电信智能大棚方案-正文.doc

_1 项目概况1.1 项目背景“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。智能控制是为了达到节能、舒适、便利的目的，要求对市政、家庭、农业等的智能控制和监视制定细致的策略和方案。但是，传统的智能控制系统由于很多因素的制约，很难达到要求。为了解决这些问题，业界尝试了很多办法，但基本上都属于封闭式的，多采用私有协议，彼此间难以互通，导致结构不透明，灵活性、扩充性不佳。从长远看，智能控制系统的发展趋势是走向开放，尤其是智能控制与互联网的融合是其中一个重要发展趋势。智能农业控制通过实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。1.2 项目地点 此次项目于*进行智能农业大棚的规模化部署。1.3 项目需求 1.3.1功能需求 能够通过PC机IE浏览器（IE7.0版本以上）/android操作系统（2.0.1版本以上）智能3G手机实时访问农业大棚内传感器数据，能够对农业大棚卷帘、喷淋进行实时控制。 1.3.2规模需求 20座水稻育秧大棚。2 解决方案2.1 设备部署方案在每个智能农业大棚内部署空气温湿度传感器，用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数；每个农业大棚内部署土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器，用来监测大棚内土壤温度、土壤水分、光照等参数。所有传感器一律采用直流24V电源供电，大棚内仅需提供交流220V市电即可。每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含中心节点、无线3G路由器、无线3G网卡等），用来传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到internet上与平台服务器交互。在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备1套（包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等），用来传递控制指令、响应控制执行设备。实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的实现。每个大棚内部根据用户需求安装上述设备并部署相关线缆，实现农业大棚智能化。农业大棚内部设备部署平面图如图1所示。图1 农业大棚内部设备部署平面图2.2 功能解决方案 2.2.1PC机IE访问功能用户通过PC机IE浏览器（IE7.0版本以上）输入系统平台IP地址访问，如图2。图2 IE输入IP访问系统平台进入智能农业管理系统平台，在登录界面上输入用户名和密码（密码自动以密文显示），点击“登录”，即可进入系统平台。如图3所示。图3 系统平台登录界面 登录成功后，即进入系统主界面。如图4所示。主界面上包含了传感器数据告警信息和智能展示、控制柜、阈值设置等功能模块，以及项目所在地地级市天气预报等信息。图4 系统主界面在智能展示功能模块，用户可以根据需要点击要查看的传感器的图标来查看传感器数据。将鼠标放在绿色场图的传感器图标上，传感器的实时数据就会立刻显示出来。将传感器选中（变为黄色），还可以查看传感器在近期内的数据趋势曲线。让大棚环境监测更加一目了然。如图5所示。在控制柜功能模块，用户可以选择手动控制和智能控制。如图6所示。其中手动控制为用户在平台界面上手动操作，点击“卷帘上升”的灰色小球，小球由灰色变为绿色，现场的电动卷帘将会上升。而智能控制需要用户有丰富的生产经验，点击“智能控制开启”后，在规则设置中设定触发智能控制的传感器临界数值，从而实现农业大棚的电动设施根据传感器数据自动调整运行。实现真正的农业智能化，解放人力。图5 传感器数据智能展示界面图6 控制柜界面 在阈值设置功能模块，用户可以根据需要设置相应传感器的阈值上、下限，以及传感器数据的显示周期等。如图7所示。设定好相应的阈值后，点击“提交”，系统便保存了传感器的阈值上、下限。一旦传感器数据超出阈值设定范围，则传感器数据将会在主界面上实时告警。图7 阈值设置界面 在视频功能模块，用户可以远程实时观看棚内现场情况。如图8所示。图8 视频实时观看界面 2.2.2手机客户端访问功能通过在android操作系统（2.0.1版本以上）智能3G手机上安装客户端软件（由我司提供），可以实现手机实时访问系统平台。建议手机选用中国电信网址上推荐的智能3G手机，例如摩托罗拉XT800系列、华为C8600等。手机客户端登录界面如图9所示，输入用户名、密码后点击“登录”即可。还可以选择“下次自动登录”，免去每次都输入用户名、密码的繁琐工作。但自动登录建议于经常访问的固定大棚用户名、密码设置。 图9 手机客户端登录系统平台界面 登录成功后，即进入系统，如图10所示。选择好要查看的大棚名称，即可进入指定大棚主界面，传感器的告警信息依然会在主界面上显示。 图10 手机客户端-系统大棚选择界面及登录成功主界面进入系统主界面后，用户可以实时查看传感器数据、控制大棚现场设备，如图11所示。 图11 手机客户端-传感器场图及设备控制界面 在阈值设置功能模块，用户可以根据需要设置相应传感器的阈值上、下限，以及传感器数据的显示周期等。如图12所示。设定好相应的阈值后，点击“提交”，系统便保存了传感器的阈值上、下限。一旦传感器数据超出阈值设定范围，则传感器数据将会在主界面上实时告警。图12 手机客户端阈值设置界面2.3 主要设备清单本项目涉及传感网络模块、采集传输模块、智能控制模块、集成运维模块等，各个模块包含的主要设备如下：表1 项目各模块部署包含主要设备（20座智能农业大棚）序号模块类设备设施名称单位标准配置豪华配置区域共用设备每棚合计每棚合计1传感网络模块光照传感器个12036002温湿度传感器个12036003土壤温度传感器个12036004土壤水分传感器个12036005无线数据采控器个24048006数据采集箱个12036007智能控制模块电磁阀个12012008一体化控制器台12012009扩展电路箱个120120010采集传输模块中心节点设备个0000111工业级3G路由台00001123G网卡张0000113系统集成模块线缆 辅材些若干若干14工具 辅料些若干若干2.4 系统集成方案将每个大棚门口的市电交流220V电线接通入棚，作为大棚设备供电的主干线使用。主干线一律采用PVC管封装，主干线穿越大棚主体时，管线埋藏于地下。主干线在大棚内部走线时，PVC管线固定在大棚侧面棚体金属管上。 在大棚内部部署铁箱子一台，安装漏电保护器、导轨、电源转换器等设备入内，大棚内部主干线通达铁箱子并经由漏电保护器控制设备电源通断。铁箱子安装在靠近大棚电机和电磁阀一侧约15-25米处为宜。一体化控制器安装在大棚靠近电机和电磁阀一侧，在主干线上并联取电。电机连线到一体化控制器。 电磁阀安装在大棚水网管线入口处，并连线到一体化控制器。 传感器安装在大棚内部铁箱子附近，并连线到铁箱子内部的电源转换器上取电。传感器和铁箱子中间的线路可以不必用PVC管封装。 3 用户职责3.1 基本条件现场的农业大棚需要具备下列基本条件：1、大棚主体框架安装良好并正常使用，棚体塑料膜、南北卷帘轴、大棚两侧门等大棚基本设施完好；2、大棚电源准备充分，市电交流220V电源确保进入每个大棚门口；3、大棚外围水网准备充分，滴灌所需水源蓄水池、水泵、水网管线已全部到达每个大棚内部就绪，水网应具备变频恒定水压。3.2 用户负责工作现场农业大棚的下列工作需要由用户负责：1、大棚卷帘电机的提供及安装工作；2、大棚内部滴灌/喷淋管线的提供和铺设工作；3、大棚滴灌/喷淋管线大棚入口侧和大棚卷帘电机安装侧、大棚市电AC220V进线侧均在同一侧。 3.3 其他配合工作 其他需要用户配合的工作有： 1、我方系统集成人员进出大棚园区及农业大棚方便； 2、农业大棚园区指定好专人与我方项目负责人联系沟通。4 系统原理4.1 系统架构本系统主要分为大棚现场、采集传输、业务平台和终端展现四层架构。如图13所示。图13 系统架构图大棚现场主要负责大棚内部环境参数的采集和控制设备的执行，采集的数据主要包括农业生产所需的光照、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分等数值。传感器的数据上传有Zigbee模式和RS485模式两种，RS485模式中数据信号通过有线的方式传送，涉及大量的通讯布线。在Zigbee传输模式中，传感器数据通过Zigbee发送模块传送到Zigbee中心节点上，用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也通过Zigbee发送模块传送到中心节点上，省却了通讯线缆的部署工作。中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令封装并发送到位于internet上的系统业务平台。用户可以通过有线网络/无线网络访问系统业务平台，实时监测大棚现场的传感器参数，控制大棚现场的相关设备。Zigbee模式具有部署灵活、扩展方便等优点。控制系统主要由一体化控制器、执行设备和相关线路组成，通过一体化控制器可以自由控制各种农业生产执行设备，包括喷水系统和空气调节系统等，喷水系统可支持喷淋、滴灌等多种设备，空气调节系统可支持卷帘、风机等设备。采集传输部分主要将设备采集到的数值传送到服务器上，现有大棚设备支持3G、有线等多种数据传输方式，在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。业务平台负责对用户提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括环境数据监测、数据空间/时间分布、历史数据、超阈值告警和远程控制五个方面。用户还可以根据需要添加视频设备实现远程视频监控功能。数据空间/时间分布将系统采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况（折线图）和空间分布状况（场图）、历史数据可以向用户提供历史一段时间的数值展示；超阈值告警则允许用户制定自定义的数据范围，并将超出范围的情况反映给用户。上述功能均可以让用户通过浏览器实时观看。 业务平台通过互联网向用户提供服务，本业务平台提供支持多种类型终端的客户端/浏览器支持： Windows XP，Windows Vista，Windows 7等PC机操作系统。支持的IE浏览器为Internet Explorer 7.0版本及以上。 Android 2.0.1版本及以上的手机操作系统。4.2 网络拓扑 如4.1所述，系统的网络拓扑结构图如图14所示。图14 系统网络拓扑图4.3 功能原理系统提供智能农业系统所需的三套功能子系统，以网页形式提供给用户使用，分别是： 4.3.1用户操作子系统本子系统实现的功能有：1.用户登录时的身份验证功能。只有正确的用户名和密码才可以登录并使用网站。2.超阈值告警功能。能够判断各类数据是否在正常范围，如果超出正常范围，则告警提示，并填写数据库中的错误日志。3.告警处理功能。用户如果已经注意到某告警，可以标记告警提示，系统会在数据库中记录为已处理。4.智能展示功能。可以直观地展示传感器采集的数据，包括实时地显示现场温湿度等数据的分布和每种数据的历史数据。5.阈值设置功能。可以设置各种传感器的阈值，即上下限，系统判断数据的合法性即根据此阈值。6.视频功能。网站能够显示现场布置的各摄像头的内容，并可以远程控制摄像头。 4.3.2用户管理子系统本子系统实现的功能有：1.用户登录时的身份验证功能。只有正确的用户名和密码才可以登录并使用网站。2.用户密码管理。网站提供用户修改当前设置的密码值的功能。3.查看授权设备。网站提供用户查看自己被授权设备清单的功能。 4.3.3系统管理子系统本子系统实现的功能有：1.客户管理添加客户，必须通过业务管理平台添加后，客户才有权利进入视频监控系统。客户注册信息是通过邮件获取，密码皆为MD5加密，管理员无法获得客户密码。对于违约和未缴费客户，管理员可以通过设置客户进入黑名单。禁止该客户登陆平台。取消黑名单，该客户可以再次进入我们系统。删除客户，客户被删除后，则不能再登陆到视频监控系统。在线客户，管理员可以查询出哪些客户在线，统计客户的在线信息，以方便运营和管理。2.设备管理添加设备，必须通过业务管理平台添加后，设备才有权利进入视频监控系统。删除设备，设备被删除后，则不能再注册到视频监控系统。在线设备，管理员可以查询出哪些设备在线，统计设备的在线信息，以方便运营和管理。3.设备权限客户和设备建立权限，客户和设备原本没有权限关系。而客户要查看某一设备的远程信息，必须先授权才能获取。客户和设备权限改变，客户和设备之间有多种权限，系统默认对视频设备只有视频连接和查看远程录像的权限。我们系统支持默认的权限定义，企业可以根据实际情况选择默认权限。管理员和私有设备所属客户可以已经授权设备进行不同权限设备设置，以方便更好和更安全的控制远程设备。删除设备权限，管理员对于违约或者未缴费客户，可以删除对某设备的权限。删除后，即使该客户正在观看该设备，也会立即被停止连接。4.会话管理会话管理，强断会话，管理员可以通过这一功能实现异常或者错误客户的连接。 5 项目实施规划 5.1 总体规划1、系统集成厂家（下称“厂家”）提交部署方案、报价单给*电信系统集成公司（下称“集成公司”）。2、方案、报价通过后，厂家与集成公司签署项目部署合同（下称“合同”），集成公司和厂家分别委任“项目联系人”和“项目经理”并保持有效沟通。3、合同签订后5个工作日内集成公司支付合同金额的30%为预付款给厂家。4、厂家收到预付款后准备工程所需材料、设备，进行相关设备的下单生产。5、厂家将项目主要材料清单中所列设备于收到预付款后20日内运抵项目现场，集成公司项目联系人（下称“联系人”）一同抵达现场，对设备数量、规格进行验收，厂家在现场成立项目经理部（下称“项目部”）。6、集成公司对设备数量、规格验收完毕，联系人签署项目主要设备材料验收清单，并在验收完毕后5个工作日内支付合同金额的20%给厂家。7、项目经理编制项目实施进程计划书，由联系人同意并签字确认后项目开工。8、根据项目实施进程计划书，在项目实施进程中的监测点双方确认项目进度，对项目进度无异议并共同签署项目实施进度表。9、设备设施安装完成，软件调试完毕后，项目竣工。10、项目经理与联系人对项目进行初验，初验合格后签署初验证书，初验不合格则厂家进行整改至合格。11、初验合格后，集成公司支付合同总金额的30%给厂家。12、系统交付用户使用，并填写系统运行监测表，对系统相关功能运行进行监测。13、监测运行一个月后，如运行不正常，厂家负责整改至运行正常并将系统运行监测时间自运行正常之日起再延期一个月，以此类推。如运行正常，则系统运行监测表作为系统运行证明，集成公司联系人与厂家项目经理对项目进行终验，签署终验证书。14、终验合格后，集成公司支付合同总金额的15%给厂家。预留合同总金额的5%为项目质保金。15、系统持续运行使用，厂家负责远程技术支持和技术咨询、解答，对于远程无法解决的重大故障，厂家人员于48小时内响应并赶赴现场排除故障，直至系统运行正常。16、三年质保期满后，集成公司支付合同总金额的5%给厂家。在质保期内，如遇系统整体运行异常的重大故障，厂家除须负责排除故障外，集成公司有权按照合同总金额的0.5%每次的标准对厂家的质保金进行扣除。 5.2 工期规划自开工之日起，每2个人完成5座智能农业大棚，整个施工进程将持续四周左右竣工，预计总工日为50个。整个施工工期规划如下。第一周：完成一个园区20座大棚材料运抵现场、供电线路铺设工作，预计7个工日完成；第二周：完成一个园区20座大棚传感设备、控制设备固定、安装、线路连接工作，预计15个工日完成；第三周：完成20座大棚的数据后台录入、平台调试工作，预计5个工日完成。如遇阴雨等恶劣天气则工期相应顺延。6 商务事宜6.1 合同签订系统集成厂家（下称“厂家”）提交部署方案、报价单给*电信系统集成公司（下称“集成公司”），方案、报价单通过审核后10个工作日内拟定并签署合同。合同中应注明下列内容：1、 项目实施地点、规模、工期；2、 项目实施所需基本条件及条件准备负责方；3、 合同总金额及付款方式（付款时间、比例）；4、 厂家项目经理人员和集成公司项目联系人；5、 验收方式及时间；6、 技术支持与保修；7、 售后服务及培训；8、 用户中途拆装设备工作的方式及工作承担；9、 违约责任及争议解决。6.2 付款