一、前言

近年來，農(nóng)業(yè)大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用 。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等環(huán)境因子對作物的生產(chǎn)有很大的影響 。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，目前國內(nèi)可以實現(xiàn)上述環(huán)境因子自動監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見，而引進(jìn)國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價格昂貴，不適合國情 。

針對目前農(nóng)業(yè)大棚發(fā)展的趨勢，提出了一種大棚遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 。根據(jù)大棚監(jiān)控的特殊性，需要傳輸大棚現(xiàn)場參數(shù)給管理者，并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備，同時又要使上級部門可隨時通過互連網(wǎng)或者手機(jī)信息了解區(qū)域大棚的實時狀況 ?；贕PRS的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使這些成為可能 。

二、系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由終端測點來完成對環(huán)境要素的監(jiān)測，監(jiān)測要素包括溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、等環(huán)境參數(shù) 。管理主機(jī)對這些要素的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、轉(zhuǎn)換、傳輸、控制等工作，此結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)向在線軟件平臺傳輸數(shù)據(jù)，在線軟件平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、過濾、存儲、處理、統(tǒng)計分析并提供實時數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備及現(xiàn)場視頻監(jiān)控等任務(wù)，當(dāng)溫濕度超過設(shè)定值的時候，自動開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備 。整個系統(tǒng)可達(dá)到:安全、可靠、準(zhǔn)確、實時、全面、快速、高效的將真實的溫室環(huán)境信息展現(xiàn)在管理人員的面前 。

農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由四大部分：平臺軟件、管理主機(jī)、終端測點、控制系統(tǒng) 。

系統(tǒng)要求可以對溫室環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測，并對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制 。

1、平臺軟件：主要由PC機(jī)和上位機(jī)軟件構(gòu)成，它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、數(shù)據(jù)請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進(jìn)行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警以及通過客戶端軟件方便地訪問實時和歷史數(shù)據(jù) 。

2、管理主機(jī)：將測點的數(shù)據(jù)集中上傳到平臺軟件，也可外接LED顯示屏作為現(xiàn)場顯示，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制 。

3、終端測點：實時將現(xiàn)場的溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、等環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)采集 。

4、根據(jù)終端測點采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)管理主機(jī)處理后做現(xiàn)場控制 。

三、設(shè)備介紹

★管理主機(jī)（系統(tǒng)核心設(shè)備）：

1、具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口，最多可接入32臺485設(shè)備 。

2、具有 1 路 ModBus-RTU 從站接口，可外接用戶自己的上位機(jī) 。

3、帶有 4 路開關(guān)量輸入檢測，可外接門禁等開關(guān)量信號 。

4、帶有 1 路 0~220V 交流電壓輸入檢測，可用于市電斷電報警 。

5、帶有 1 路 0~100V 直流電壓輸入檢測，可用于檢測蓄電池電壓 。

6、帶有 2 路報警繼電器觸點輸出，可拓展到8路繼電器輸出 。

7、可外接 1 路室外 LED 單色顯示屏 。

8、可通過RS485、網(wǎng)口、GPRS任意一種方式上傳到軟件平臺或者云平臺 。

9、可自動識別 RS485 接口從設(shè)備是否工作正常 。

10、強大的脫機(jī)短信報警功能，報警內(nèi)容可自定義 。

★終端測點（空氣溫濕度變送器）：

該產(chǎn)品為壁掛高防護(hù)等級外殼，防護(hù)等級 IP65，防雨雪且透氣性好 。電路采用美國進(jìn) 口工業(yè)級微處理器芯片、進(jìn)口高精度溫度傳感器，確保產(chǎn)品優(yōu)異的可靠性、高精度和互換性 。 本產(chǎn)品采用顆粒燒結(jié)探頭護(hù)套，探頭與殼體直接相連外觀美觀大方 。輸出信號類型分為 RS485，最遠(yuǎn)可通信 2000 米，標(biāo)準(zhǔn)的 modbus 協(xié)議，支持二次開發(fā) 。

采用瑞士進(jìn)口的測量單元，測量精準(zhǔn) 。采用專用的 485 電路，通信穩(wěn)定 。10~30V 寬電 壓范圍供電，規(guī)格齊全，安裝方便 。

設(shè)備參數(shù)詳見下表：

★終端測點（土壤溫濕度變送器）

適用于土壤溫度以及水分的測量，經(jīng)與德國原裝高精度傳感器比較和土壤實際烘干稱重法標(biāo)定，精度高，響應(yīng)快，輸出穩(wěn)定。受土壤含鹽量影響較小，適用于各種土質(zhì)?？砷L期埋入土壤中，耐長期電解，耐腐蝕，抽真空灌封，完全防水 。

廣泛適用于科學(xué)實驗、節(jié)水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、污水處理、糧食倉儲及各種顆粒物含水量和溫度的測量 。

設(shè)備參數(shù)如下：

測量參數(shù)及硬件參數(shù)：

供電電源：5~24V DC                               功率：0.4W             

溫度測量范圍：-40℃~80℃          水分測量范圍：0~100%            溫度精度：±0.5℃                  存儲環(huán)境：-40℃~80℃

輸出信號：485

水分精度：±3%（測量結(jié)凍冰土層時，水分值會偏低不準(zhǔn)確，需要用戶補償）

物理參數(shù)：

探針長度：70mm                                                 探針直徑：3mm

探針材料：304不銹鋼                                          密封材料：環(huán)氧樹脂（黑色阻燃）

電纜長度：標(biāo)配兩米（RVV 4*0.3）                     防護(hù)等級：IP68

★終端測點（光照度變送器）

該變送器是一款光精度感光變送器，輸出數(shù)值計量單位為 Lux,設(shè)備采用壁掛防水外殼， 壁掛式安裝，防護(hù)等級高 。485 通信，標(biāo)準(zhǔn) ModBus-RTU 通信協(xié)議，通信地址及波特率可設(shè) 置，最遠(yuǎn)通信距離 2000 米，產(chǎn)品供電為 10-30V 寬電壓供電，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚、花卉 培養(yǎng)溫室、農(nóng)業(yè)大田、電子設(shè)備生產(chǎn)線等需要光照度監(jiān)測的場合 。

設(shè)備參數(shù)詳見下表：

★終端測點（二氧化碳濃度變送器）

該變送器采用新型紅外檢定技術(shù)進(jìn)行CO2濃度測量，反應(yīng)迅速靈敏，避免了傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的壽命及長時間漂移問題，廣泛適用于農(nóng)業(yè)大棚，花卉培養(yǎng)、食用菌種植等需要CO2及溫濕度監(jiān)測的場合 。485通信，標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU通信協(xié)議，通信地址及波特率可設(shè)置，最遠(yuǎn)通信距離2000米 。設(shè)備10-30V寬壓供電，外殼防護(hù)等級高，能適應(yīng)現(xiàn)場各種惡劣條件 。

■新型紅外檢定技術(shù)進(jìn)行CO2濃度測量，準(zhǔn)確度高，漂移小，壽命長 。

■測量范圍寬，默認(rèn)0-5000ppm，自帶溫度補償，受溫度影響小 。

■485通信，標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU通信協(xié)議，通信地址及波特率可設(shè)置，最遠(yuǎn)通信距離2000米 。

■產(chǎn)品采用壁掛式防水殼，安裝方便，防護(hù)等級高 。

設(shè)備具體參數(shù)如下：

供電電源：10~30V DC                           平均電流：<85mA

CO2測量范圍：0~5000ppm         CO2精度：±(40ppm+ 3%F·S) (25℃)

溫度測量范圍：-40℃~80℃                        溫度精度：±0.5℃

濕度測量范圍：0~100%RH                        濕度精度：±3%RH

工作溫度：-40℃~+60℃             工作濕度：0%RH~80%RH

穩(wěn)定性：<2%F·S                                  非線性：<1%F·S

數(shù)據(jù)更新時間：2s                                      預(yù)熱時間：2min(可用)、10min(最大精度)

溫度影響：自帶溫度補償              輸出信號：485

注意：溫室環(huán)境CO2濃度的量程一定要采用:0~5000ppm或者0~10000ppm。

白天植物進(jìn)行光合作用，溫室CO2濃度極低， 400~5000ppm的不適用。

★終端測點（集成百葉箱）

該一體式百葉箱可廣泛適用于環(huán)境檢測，集CO2濃度、溫濕度、光照于一體，安裝在百葉盒內(nèi)，設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS-RTU 通信協(xié)議，RS485 信 號輸出，通信距離最大可達(dá) 2000 米（實測）。該變送器廣泛適用于需要測量環(huán)境溫濕度、 噪聲、空氣質(zhì)量、大氣壓力光照等各種場合，安全可靠，外觀美觀，安裝方便，經(jīng)久耐用 。

設(shè)備詳細(xì)參數(shù)見下表：

★控制系統(tǒng)（工業(yè)485控制模塊）

M88工控模塊采用485接口、標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU協(xié)議，實現(xiàn)通過數(shù)據(jù)指令讀取8路輸入 通道狀態(tài)、控制8路輸出通道狀態(tài)的功能 。模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的35mm卡規(guī)安裝，使用方便 。廣 泛應(yīng)用于：家居智能開關(guān)控制、酒店智能開關(guān)、賓館智能電器控制、商場智能開關(guān)、公司廠 房智能開關(guān)、網(wǎng)吧定時管理、卡拉OK計時控制、物聯(lián)網(wǎng)、工控設(shè)備、測試設(shè)備電源控制、 路燈管理、智能管理，集中電源管理等 。

■8個輸入點可匹配任何形式的開關(guān)量（有源、無源)，是否隔離可選 。

■8個輸出點可通過指令整體同步控制或獨立單點控制 。

■標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議，方便二次開發(fā) 。

設(shè)備詳細(xì)參數(shù)如下：

供電電源：10~30V DC，帶電源反接保護(hù)

電流消耗：<35mA+繼電器功耗

繼電器輸出：常開觸點

通訊接口：RS485 型，通訊接口采用防雷和抗干擾設(shè)計

工作環(huán)境溫度：-10~50℃

工作環(huán)境濕度：≤85%RH

存儲環(huán)境溫度：-30~60℃

四、設(shè)備接線

485 總線為普通的 RVV4*0.5  的線纜， 一根定為電源正， 一根為電源負(fù)，一根為 485A , 一根為 485B 。山東仁科 RS485 的設(shè)備除土壤溫度水分變送器之外所有設(shè)備出廠線序默認(rèn)為“ 棕正黑負(fù)黃 A 藍(lán) 藍(lán) B ”( 注意：土壤溫度水分變送器線序為“棕正藍(lán)負(fù)黑A灰B”），485總線長度可達(dá)2000米，485總線要求測點到總線的要求要小于1M 。

五、平臺軟件

★平臺軟件（RS-RJ-K 軟件）

軟件概述：

RS-RJ-K 是本公司推出的一款環(huán)境溫濕度監(jiān)控平臺軟件，具有數(shù)據(jù)采集、記錄、報警的功能，可支持平面圖數(shù)據(jù)展示，方便整體監(jiān)控 。 若接入本公司短信貓，可以進(jìn)行短信報警 。本軟件平臺支持電腦、手機(jī)、平板等終端通 過網(wǎng)頁查看溫濕度數(shù)據(jù)、下載 Excel 電子表格數(shù)據(jù)供打印，是溫濕度監(jiān)控行業(yè)廣泛應(yīng)用的環(huán) 境監(jiān)控軟件平臺 。

軟件功能特點： 

1、數(shù)據(jù)采集，實時曲線展示，列表展示、多地圖顯示 。 

2、通過 RS485 接口可接入本公司任意型號的485型設(shè)備 。 

3、可接入本公司以太網(wǎng)型集中器、WIFI 集中器、GPRS 集中器等環(huán)境數(shù)據(jù)采集器 。 ?

4、數(shù)據(jù)越限圖形報警，語音報警內(nèi)容可更改 。 ?

5、歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)記錄、查詢 。 ?

6、配本公司短信貓，可實現(xiàn)短信報警支持同時給多人發(fā)告警短信，短信號碼無限制 。 

7、郵件報警，支持給多個郵箱發(fā)告警郵件，郵箱個數(shù)無限制 。 

8、支持導(dǎo)入地形圖，停止?fàn)顟B(tài)下測點在平面圖上任意拖放，地形圖和設(shè)備可以任意縮放并9、且能保存當(dāng)前圖片尺寸 。 

10、可通過 485 導(dǎo)入設(shè)備離線存儲的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)通信斷開恢復(fù)后的數(shù)據(jù)續(xù)傳 。 

11、支持 web 方式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分權(quán)限查看、 數(shù)據(jù)下載等 。 

12、可支持 Access 數(shù)據(jù)庫、Sql Server 數(shù)據(jù)庫及 MySql 數(shù)據(jù)庫 。

★平臺軟件（www.0531yun.cn 云平臺）

連接：http://www.0531yun.cn/wsjc/login（測試賬號和密碼都是：zsyccs） 用戶不需要自備服務(wù)器及公網(wǎng) IP，只需要氣象監(jiān)測主機(jī)插入一張手機(jī)卡，即可將數(shù)據(jù)通過 GPRS 方式上傳至部署在阿里云服務(wù)器的環(huán)境監(jiān)控云平臺，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示、實時曲線查看、歷史曲線查看、數(shù)據(jù)記錄、超限報警、短信報警、郵件報警、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、分權(quán)限管理、遠(yuǎn)程 web 訪問等功能，支持設(shè)備名稱、單位、轉(zhuǎn)換函數(shù)的自定義，提供免費的安卓及蘋果 APP 供用戶使用，可實現(xiàn)對水庫液位雨量環(huán)境的 24 小時不間斷的監(jiān)測 。

★平臺軟件（手機(jī)APP）

安裝效果