物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，推動(dòng)了傳統(tǒng)的溫室大棚向著智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步解放了生產(chǎn)力，增加了農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
我司設(shè)計(jì)的多目標(biāo)溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用RS485遠(yuǎn)距離通訊與多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，各控制單元獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換任務(wù)，通過(guò)環(huán)境監(jiān)控主機(jī)RS-XZJ-100-Y與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)www.0531yun.cn進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)溫室大棚同時(shí)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控。
多目標(biāo)溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖
一、系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)由各種傳感器（溫濕度傳感器，土壤溫濕度電導(dǎo)率三合一傳感器，光照變送器，氧氣等多種氣體變送器）、環(huán)境監(jiān)控主機(jī)、環(huán)境監(jiān)控軟件云平臺(tái)組成，可控制多棟溫室大棚。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)RS485總線連接，1條485總線最長(zhǎng)可達(dá)2000m,1條總線可連接32個(gè)傳感器設(shè)備。
采集數(shù)據(jù)主要由傳感器、變送器、環(huán)境監(jiān)控主機(jī)、計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備組成，是整個(gè)控制與管理系統(tǒng)的核心部分。
被檢測(cè)的物理量（溫室大棚內(nèi)的空氣溫濕度、光照、土壤墑情狀況、氧氣、二氧化碳?xì)怏w濃度）經(jīng)傳感器或變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的485信號(hào)，經(jīng)環(huán)境監(jiān)控主機(jī)將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)GPRS/4G的通訊方式將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)軟件。軟件根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)及用戶給定的預(yù)定義參數(shù)與控制算法，生成控制決策，發(fā)出控制指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。
1、監(jiān)測(cè)終端：
探頭型溫濕度變送器RS-WS-N01：內(nèi)置進(jìn)口工業(yè)級(jí)微處理器芯片和高精度溫度傳感器，監(jiān)測(cè)精度高，產(chǎn)品具有優(yōu)異的可靠性；配置專用的EMC抗干擾器件，能夠經(jīng)受住使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的強(qiáng)電磁干擾，使用范圍寬，電源防接反保護(hù)功能，正負(fù)極接反不會(huì)燒壞設(shè)備。
土壤溫濕度電導(dǎo)率三合一傳感器RS-ECTH-N01-TR-1：電極采用特殊處理的合金材料，耐酸堿腐蝕，可埋入土壤中，長(zhǎng)期進(jìn)行含水率、溫度、電導(dǎo)率等土壤墑情的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
二氧化碳變送器RS-CO2-N01-2：采用新型紅外檢定技術(shù)對(duì)CO2濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，默認(rèn)量程為 0~5000ppm，自帶溫度補(bǔ)償，受溫度影響小，具有反應(yīng)迅速靈敏，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，漂移小，壽命長(zhǎng)，避免了傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的壽命及長(zhǎng)時(shí)間漂移問(wèn)題。
光照度傳感器RS-GZ-N01-2-200000：光照強(qiáng)度測(cè)量范圍有 0-6萬(wàn)Lux、0-20萬(wàn)Lux可選，輸出數(shù)值計(jì)量單位為L(zhǎng)ux，測(cè)量精度為±7%(25℃)，是一款高精度的感光變送器。
2、485信號(hào)輸入與轉(zhuǎn)換：
環(huán)境監(jiān)控主機(jī)RS-XZJ-100-Y：所有的485型傳感器通過(guò)485總線與環(huán)境監(jiān)控主機(jī)連接，主機(jī)將所有信號(hào)整理后可通過(guò)RS485有線、以太網(wǎng)、GPRS/4G等信號(hào)傳輸方式，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境監(jiān)控云平臺(tái)的通訊。
3、控制信號(hào)的輸出與控制：
M88工控模塊：采用485接口、標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU協(xié)議，實(shí)現(xiàn)通過(guò)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。
云平臺(tái)利用組態(tài)軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)功能建立主要園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)資料設(shè)定各生長(zhǎng)發(fā)育階段控制參數(shù)，將接收的所有采集數(shù)據(jù)根據(jù)作物在不同的生育階段技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析比較，若某項(xiàng)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超出作物生長(zhǎng)的指標(biāo)范圍，云平臺(tái)則會(huì)發(fā)出控制命令，經(jīng)M88控制模塊轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)控制中間繼電器的開閉狀態(tài)，通過(guò)種植排風(fēng)扇、滴灌設(shè)備、二氧化碳發(fā)生器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)，對(duì)溫室內(nèi)的空氣溫濕度、光照、二氧化碳發(fā)生器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能控制。
二、監(jiān)控系統(tǒng)的功能特點(diǎn)：
（1）多目標(biāo)管理：該系統(tǒng)能夠?qū)τ绊戅r(nóng)作物生長(zhǎng)的溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤墑情、二氧化碳濃度等多項(xiàng)環(huán)境因素進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與控制，可根據(jù)溫室大棚內(nèi)栽培的不同作物的設(shè)定不同的控制參數(shù)，同時(shí)管理多個(gè)溫室大棚。
（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：記錄溫室大棚環(huán)境內(nèi)個(gè)各因素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字、曲線等表現(xiàn)形式在各種終端實(shí)時(shí)顯示，并自動(dòng)存儲(chǔ)，支持分時(shí)間段下載、打印歷史數(shù)據(jù)，以供分析。
（3）多因子智能控制：建立作物長(zhǎng)年生長(zhǎng)發(fā)育的技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)作物的不同生長(zhǎng)階段分別設(shè)定不同參數(shù)的限值，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一旦出現(xiàn)超限，及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)的加溫、降溫、補(bǔ)光、除濕、補(bǔ)充CO2、灌溉及卷放草氈等。
多目標(biāo)溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)有利于提高日光溫室生產(chǎn)技術(shù)水平，提高勞動(dòng)效率，增加經(jīng)濟(jì)收入。
