效率和技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的測(cè)量記錄和卷簾、滴灌等設(shè)備的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的有機(jī)結(jié)合。從而大幅度提高溫室生產(chǎn)的技術(shù)水平，協(xié)助推進(jìn)設(shè)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(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和報(bào)表等邏輯的輸出，操作員站進(jìn)行控制回路的建立、修改局部控制器中的內(nèi)部策略的參數(shù) , 設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和報(bào)表供操作員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制回路、測(cè)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄、報(bào)表打印和報(bào)警打��；通過(guò)以太網(wǎng)通信完成與現(xiàn)場(chǎng)控制層的局部控制器進(jìn)行通信。
（3）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)
我們將根據(jù)要求使用星云天啟工控軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可在手機(jī)、平板、電腦等移動(dòng)用戶(hù)端設(shè)備登錄，用戶(hù)可隨時(shí)隨地登錄產(chǎn)看管理，并可設(shè)置超級(jí)管理員、普通管理員等多個(gè)權(quán)限賬號(hào)，每個(gè)權(quán)限的用戶(hù)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(shí)運(yùn)用模糊算法可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)，例如設(shè)置溫度超標(biāo)會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警窗口提示，并自動(dòng)運(yùn)行相應(yīng)的設(shè)備。開(kāi)發(fā)人員可以在開(kāi)發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)連接的定義、數(shù)據(jù)庫(kù)的配置等。系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況生成各種復(fù)雜生動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示畫(huà)面，可以逼真的反映現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
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四、配套產(chǎn)品詳細(xì)參數(shù)
1、大棚內(nèi)壁掛式溫濕度傳感器
[溫濕度傳感器簡(jiǎn)介]
星云天啟采用數(shù)字溫濕度傳感器，標(biāo)準(zhǔn)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(jié)合的濾波方法，使外界對(duì)采樣的干擾盡可能降到最低，全量程精度高、穩(wěn)定性能強(qiáng)、一致性好、響應(yīng)速度快。J通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS-232或485串行接口可與計(jì)算機(jī)組成多點(diǎn)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。
[濕度傳感器適用場(chǎng)合]
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、辦公室、超市、檔案室、生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房、工地等測(cè)量的場(chǎng)合。
變送器輸出，標(biāo)準(zhǔn)RS-232或485通信接口，可以直接配接計(jì)算機(jī)。
[溫濕度傳感器技術(shù)參數(shù)]
[傳感器類(lèi)型] 進(jìn)口數(shù)字溫濕度敏感元件
[工作電源] 帶變送輸出功能時(shí)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(shí)需注明溫度范圍，出廠默認(rèn)為-40～80℃）
[濕度變送器] 范圍：0-100%RH
[變送器準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議
[變送器結(jié)構(gòu)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(wú)結(jié)露
2、大棚內(nèi)光照傳感器
【照度變送器產(chǎn)品簡(jiǎn)介】
星云天啟照度變送器采用具有較高靈敏度的感光探測(cè)器，配合高精度線性放大電路，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密檢測(cè)、生產(chǎn)的具有多種測(cè)量范圍和信號(hào)輸出類(lèi)型的實(shí)用型產(chǎn)品。變送器外殼采用壁掛安裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)精致、外形美觀，是一款應(yīng)用范圍廣泛、性?xún)r(jià)比極高的光照度測(cè)量產(chǎn)品。
【照度變送器應(yīng)用場(chǎng)合】
農(nóng)業(yè)大棚、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、辦公室、超市、檔案室、生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房、工地等測(cè)量的場(chǎng)合。標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓或電流變送器輸出，標(biāo)準(zhǔn)RS-232或485通信接口，可以直接配接計(jì)算機(jī)。
【照度變送器技術(shù)參數(shù)】
【產(chǎn)品名稱(chēng)】 照度變送器
【工作電壓】 12VDC 或24VDC
【測(cè)量范圍】 0-100000Lux 或指定
【廁靈精度】 ±3%
【輸出信號(hào)】 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(shuō)明：
對(duì)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(shí)SGND
藍(lán)線：RS485B-/RS232RXD 黃線：RS485A+/RS232TXD
對(duì)于模擬信號(hào)輸出功能的產(chǎn)品：
紅線：電源+； 綠線：電源-/模擬信號(hào)公共-
黃線：模擬信號(hào)輸出+
對(duì)于模擬信號(hào)輸出和通訊接口同時(shí)具有的產(chǎn)品：
紅線：電源+； 黑線：電源-/RS232通訊時(shí)SGND
藍(lán)線：RS485A+/RS232TXD 黃線：模擬信號(hào)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(jiǎn)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(zhǔn)確度高和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)用場(chǎng)合：
溫度變送器廣泛應(yīng)用在工業(yè)溫度測(cè)量、暖通空調(diào)、檔案室、生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房、通風(fēng)管道、樓宇自控、工地等測(cè)量場(chǎng)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(chǎng)所，對(duì)于極低溫度如-40℃，采用軍工級(jí)元件，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。
【防水型溫度變送器技術(shù)參數(shù)】
傳感器類(lèi)型 溫度
傳感器類(lèi)型 進(jìn)口溫度敏感元件
工作電源、輸出信號(hào)
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(hào)輸出通訊協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu協(xié)議
準(zhǔn)確度 ≤±0.5℃@0-50℃
通訊輸出 RS232口 RS485口
結(jié)構(gòu)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(jiǎn)介】土壤水分傳感器是根據(jù)射頻電容原理來(lái)測(cè)量土壤水份體積百分比的一種新型傳感器。它具有測(cè)量體積小巧、攜帶方便、響應(yīng)速度快、精度高，工作穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。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(zhì)，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(cè)量土壤水分含量既經(jīng)經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的產(chǎn)品。
【土壤水分傳感器特點(diǎn)】土壤水分傳感器可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境、林業(yè)、水利、科研等需要測(cè)量土壤水分的領(lǐng)域。
【土壤水分傳感器技術(shù)參數(shù)】
測(cè)量參數(shù) 土壤水分體積百分含量（W％）
測(cè)理原理 射頻電容原理
工作電壓 5VDC 12-24VDC
輸出信號(hào) 0-2VDC 三線制4-20mA
測(cè)量范圍 0-100%
測(cè)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(zhǎng)度為50mm
密封材料 環(huán)氧樹(shù)脂
信號(hào)線長(zhǎng)度 標(biāo)配1米
5、二氧化碳變送器
【二氧化碳變送器產(chǎn)品簡(jiǎn)介】
用于檢測(cè)和控制環(huán)境空氣中CO2濃度。
【二氧化碳變送器產(chǎn)品特點(diǎn)】
●高性能NDIR數(shù)字式傳感器及電路，精確測(cè)量和溫度補(bǔ)償
● 良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性，響應(yīng)速度快
● 傳感器大于15年壽命，免維護(hù)
● 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(shí)現(xiàn)報(bào)警或控制功能
【二氧化碳變送器適用場(chǎng)合】
適用于住宅、商場(chǎng)、賓館以及倉(cāng)庫(kù)等室內(nèi)環(huán)境的二氧化碳監(jiān)測(cè)。
【二氧化碳變送器技術(shù)參數(shù)】
傳感器 NDIR傳感器，帶ABC自校驗(yàn)功能
測(cè)量原理 主動(dòng)氣體擴(kuò)散
精 度 1、 75ppm或10%讀數(shù)，取大值 2、 30ppm+5%讀數(shù)
響應(yīng)時(shí)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(fù) 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(wú)結(jié)露)
儲(chǔ)運(yùn)溫度 -20~80℃
外殼材料 防火ABS
五、系統(tǒng)拓?fù)鋱D
English/英文