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会议聚焦:“物联网温室”的五大系统

  “物联网”被世界公认为是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息革命浪潮,在农业生产领域,物联网技术的应用也为实现农业的信息化和产业化带来了前所未有的机遇。尤其在我国,对于加快转变农业发展方式、提高农业的种植和管理效率、促使传统农业的转型升级具有十分重要的意义。


  “京鹏低碳物联网温室”的建成,就是我国物联网技术在农业装备领域成功应用的一个典范,标志着我国农业物联网技术的普及、推广和产业化应用已经到了新阶段。
  这种温室将低碳节能技术、物联网技术以及现代农业装备技术有机融合,不仅具有低耗能、高效能、生态环保等特点;在功能上,还可同时进行果菜、花卉、草莓和种苗的试验、展示与生产。此外,低碳物联网温室中还集成了多种现代设施农业高新技术,如精准远程控制、自动化育苗装备以及智能花卉栽培传输一体化系统、立体栽培模式等的运用,其中最有代表性的就是它的“温室智能监控系统”。
  在本次《植物工厂工程技术研究中心平台建设进展与未来工作设想》报告中可以看到,京鹏低碳物联网温室的“智能监控系统”主要包括五个独立的子系统:环境控制子系统、营养液控制子系统、太阳能发电、太阳能集热及视频监控子系统。

物联网温室
(1)温室环境控制系统


  温室环境控制系统主要由现场的环境数据采集设备(包括室外气象站、室内环境数据采集器)、控制器及主控机组成。安装在现场的环境数据采集器、控制器、主控机及室外气象站之间采用无线通信技术(433Mhz/Zigbee/Wifi)进行数据传输。主控机与数据库服务器及Web应用服务器之间通过以太网或光纤进行互联。
  主控机自带有数据库,可以将采集的环境参数进行本地保存,本地数据库与数据库服务器可以根据用户设置进行同步。同时,主控机上安装有自控程序,可根据室内采集器及室外气象站获取的环境参数以及用户配置的相关阀值,根据一定的控制逻辑模型进行控制计算,并对控制器发送控制指令。控制器通过接收主控机发出的控制指令,来控制相关继电器的闭合,进而对环境控制设备(天窗、内外遮阳、侧窗、湿帘风机、高压雾喷等)进行控制。通过主控机还可以设置主控机的工作参数,配置采集设备节点。 (如下图:温室环境控制系统数据流图)

物联网温室
  

在温室环境控制系统数据流图中:
  ·主控机通过室外气象站获取室外环境的空气温度信息、空气湿度信息、光照信息、风向信息、风速信息、雨量信息、雨雪信息、光照信息;主控机对接收到的室外环境信息进行解析后,将室外环境信息保存到本地数据库,并显示在主控机的触摸屏上。
  ·采集器获取室内环境的空气温湿度信息、土壤温湿度信息、辐射信息、CO2浓度信息,并将该信息发送给主控机;主控机对接收到的室内环境信息进行建模分析,根据分析结果生成对应的控制命令,并将控制命令发送给各区域的控制器,控制对应受控设备动作。
  ·用户可通过物联网温室控制系统访问web服务器,对温室内外的环境进行监测,根据需要进行远程设备控制。


(2)营养液控制系统


  与环境控制系统相似,营养液控制系统基于采集器、控制器及主控机进行设计,现场设备之间采用无线通信技术进行数据传输。
  通过为采集器配置不同的传感器来采集营养液液位、溶解氧量、PH值及EC值等相关参数,采集数据传输至主控机,主控机根据一定的营养液控制模型进行计算,并向控制器发送控制指令。控制器接受控制指令后,控制配电柜中相关继电器的闭合,进而控制相关营养液控制设备(如营养液配液电磁阀、营养液纯水电磁阀、紫外线消毒器等)。

物联网温室


  在营养液控制子系统数据流图中(上图),采集器获取营养液池的液位信息、溶解氧信息、PH值信息、EC值信息、流量信息,发给主控机;主控机接收到营养液池的信息后,在本地数据库进行存储,并利用营养液控制模型进行计算,生成控制指令。主控机将控制指令发送给控制器,进而控制受控设备(母液阀、净水阀、PH调节阀、循环泵、搅拌泵、液氧泵)动作。
  数据库服务器与主控机本地数据库进行同步,一方面对采集的营养液参数进行备份,另一方面Web服务器通过对数据库服务器的访问实现对营养液参数的读取;同时Web服务器可直接对主控机发送控制命令。


(3)太阳能微网发电系统


  微网是指在公共电网正常时,全部光伏发电能被优先使用,同时作为备用能量源的蓄电池始终处于充满状态,多余光伏发电可以馈向公共电网。通过双向逆变器,蓄电池可以接入公共电网中,双向逆变器工作在交流充电器模式,确保蓄电池始终处于充满状态。


(4)太阳能集热系统


  太阳能集热系统主要包括太阳能集热器系统,太阳能储热水箱,循环系统、自动控制系统、智能监控显示系统等。


(5)视频监控系统


  在生产区、走廊、附属花卉定植间、包装间等共设12个监控点,在监控中心通过摄像头实现对温室以及周围环境的全方位监测。
  ·系统要求通过数字存储,同时通过模拟显示。
  ·要求前端设备适于室内湿度较大的环境。
  ·显示画面应具备多画面分割显示或自动切换功能;
  ·可对任一路视频信号进行随时存储录像;
  ·系统设备具有实现监视功能,录像保存时间为一周。