基于智能温室监测控制系统的智能农场建设

基于智能温室监测控制系统的智能农场建设背景：我国是一个农业大国，目前在广大农村，农业温室比比皆是。近年来，随着我国农业和农村经济的发展，农业生产方式逐步由传统的粗放经营式向现代集约型经营方式转变，农业科技示范园，作为现代集约型农业和高新科技应用的示范窗口，应运而生。随着科学技术的进步，温室的结构档次在逐步的提高，建设一种可提高温室内作物产量和质量，降低生产成本，减轻工作人员劳动强度的温室智能监控系统，是广大温室作物生产人员的迫切需求。目前，虽然也有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统，如温室环境控制系统，施肥灌溉控制系统，工厂化育苗智能控制系统等，这些系统真正实现了温室控制的智能化和自动化，但往往存在投资过大．系统维护不方便等各种发展制约瓶颈，再者就是要求温室的管理操作人员本身有较高的文化素质和较丰富的工程技术经验，目前我国广大农民还不具备，这也限制了国外同类产品在国内的推广应用。开发低价位、实用型的温室只能监控系统对于推进我国农业自动化、智能化进程具有重要的意义，同时也具有很大的市场潜力。据调查，目前市场上迫切需要的是一种低成本、操作使用简便的实用温室智能监控系统。针对这一要求及我国日光温室量大、面广的特点，研究一种既符合我国农业水平实际又适合农民经济承受能力、技术上不低于国外同类产品的日光温室智能集成控制系统是非常必要的。2010年浙江托普与浙江大学合作研发的农业物联网智能系统在73021部队成功实施。帮助部队农业成功转型，为顺利打造智慧农业开启新河。托普物联网研制的温室智能监控系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术与专家系统于一体，通过预装多种作物生长所需的适宜环境参数，搭建温室智能化软硬件平台，实现对温室中温度、湿度、光照、二氧化碳等因子的自动监测和控制。托普物联网的智能温室监控系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、CO2浓度等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。本控制系统具有的特点：1、预测性：通过对气候参数的分析，可以预测控制设备的运行情况，提高设备的利用率，降低能耗。2、强大的扩展功能：通过选用不同的外围设备，可以控制温室环境及灌溉、施肥等。3、完善的资料处理功能：通过中央控制软件，可以不问断地记录各种传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。4、远程监控功能：即使工作人员不在现场，也可以通过远程监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。5、数据联网功能：通过GPRS，可将各种数据联入局域网或INTERNET，真正实现数据共享。本次建设的智能农场中，每个大棚里设置2个节点，每个节点包含空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等传感器，这些节点是园区监测系统管理和维护的基本单位。这些节点主要有两种结构方式一种是星型结构，由一个核心节点和多个外围节点组成，网络可靠性高，但由于单个节点无线通讯能量有限，网络覆盖范围小，一般需要将多个星型级联，核心节点兼有传感和汇聚功能，软件复杂度较普通节点高。树型结构主次分明，其中以二叉树最为简单，网络管理也较为方便，但在果园环境监测中，由于节点主次关系不突出，每个传感簇团规模又相对较小，如果管理层次过细，反而会增加部分传感节点的软件设计负担，不便于应用推广。另一种是链型结构空间拓扑简便，节点关系单一，网络覆盖面大，比较适合于各种规模种植园的实际应用。农场内主要通过这些节点实时采集环境参数，这些数据通过无线网络传到控制柜，进行自动灌溉等控制作业，通过软件也可以实现异地查看和控制并带手机报警功能。本系统采用分布式控制结构，依据分散采集数据。集中操作管理，相对独立的设计思想，综合运用计算机网络通信和模糊控制技术，实现了单个温室的智能控制以及多个温室的联网监控。控制系统可根据温室内温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等参数的变化，按照预先设定的条件对风机、水泵、卷帘机、开窗机、加热、灌溉、二氧化碳发生器等设备进行全自动控制，也可以根据需要实现手动控制。系统具有功能强大、性能优越、配置灵活、安全可靠等优点。