一、概述

       農業大棚智能監控體系經過實時搜集農業大棚內空氣溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分等環境參數，根據農作物成長需求進行實時智能決議計劃，并主動敞開或許封閉指定的環境調理設備。經過該體系的布置施行，可認為農業生態信息主動監測、對設備進行主動操控和智能化管理供給科學依據和有效手法。

       大棚監控及智能操控解決方案是經過可在大棚內靈敏布置的各類無線傳感器和網絡傳輸設備，對農作物溫室內的溫度，濕度、光照、土壤溫度、土壤含水量、CO2濃度等與農作物成長密切相關環境參數進行實時搜集，在數據服務器上對實時監測數據進行存儲和智能分析與決議計劃，并主動敞開或許封閉指定設備（如遠程操控灌溉、開關卷簾等）。

二、項目需求

       在每個智能農業大棚內布置無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等，分別用來監測大棚內空氣溫濕度、土壤溫度、土壤水分、光照度、CO2濃度等環境參數。為了便利布置和調整方位，一切傳感器均應選用電池供電、無線數據傳輸。大棚內僅需在少量固定方位供給交流220V市電（如：風機、水泵、加熱器、電動卷簾）。

       每個農業大棚園區布置1套搜集傳輸設備（包含路由節點、長間隔無線網關節點、Wi-Fi無線網關等），用來掩蓋整個園區的一切農業大棚，傳輸園區內各農業大棚的傳感器數據、設備操控指令數據等到Internet上與渠道服務器交互。

       在每個需求智能操控功用的大棚內裝置智能操控設備（包含一體化操控器、擴展操控配電箱、電磁閥、電源轉化適配設備等），用來承受操控指令、呼應操控履行設備。完結對大棚內的電動卷簾、智能噴水、智能通風等行為的完結。

三、體系架構規劃

（1）整體架構

       體系的整體架構分為現場數據搜集、網絡傳輸、智能數據處理渠道和遠程操控四部分。

（2）體系有兩種典型配置結構

■兩層網絡，體系由兩類點構成：

       無線傳感器節點，包含無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等；


無線網關節點，包含Wi-Fi無線網關或GPRS無線網關。

該結構適用于園區已經有Wi-Fi局域網掩蓋，或是能夠選用GPRS直接上傳數據的場景。在此結構中，只需求在合適的區域布置無線網關，即可完結傳感器數據的搜集和上傳。

■三層網絡，體系由三類點構成：

       無線傳感器節點，包含無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等；

無線網關節點；

數據路由器。

       該結構適用于園區沒有Wi-Fi局域網掩蓋，也不準備選用GPRS直接上傳數據的場景。在此結構中，需求布置數據路由節點和無線網關，無線網關與數據路由節點之間以長間隔無線通信方法進行數據的交流，在區域較大，節點間通信間隔不足時，無線網關還能夠相互之間進行主動數據中繼，擴大監控網絡的掩蓋規模。

（3）傳感信息搜集

       在監控網絡中，無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫度傳感器、無線土壤含水量傳感器、無線光照度傳感器、無線CO2傳感器等傳感器均支撐低功耗運轉，可使用廉價的干電池供電長期作業。同時，一切的無線傳感器節點均運轉SleepTree低功耗多跳自組網協議，可為其它節點供給數據的主動中繼轉發，以擴大監測網絡的掩蓋規模，增加布置靈敏性。

       SleepTree低功耗多跳自組網協議是在IEEE802.15.4協議的基礎上樹立的，無線通信的頻率挑選可所以2.4GHz或780MHz。

       傳感器數據經過SleepTree協議傳送到無線網關節點上，無線網關節點再經過數據路由節點或直接將傳感器數據發送到數據渠道的服務器上。用戶能夠經過有線網絡/無線網絡拜訪數據渠道，實時監測大棚現場的傳感器參數，操控大棚現場的相關設備。

四、大棚現場布點

       大棚現場首要擔任大棚內部環境參數的搜集和操控設備的履行，搜集的數據首要包含農業生產所需的光照、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤水分、CO2濃度等參數。

       傳感器的數據上傳選用低功耗無線傳輸方法，傳感器數據經過無線發送模塊，選用SleepTree協議將數據無線傳送到無線網關節點上，用戶終端和一體化操控器間傳送的操控指令也經過無線發送模塊傳送到中心節點上，省卻了通訊線纜的布置作業。中心節點再經過邊際網關將傳感器數據、操控指令封裝并發送到坐落internet上的體系業務渠道。用戶能夠經過有線網絡/無線網絡拜訪體系業務渠道，實時監測大棚現場的傳感器參數，操控大棚現場的相關設備。低功耗無線傳輸方法使得大棚現場內各傳感器布置靈敏、擴展便利。

       操控體系首要由一體化操控器、履行設備和相關線路組成，經過一體化操控器能夠自在操控各種農業生產履行設備，包含噴水體系和空氣調理體系等，噴水體系可支撐噴淋、滴灌等多種設備，空氣調理體系可支撐卷簾、風機等設備。

       搜集傳輸部分首要將設備搜集到的數值傳送到服務器上，現有大棚設備支撐Wi-Fi、GPRS、長間隔無線傳輸等多種數據傳輸方法，在傳輸協議上支撐IPv4聯網協議。

       業務渠道擔任對用戶供給智能大棚的一切功用展現，首要功用包含環境數據監測、數據空間/時間散布、前史數據、超閾值告警和遠程操控五個方面。用戶還能夠根據需求增加視頻設備完結遠程視頻監控功用。數據空間/時間散布將體系搜集到的數值經過直觀的方法向用戶展現時間散布情況（折線圖）和空間散布情況（場圖）、前史數據能夠向用戶供給前史一段時間的數值展現；超閾值告警則允許用戶擬定自定義的數據規模，并將超出規模的情況反映給用戶。

五、渠道軟件

體系渠道軟件共由以下4個部分組成：

（1）數據搜集、存儲服務軟件

       完結傳感器數據的獲取、解析、分類，最后按預設的格局存入數據庫。

（2）展現、決議計劃軟件

       圖形化界面，從數據庫中讀取相應數據，以表格和曲線的方法將傳感器數據顯示出來，支撐多種查詢顯示方法。可自定義決議計劃體系操控目標及決議計劃算法，與目標操控軟件互聯完結主動化操控。

（3）遠程操控軟件

       完結現場操控目標的操作，圖形化操作界面，支撐重定義遠端開關稱號等信息，可與決議計劃軟件進行對接，完結主動化操控。

（4）SDK二次開發包

       經過SDK開發包，用戶能夠完全用自己熟悉的開發渠道開發自主知識產權的數據展現和決議計劃渠道。

       經過SDK開發包，使用戶無需了解本體系的硬件等底層信息的前提下，完結一套環境監測應用體系的開發。

我們的SDK供給了：

       ①數據搜集、存儲服務軟件的具體編程接口及闡明

       ②目標操控軟件的編程接口及闡明

       ③曲線顯示界面例程

       ④數據庫數據檢索例程

       ⑤設備目標操控例程

       上述4個組成軟件中，數據搜集、存儲服務軟件和目標操控軟件是與底層硬件直接聯系的，用戶無需對該部分軟件進行任何的編程開發，只需求經過SDK開發自己的展現、決議計劃軟件，與我們的數據搜集、存儲服務軟件和目標操控軟件進行數據交互即可。