基于物联网的设施农业温室远程监控系统研究
发布时间：2021-11-19 17:00
针对我国设施农业的智能化、信息化水平不高的背景,设计一套基于物联网技术的农业温室远程监控系统。环境信息采集模块通过传感器模块采集温室内的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度和二氧化碳浓度,利用485通讯协议组网并通过物联网网关和4G DTU模块实现数据传输;HMI微控器根据PLC的通讯协议控制灌溉设备、电动卷帘机、风机和补光灯的运行;利用Web端友好的系统界面实现温室的远程监控。应用表明,该系统运行稳定可靠,能够实现温室的远程监控和智能化管理,有效提高了温室科学化管理水平。
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
系统界面
基于物联网的温室远程监控系统由感知层、传输层和应用层组成[12],如图1所示。感知层主要用于获取所需监测和控制的各类温室数据,作为物联网决策的原始依据。该层通过不同种类的传感器,监测温室内外的空气温湿度、土壤温湿度和二氧化碳浓度等环境参数以及摄像机等数据,而灌溉设备、电动卷帘机和补光灯等执行机构的开启和关闭用于对上述环境参数进行调节。传输层采用4G DTU通讯模块,主要负责温室环境数据的传输与同步,实现用户对感知层数据的获取和控制命令的下发。应用层提供温室现场数据实时监测和远程监控系统的核心服务,并可通过Web端友好的可视化界面,实时显示温室环境监控状态和对温室设备进行远程在线控制。同时,本层可实现多种形式历史数据的查询和导出功能,供用户对历史数据进行研究分析等。2 系统硬件设计
环境信息采集模块主要由传感器模块、通信模块和电源模块组成[13],如图2所示。该模块通过485接口,利用单片机采集传感器数据。温室内对农作物长势影响显著的环境参数主要有温度、湿度、光照、气体环境和土壤环境等[14]。该系统采集的环境因子有6个参数,分别是空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度和二氧化碳浓度。考虑到性价比,该系统选用国产传感器,具体技术参数如表1所示。通过环境信息采集模块实现以上环境信息的实地采集,并通过4G DTU通信模块将数据上传至服务器监控平台。表1 传感器技术参数Tab. 1 Technical parameters of sensor 传感器类型 测量参数 测量量程 测量精度 空气温湿度传感器ST-ATH 空气温度 -40 ℃～+120 ℃ ±0.2 ℃(25 ℃) 空气湿度 0～100%RH ±3%RH(10%～90%) 光照强度传感器ST-GZA 光照强度 0～200 kLux ±3% 土壤温湿度传感器SWR-100W 土壤温度 -30 ℃～+70 ℃ ±0.3 ℃ 土壤湿度 0～100% ±2%[0～50%(m3/m3)] 二氧化碳浓度传感器ST-CO2 CO2浓度 0～2 000 ppm ±3% (25 ℃)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的茨园环境监测系统设计[J]. 朱丹,张学俭,李锋,马菁. 宁夏农林科技. 2019(01)
[2]基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,齐志明,王新坤,蔡彬,郑珍. 农业工程学报. 2018(23)
[3]基于模糊控制的西瓜温室远程监控系统的研究[J]. 杨宝朔,漆昌桂,樊一尘,黄伟军. 中国农机化学报. 2017(08)
[4]基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法[J]. 廖建尚. 农业工程学报. 2016(11)
[5]基于物联网的日光温室智能监控系统设计与实现[J]. 韩毅,许春雨,宋建成,施苗苗. 北方园艺. 2016(09)
[6]基于物联网技术的农业大棚环境监控系统设计[J]. 张开生,田开元,吕明,吕超. 西安科技大学学报. 2015(06)
[7]基于网络的多温室自动控制及信息发布系统设计[J]. 王志国,王伟,齐铁,关闯. 北方园艺. 2015(18)
[8]农业物联网与传感仪器研究进展[J]. 何勇,聂鹏程,刘飞. 农业机械学报. 2013(10)
[9]基于物联网的水产养殖智能化监控系统[J]. 颜波,石平. 农业机械学报. 2014(01)
[10]基于物联网的农业生产过程智能控制系统研究[J]. 柳平增,毕树生,薛新宇,邓振民,臧官胜,高钰舒. 计算机测量与控制. 2011(09)
本文编号：3505474
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
系统界面
基于物联网的温室远程监控系统由感知层、传输层和应用层组成[12],如图1所示。感知层主要用于获取所需监测和控制的各类温室数据,作为物联网决策的原始依据。该层通过不同种类的传感器,监测温室内外的空气温湿度、土壤温湿度和二氧化碳浓度等环境参数以及摄像机等数据,而灌溉设备、电动卷帘机和补光灯等执行机构的开启和关闭用于对上述环境参数进行调节。传输层采用4G DTU通讯模块,主要负责温室环境数据的传输与同步,实现用户对感知层数据的获取和控制命令的下发。应用层提供温室现场数据实时监测和远程监控系统的核心服务,并可通过Web端友好的可视化界面,实时显示温室环境监控状态和对温室设备进行远程在线控制。同时,本层可实现多种形式历史数据的查询和导出功能,供用户对历史数据进行研究分析等。2 系统硬件设计
环境信息采集模块主要由传感器模块、通信模块和电源模块组成[13],如图2所示。该模块通过485接口,利用单片机采集传感器数据。温室内对农作物长势影响显著的环境参数主要有温度、湿度、光照、气体环境和土壤环境等[14]。该系统采集的环境因子有6个参数,分别是空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度和二氧化碳浓度。考虑到性价比,该系统选用国产传感器,具体技术参数如表1所示。通过环境信息采集模块实现以上环境信息的实地采集,并通过4G DTU通信模块将数据上传至服务器监控平台。表1 传感器技术参数Tab. 1 Technical parameters of sensor 传感器类型 测量参数 测量量程 测量精度 空气温湿度传感器ST-ATH 空气温度 -40 ℃～+120 ℃ ±0.2 ℃(25 ℃) 空气湿度 0～100%RH ±3%RH(10%～90%) 光照强度传感器ST-GZA 光照强度 0～200 kLux ±3% 土壤温湿度传感器SWR-100W 土壤温度 -30 ℃～+70 ℃ ±0.3 ℃ 土壤湿度 0～100% ±2%[0～50%(m3/m3)] 二氧化碳浓度传感器ST-CO2 CO2浓度 0～2 000 ppm ±3% (25 ℃)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的茨园环境监测系统设计[J]. 朱丹,张学俭,李锋,马菁. 宁夏农林科技. 2019(01)
[2]基于ET和水量平衡的日光温室实时精准灌溉决策及控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,齐志明,王新坤,蔡彬,郑珍. 农业工程学报. 2018(23)
[3]基于模糊控制的西瓜温室远程监控系统的研究[J]. 杨宝朔,漆昌桂,樊一尘,黄伟军. 中国农机化学报. 2017(08)
[4]基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法[J]. 廖建尚. 农业工程学报. 2016(11)
[5]基于物联网的日光温室智能监控系统设计与实现[J]. 韩毅,许春雨,宋建成,施苗苗. 北方园艺. 2016(09)
[6]基于物联网技术的农业大棚环境监控系统设计[J]. 张开生,田开元,吕明,吕超. 西安科技大学学报. 2015(06)
[7]基于网络的多温室自动控制及信息发布系统设计[J]. 王志国,王伟,齐铁,关闯. 北方园艺. 2015(18)
[8]农业物联网与传感仪器研究进展[J]. 何勇,聂鹏程,刘飞. 农业机械学报. 2013(10)
[9]基于物联网的水产养殖智能化监控系统[J]. 颜波,石平. 农业机械学报. 2014(01)
[10]基于物联网的农业生产过程智能控制系统研究[J]. 柳平增,毕树生,薛新宇,邓振民,臧官胜,高钰舒. 计算机测量与控制. 2011(09)
本文编号：3505474
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