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自动化控制系统、智慧农业

简介—— 农业物联网管控平台农业物联网是通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证作物有一个良好的、适宜的…

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农业物联网管控平台

农业物联网是通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证作物有一个良好的、适宜的生长环境。通过远程控制使技术人员在办公室就能对多 个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的a佳条件,可以为温室精准调控提供科学依据,达到调节作物生长周期,改善作物品质,提高作物产量的目的,从而实现集约、高产、高效、优质、生态和安全的的目标。


智能化管理

依托前沿的云计算和物联网技术,为用户提 供智慧农业信息采集、栽培管理、智能控制、精准水肥 、安全监测为一体的智能化软硬件设备,以及农业园区整体 规划、设计及EPC工程总承包服务;通过在现场部署监测设备( 采集环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、辐照量、降雨等信息)和无线通信 网络(信息的实时采集与计算机网络反馈),将传统的单一种植模式升级为全流程智能管 理的种植生产链(具备感知、预警、决策、分析、aa在线指导等功能),实现农业种植精准化、管理可 视化以及决策智能化。系统采用B/S模式,可通过远程的网页、手机端进行访问及控制。



    水肥方案水肥一体化系统的核心技术是根据作物需水、需肥规律和土壤水分、养分状况, 通过灌溉系统将肥料和水适时适量、准确地输送到作物根部土壤,供给作物吸收。通过可操作式触摸屏 进行管控,自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等参数,实现对灌溉、施肥的定时、定量控制,提供全方位的水肥管理。


温室自动控制系统又称温室大棚自动控制系统,是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的一种环境自动控制系统。农业物联网温室自动控制系统主要应用于农业温室环境自动控制、高科技农业示范项目、农业科研教育等领域。

一、系统简介
     物联网温室自动控制系统可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素,根据温室植物生长要求,温室自动控制系统可自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,达到适宜植物生长的范围,为植物生长提供优良环境。
 温室自动控制系统
二、应用领域
农业物联网温室自动控制系统主要应用于农业温室环境自动控制、高科技农业示范项目、农业科研教育等领域。
三、系统发展历程
1 .国外
      国外对温室环境控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。像园艺强国荷兰,以先进的鲜花生产技术著称于世,其玻璃温室全部由计算机操作。日本研制的蔬菜塑料大棚在播种、间苗、运苗、灌水、喷药等作业的自动化和无人化方面都有应用。日本利用计算机控制温室环境因素的方法,主要是将各种作物不同生长发育阶段所需要的环境条件输入计算机程序,当某一环境因素发生改变时,其余因素自动作出相应修正或调整。一般以光照条件为始变因素,温度、湿度和CO2浓度为随变因素,使这四个主要环境因素随时处于a佳配合状态。美国和荷兰还利用差温管理技术,实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行控制,以满足生产和市场的需要。英国伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术,可以观测50km以外温室内的光、温、湿、气和水等环境状况,并进行遥控。
2. 国内
      我国对于温室控制技术的研究较晚,始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上,才掌握了人工气候室内微机控制技术,该技术仅限于温度、湿度和CO2浓度等单项环境因子的控制。之后,我国的温室控制技术得到了迅速发展。20世纪80年代,我国先后从欧美和日本等发达国家引进了21。2hm2连栋温室。由于当时只注重引进温室设备,而忽略了温室的管理技术和栽培技术,且引进的温室能耗过高,致使企业相继亏损或停产。90年代初,我国大型温室跌入了发展的低谷。“九五”初期,以以色列温室为代表的北京中以示范农场的建立,拉开了我国第二次学习和引进国外现代温室技术的序幕。到90年代中后期,在对国外温室设备配置、温室栽培品种、栽培技术等各个方面进行研究的基础上,我国自主开发了一些研究性质的环境控制系统。1995年,北京农业大学研制成功了“WJG-1型实验温室环境监控计算机管理系统”,此系统属于小型分布式数据采集控制系统。1996年,江苏理工大学毛罕平等研制成功了使用工控机进行管理的植物工厂系统。该系统能对温度、光照、CO2浓度、营养液和施肥等进行综合控制,是目前国产化温室控制技术比较典型的研究成果。中国农业机械化科学研究院研制成功了新型智能温室系统。该系统由大棚本体及通风降温系统、太阳能贮存系统、燃油热风加热系统、灌溉系统、计算机环境参数测控系统等组成。1997年以来,中国农业大学在温室环境的自动控制技术方面也取得了一定的成果。90年代末,河北职业技术师范学院的闰忠文研制了蔬菜大棚,其能够对温、湿度进行实时测量与控制。但由于我国农业现代化水平较低,农业劳动力大量过剩,温室的一次性投资大,资金短缺以及对操作人员的素质要求比较高等因素,限制了温室控制技术在温室系统的扩展。


四、技术特点
1 气象观测要素配置
(1)大气环境类:环境温度,环境相对湿度,露点温度,大气压力,风速,风向,降水量,水面蒸发,叶面湿度,日照时数,光照度,太阳总辐射、光合有效辐射、紫外线辐射;
(2)土壤参数类:土壤温度,土壤湿度,土壤热通量,土壤水势,土壤导电率等;
(3)生态环境类:CO2等;
2  温室自动控制器配置
(1)温室自动控制器功能全面,数据测量精度高,a多可采集几十项环境要素的数据,具有16路继电器输出,可以控制16个点的设备。核心部件采用高性能32位微处理器为主控CPU,内置大容量数据存储器,可连续存储2万条数据永不丢失。便携式防震结构,工业控制标准设计,适合在恶劣环境中使用,大屏幕图形液晶显示屏,具有汉字及图形显示功能,一屏显示多路环境数据,便于现场直接观测。继电器指示灯指示各继电器的开关状态。
(2)SD卡与U盘数据存储功能:可以使用移动存储器(U盘或SD卡)完成监测数据的连续存储,存储时间任意设定,然后可将U盘或SD卡数据直接导入微机。由于U盘或SD卡存储容量大,可保证数据长时间aa存储,因此系统具有无限量存储特点。
(3)多种通讯接口:具有RS232、RS485、USB、以太网接口等多种通讯接口,既可以实现基于以太网的多机温室群组的网络控制,又可以直接接入国际广域互联网,实现温室的远程网络控制。

五、基本配置
1、具有液晶显示汉字与图形显示功能的温室自动控制器 【1台】
2、传感器: (温度,湿度,风速,风向,光照,气压,太阳总辐射,雨量,地温,土壤湿度) 【各1台】
3、气象专用观测支架 【1套】
4、温室自动控制软件 【1套】
5、数据通讯及传感器连接电缆 【1套】
6、温室控制器不锈钢防护箱 【1套】
7、温室配电柜(选配)
8、GSM/GPRS无线通讯控制器(选配)

9、U盘、SD卡存储控制器(选配)


智慧农业
      在温室环境里,单栋温室可利用物联网技术,成为无线传感器网络一个测量控制区,采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点,如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构,构成无线网络,来测量基质湿度、成分、pH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等,再通过模型分析,自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业,从而获得植物生长的a佳条件。
      对于温室成片的农业园区,物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点,每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据,进行存储、显示和数据管理,可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理,并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户,同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息,实现温室集约化、网络化远程管理。
      此外,物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段,通过在温室里布置各类传感器,如温度传感器、湿度传感器,可以实时分析温室内部环境信息,从而更好地选择适宜种植的品种;在生产阶段,从业人员可以用物联网技术手段采集温室内温度、湿度等多类信息,来实现精细管理,例如遮阳网开闭的时间,可以根据温室内温度、光照等信息来传感控制,加温系统启动时间,可根据采集的温度信息来调控等;在产品收获后,还可以利用物联网采集的信息,把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析,反馈到下一轮的生产中,从而实现更精准的管理,获得更优质的产品。
      温室应用物联网技术,可达到改善产品品质、调节生长周期、提高经济效益的目的,尤其是可实现温室管理的高效和精准。对于规模化的温室设施而言,如果借助人工来调控温室内的环境条件,需要大量人手和时间,而且存在难以避免的人工误差。如果应用物联网技术,就只需点击鼠标,在a短的时间里完成人工操作,而且非常严谨,这也是业内看好物联网在现代农业中应用的重要原因。
        随着物联网技术普及应用,普通用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据,还可以通过遥控温室内的视频无线传感器,观察温室的全面情况。产品出圃后,可以由对应的条形码,随时检索到其流通过程。业界普遍认为,物联网农业智能监控系统将在设施农业中得到更广泛应用。
       面对农村劳动力大量外流的现状,国家颁布一号文件提倡创新农业生产经营体制,发展家庭农场、种植大户、新型农民合作组织,支持龙头企业通过兼并、重组、收购、控股等方式组建大型企业集团。创建农业产业化示范基地,促进龙头企业集群发展。推动龙头企业与农户建立紧密型利益联结机制,采取保底收购、股份分红、利润返还等方式,让农户更多分享加工销售收益。鼓励和引导城市工商资本到农村发展适合企业化经营的种养业。增加扶持农业产业化资金,支持龙头企业建设原料基地、节能减排、培育品牌。
      不难看出,家庭农场、农业种植大户、农民合作组织的形成与发展,必将加速智能温室这种先进技术在农业方面的推广应用。因为这些新的农业经济体有资金、有技术、有人才,有能力利用智能温室(无线传感器)新技术提升土地的单位产出值,实现家庭农场的效益a大。

  温室大棚智能控制解决方案是利用新一代的传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等,通过对土壤湿度、土壤成分、pH 值、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等,来获得作物生长的a佳条件, 通过模型分析、自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业,以达到作物a佳的生长环境,促进生长发育,提高质量和产量,减少劳动力的目的。其主要功能包括:
1、数据采集 通过物联网系统可连接传感器采集土壤温湿度、养分含量、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度等来获得作物生长的a佳环境,并根据参数变化实时调控或自动控制温度、光照、灌溉等;
2、智能控制 用户可利用计算机、手机等终端,通过网络连接控制室与控制柜,操作控制室内中控台,即可一键式控制温室大棚内的风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、水帘或大田内的水肥喷灌等,实现远程化管理。
3、软件平台 温室大棚智能控制平台并不只是一个操作平台,而是一个庞大的管理体系,是用户在实现农业运营中使用的有形和无形相结合的控制系统。在这个平台上,用户能够充分发挥自己的管理思想、管理理念、管理方法,实现信息智能化监测和自动化操作,有效整合内外部资源,提高利用效率

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