温室公司/集成商控制系统方案:(农业物联网温室控制系统 )

农业物联网温室控制系统 :本基地温室是高档连栋温室,温室内植物的种类丰富,同时,温室的环境调控能力很强。同时带有植物种植指导方案及模型。因此,
a)为本温室配置种类齐全的传感器(温度、湿度、光照、Co2浓度、基质温度、基质湿度)。
b)每个温室安装一套DX-NET物联网温室控制器,对温室设备进行自动控制和长期的数据记录功能。

1《气象站系统》:用于采集室外环境参数(室外温度、室外湿度、室外光照、风速、风向、雨雪信号)



2.《温室控制器与室内环境传感器》:包括:室内温度、室内湿度、室内光照、Co2浓度、基质温度、基质湿度等。
1)温度传感器:采用美国DAlis公司业内口碑最好的温度传感器
2)湿度传感器:采用美国Humier公司产品Humier-hs1101。
3)百叶窗式温、湿度传感器防护罩:


4)光照传感器:它能检测(300-770nm波长)引起光合作用的光谱外。


5)基质温度传感器:采用美国DaLis公司土壤温度传感器,外套“密封不锈钢铠甲”。

6)基质湿度传感器:采用DX-NET-FDR传感器,该传感器采用“频域反射原理”,通过水利部认证,树脂密封,适用于测量任何类型基质的体积含水量。



3、《DX-NET温室控制器》:“DX-NET 温室控制器”控制理念来源于著名的《加拿大Argus物联网型温室控制系统》       

                                    
3.1 环境数据记录与数据处理功能:
《符合国家农业信息化工程技术中心的《植物生长模型》 生长要求》,  温室控制器内部嵌入的控制数据库,能直接连接至中国农科院并请求《植物生长模型》数据库中对应的植物生长需求所要求达到的最佳的控制环境。环境调控的标准脱离原来以人的经验值为控制目标,达到以《植物生长模型》为基础,结合专家经验作为控制依据。是否能达到“《植物生长模型》全自动控制水平”,是评估一套“温室控制系统”的是否以植物生长为标准的国家标准。
《符合国际标准的温室控制逻辑 软件系统》,  温室控制器内部嵌入的“温室控制逻辑软件系统”是温室控制系统最为关键的技术,它直接决定着“温室自控系统”是否能达到“无人值守的全自动控制水平”,是评估一套“温室控制系统”先进性的核心指标。


3.2 目标温度、目标湿度、目标CO2:系统具有每天4个时间段的独立目标温度、目标湿度、目标CO2设定,相邻目标值间软性过渡,拟合出植物全天生长要求的环境需求曲线。


3.3 精于温室的自动控制:


(1) 通风窗的控制:
b)系统根据“室内外温度差”,适时调整“每一级通风窗打开/关闭的角度”
c)通风窗具有通风除湿功能,系统以温度控制为第一优先权,在内外温差较大时,通风窗将开启较小的角度进行除湿,防止室温降低过快。
d)冬季,通风窗除湿时,展开的内保温幕将随动收拢一小部分,以使湿气能顺利从通风窗排出。
e)通风窗电机为大传动比变速箱,并且拖动的负载也很大,当电机正在运转时,若接到反转信号,则齿轮极易咬坏。所以,控制系统接到反转指令后,将停转电机,并延时若干秒,待惯性泄掉后,再反转。
f)大风、雨雪保护:系统不是判断瞬间风速的超标,而是判断风整体趋势的变化,以进行大风时的关闭通风窗的保护。风向传感器能判断出是迎风还是背风,以进行不同级别的保护。
g)湿帘风扇动作时,将自动关闭通风窗。若室内外温差较大,则湿帘风扇开时,通风窗将打开一些角度,以使外部的凉空气从顶部吸入,防止凉风从湿帘吸入对靠近湿帘的植物带来冷冲击。温室温度整体下降后,再关闭通风窗。
h)微雾降温时,自动开启通风窗。微雾加湿时,自动关闭通风窗。
i)补CO2时,自动关窗。
(2) 对内遮阳幕进行保温的控制。
a)当室外温度比室内温度低许多时,温室才会产生热量的明显外溢,此时才需展开内保温幕进行保温。
b)当光照逐渐增强时,温室效应会加强,此时,内保温幕会收拢,以便阳光射入,通过温室效应进行升温。
c)展开的内保温幕上侧空气较冷,下侧空气较暖。当收拢时,内遮阳幕将分阶段逐步收拢,以避免上侧的冷空气迅速下泄引起温室温度陡降,对作物产生冷冲击,引起病虫害。
(3) 对风机、湿帘的控制。
a)系统在判断通风窗“降温能力”达到最大后,会自动转成使用“湿帘风扇系统”进行降温。 同时,系统也能判断出,在不需要“湿帘风扇系统”强制降温后,再转成能耗最低的“通风窗降温模式”
b)系统根据温度的变化,在“湿帘风扇降温系统”的“不同降温等级间切换”
c)降温等级最多分8档,风扇与湿帘的配组可以任意定义。例如
1、二档:一级风机+二级风机
2、三档:一级风机+湿帘
3、四档:一级风机+二级风机+湿帘
4、五档:一级风机+二级风机+三级风机+湿帘
d)湿帘停止上水后,系统自动累计此后风级的运行时间,需要时自动延长风机工作时间,以便将湿帘纸上的浮水吹干,减少腐蚀,延长湿帘寿命。
e)北方冬季,外温较低,若室温偏高,风扇打开,则强冷空气会对温室植物产生明显伤害。所以,系统具有外温过低禁止风扇运转的保护功能。
(4) 环流风扇的控制:
在温室两个温度点的偏差较大时,启动环流风扇。
每天多个不同的时间段定时启动环流风扇,模拟自然界“微风吹拂植物叶面的环境”。
环流风扇可以随动“加湿器、除湿风扇、新风换气、补光灯、Co2补气”。更合理的协同动作,保持室内环境的一致性。
(5)灌溉系统的控制:
可以选择在一个星期的任何一天或几天进行灌溉。
在一天中,可以选择在不同的时间段采用不同的“灌溉计划”
既可以采用“间隔时间”作为灌溉依据,还可以采用“光积累方式”修正灌溉计划。光积累是“对光照强度的累积量的计算”,他能反映出植物“蒸腾强度”的大小,在光照强时,“蒸腾作用”强烈,在灌溉时间未到,但光积累值达到时,会提前灌溉。灌溉完毕,光积累值会自动清零,间隔时间也会从零开始计数。
配装“土壤水分传感器”,可以检测土壤水分的实际值,防止灌溉过量造成不可逆转的结果。
各个灌溉阀之间可以轮灌

4、出于植物防疫、减少病虫害的需要,准备的几个手段。

出于植物防疫、减少病虫害的需要,高档连栋温室尽量减少人员进出温室,在温室内安装“双色悬挂式数字显示屏”,工作人员在温室外就可清晰的了解温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度、土温、土湿等指标。  每个显示屏用双色显示6组数据。



5、植物病虫害影像分析 暨 植物生长影像高清图片比对、记录系统:  
为本温室建设一个“温室物联网网站系统”,网站内容包括“融合温室数据、温室影像、每间隔一小时的植物生长照片、农事作业记录、施药防疫记录、施肥记录”,通过互联网对有授权的高档连栋人员开放,
在每个区的温室安装一台360°球形高清网络摄像机,用于从大视角拍摄温室作物整体生长状态,并将每间隔一小时的高清图片传送给物联网服务器常年存储,高档连栋与管理人员通过互联网登录物联网网站查询,下载,在作物全过程的数百张 单区域植株清晰生长过程照片中,进行比对、观察,进行病虫害发生趋势的预判。

6、现代化控制中心:



7、温室远程监控与数据管理软件:
7.1.形象展示能力:软件以“极其逼真的三维动画”方式实时显示温室设备运行状态。在办公室的计算机上,能远距离监控所有温室并调整控制器所有参数。

7.2 计算机远程控制软件


7.3.事件数据库:系统的用户登录名称,登录密码,平台操作历史记录,现场设备运行情况,报警记录等均能显示在系统中的记事本,并自动在事件数据库中 .涉及内容: 记录,日期,时间,分秒,登录用户名称:,发生的操作,报警记录.如下图:


7.4.强大的数据收集与分析能力:只需每天打开一次计算机,系统将会自动连续记录下所有温室环境参数,同时自动统计每时段、每天、每月、每年的环境数据最大值、最小值和平均值。系统能同时生成各项温室参数的全日、全周、全月、全年的变化趋势曲线图,供用户进一步分析。
7.5 三维曲线分析图


8、温室环控系统—作物模型管理
8.1 生长阶段一般根据播种、生长、开花这几个时间段划分作为设定的生长阶段。系统会将实际生产过程中,最好长势的作物环境参数(空气温湿度,土壤温湿度)等参数入库,形成作物生长各阶段所需要的指导模型.


8.2 生长阶段一般根据播种、生长、开花这几个时间段划分作为设定的生长阶段。实际生产过程中,在生长阶段进行切换时,系统将进行提示和确认。

8.3、设定每个生长阶段关键因子的上下限(阈值)。根据多肉的生长规律设定生长、开花等每个生长阶段关键因子的上下限(阈值),即设定预制作物生长所需的空气温湿度和土壤湿度。



9、物联网监控平台介绍:

9.1实时数据观测


9.2实时数据以仪表盘的形式显示 


9.3实时观测点以地图GIS方式显示


  9.4数据曲线显示


  9.5云服务器远程视频监测


  9.6远程设备控制及设置



10、有机农产品追溯系统:从田间管理到餐桌的整个透明过程,让用户能卖得上价,让消费者吃得放心的一套集生产、流通、消费一条龙服务的产品,极大的提高了企业品牌效应。
10.1  农户手机微信录入:


10.2管理人员后台管理:

11、水肥机系统:

因为肥类中使用了 微量元素,为了保证营养液的均匀,为了保证施肥浓度的精准,施肥机将采用“混液罐方式的混肥结构”,在施肥机的混液罐中进行肥料的充分混合和调整。相对于常规的“管道混液式施肥机”,突出的优点是施肥精度较高,为精量施肥机,但成本比“管道混液式施肥机”要高出一些。


11.1灌溉部分:  
1)采用轮灌的灌溉方式:   
本温室由隔断分成若干种植区,各个灌溉区进行轮灌,用来避免同时给 大面积的植株同时灌溉带来的水流量过大,引起管道压力下降。
2)灌溉计划执行的模式: 采用 灌溉时间间隔为主,光积累蒸腾修正为辅的综合灌溉计划。    
本温室用于无土栽培,喜阳的作物在通光率极好的温室里,在温度+光照+CO2浓度 3个参数作用下,进行强烈的光合作用,因此,在夏季灌溉时,不能只 简单的按照 每间隔多长时间灌溉一次,还要综合进去 “光积累量”的判据(它用来拟合植物蒸腾的强度)。即使在灌溉间隔时间还没有成立时,因为植物蒸腾较强,需水条件提前到来,光积累条件成立,就要提前灌溉。  所以,将为3个温室分区各配置一个室内光照传感器,用来为施肥机提供 光积累的判据,修正夏季番茄栽培的灌溉计划。
3)灌溉量的控制: 以流量作为依据,通过流量传感器来精确控制供水量。
本温室是无土栽培,需水量、需肥量较大,同时,水系统没有废液回收体系,废液将废弃排走。因为,必须采用较为精准的灌溉,作物需要多少水就供给多少水,水供少了,将影响植物生长,水供多了,造成水肥浪费,加大种植成本。  所以。 为施肥机配装 流量传感器,按照 精准的需求(0.01立方)来控制灌水灌肥量
4)过量灌溉保护:在每个区的基质中埋设一套 基质水分传感器,防止灌溉过量。
本项目的种植者,以前没有太多使用“自动施肥配肥系统”的经验,可能会出现设定的灌溉计划不合理的情况,为防止灌溉过量,在每个区的基质中埋设一套 基质水分传感器,在基质湿度过高时,将自动中止没有完成的灌溉计划的执行。


11.2配肥部分:  
1)肥料的种类:
本温室是无土栽培,基本肥为
2.1A肥——以钙盐为中心
2.2B肥——以磷酸盐为中心
2.3酸 ---- 磷酸
本温室为无土栽培,通常需要配置“C肥----微量元素”来调整口味。因此,将在施肥机上,增配一路 “注入微量元素的施肥通道”
11.3混肥结构:
因为肥类中使用了 微量元素,为了保证营养液的均匀,施肥机将采用“混液罐方式的混肥结构”,在施肥机的混液罐中进行肥料的充分混合和调整。
因为营养液处于酸性状态(PH=5.6),会与不锈钢等产生弱反应,同时,微量元素中螯合性的铁,锌等离子也会与不锈钢等产生弱反应,因此,施肥机的混液罐、水路都不能使用不锈钢或其他金属,全部使用“净水级别”的工程塑料。
11.4施肥的记录: 本项目的种植者,以前没有太多使用“自动施肥配肥系统”的经验,因此,为施肥机的每个注肥通道都加装“弱流量传感器”,记录所有种类施肥的准确数量。 用来使种植者进行复查与检验。
11.5双传感器配置,增加可靠性: 本施肥机自身配有一套“营养液浓度EC传感器、营养液酸碱度PH传感器”,但本项目只配置了一台施肥机,如果该传感器故障,将很快影响生产,为了提高整体系统的可靠性。将为本施肥机  加配一套 “营养液浓度EC传感器、营养液酸碱度PH传感器”,构成双传感器的热备用
11.6施肥精度:
为保证施肥精度,系统使用成本较高的“美国进口的丘里吸肥装置”,它虽然比国产文丘里成本高出很多,但它出色的“流体吸肥线性曲线”能降低对控制算法的依赖,从而通过硬件手段来保证施肥精度。
因为国内用户,通常种植区域面积不统一,经常是“一片大面积蔬菜种植区域”和“一小片观光类特色植物种植区域”共同使用一套施肥机,施肥机工作时流量变化较大,DX-NET-B通过加装流量恒定调节装置,来从硬件上降低流量变化对施肥精度控制算法的依赖,从而通过硬件手段来保证施肥精度。
11.7施肥机的操作:  
1)施肥机连接计算机,园艺师在办公室里,通过计算机直接对施肥机的各项施肥参数进行调整,同时,可以通过计算机,下载各种 肥料的历史数据,进行总结和存档。
2)施肥机自身配有10英寸的“彩色触摸屏”,便于园艺师在现场观察,调整灌溉施肥参数。
11.8、项目实现水肥一体化远程操作
施肥机控制通过远程控制施肥机的灌溉和施肥功能,对温室进行灌溉和施肥。施肥时,设置好肥料的EC值、PH值、进肥通道,灌溉通道施肥阀门等参数,同时选择施肥的方式,即可对温室进行施肥灌溉时,设置灌溉的灌溉通道,灌溉阀门等参数,同时选择灌溉的方式,即可对温室进行灌溉。