太阳能大棚环境远程监控系统设计.

太阳能大棚(视频与环境远程监控系统方案设计单位:江西省裕盛农业发展有限公司设计一、网络视频监控系统一、名词解释:网络视频服务器(DVS,digital video server,又叫数字视频编码器,是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备,由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成,主要是提供视频压缩或解压功能,完成图象数据的采集或复原等,目前比较流行的基于MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。网络摄像机(IP Camera,IPC是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像通过网络传至地球另一端,且远端的浏览者不需用任何专业软件,只要标准的网络浏览器(如“Microsoft IE或Netscape即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片,采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩,通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。二、方案设计2.1系统结构图根据用户的安全监控需求,我们设计了小型远程网络视频监控系统:此类视频监控系统要求的功能多,单个用户的成本要求低,特别是要实现远程随时随地的监控。同时为了保障监控场所的原有其它网络设备能正常使用,网络视频监控设备视频服务器DVS或网络摄像机IPC不能独占网络,必须使用路由器进行分配 使多种网络设备可以同时接入INTERNET网络。本着低成本、多功能的原则,我们设计系统结构如下:2.2方案具体实现说明这套方案可以采用光纤宽带网络接入方式或是廉价的ADSL网络,因为监控设备都是通过内网接入公网所以实现的方式基本相同,所以这里用ADSL网络接入方式来说明监控实现步骤。监控场所采用模拟摄像机接入DVS进行编码压缩处理为网络视频信号或直接采用网络摄像机IPC,所有网络设备(包括DVS、IPC、PC都可以连接到路由器再通过ADSL接入INTERNET。监控场所原有的PC机可以充当监控管理主机,用来设置DVS或IPC的相关参数、浏览监控图像及录像存储。2.3涉及到的网络设置2.3.1、端口转发DVS或IPC接入路由器,通过路由器的PPPOE拨号功能,直接拨号接入INTERNET。DVS或IPC需要提供通过私网与INTERNET中远程的客户端连接,必须在路由器上设置端口映射,将DVS或IPC的联网端口都通过路由器映射到公网上。这样远程访问的用户就可以通过访问路由器的公网IP加相应端口访问到DVS或IPC。金三立的网络DVS或IPC需要映射的端口有:WEB端口:80 (如果是多台设备,可以修改为8080、8081等视频端口:9660 (如果是多台设备,可以修改为9760、9860等以上2个是必须用的端口,修改了DVS或IPC设备自身的端口后,就在路由器里面设置对应的端口转发。其它还有9661等端口也是会用到的,如果路由器的端口转发支持端口段的 话就可以直接将9660-9665都做端口转发。2.3.2、动态域名绑定为了解决路由器ADSL拨号获得的公网IP不断变化,必须在路由器上设置DDNS动态域名绑定,这样不管路由器获得的公网IP地址是多少,只需要输入固定的域名就可以实现远程IP访问。 2.4监控图像访问方式客户端访问DVS或IPC的方式有两种,一种是C/S,也就是通过视频客户端软件来访问,通过在PC机上安装客户端软件,远程登陆DVS或IPC,可以设置各项参数和进行远程控制。2.4.1、客户端设备配置下图可以看到使用DDNS域名绑定方式的监控点在CS客户端上的设备配置信息。 2.4.2、C/S客户端下图是使用C/S客户端浏览监控图像的界面。在此客户端里面可以实现对设备的所有操作:如视频浏览、云台控制、图像抓拍、录像回放、告警处理等等。2.4.3、B/S客户端通过IE浏览器直接输入IP或者域名,下载安装插件后即可在网页上访问DVS或IPC,进行查看及控制。B/S方式无需安装专用的客户端软件。下图是使用B/S客户端浏览监控图像的界面,同样可以实现视频浏览、云台控制、图像抓拍、录像回放、告警处理等等。 二、环境远程监控系统一、项目背景近年来,温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利,得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求,目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见,而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵,不适合国情。针对目前大棚发展的趋势,提出了一种大棚智能监控系统的设计。根据大棚智能监控的特殊性,需要传输大棚现场参数给管理者,并把管理者的命令下发到现场执行设备,同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。二、项目分析2.1 系统组成2.1.1大棚现场采集控制终端大棚现场采集控制终端负责24小时采集温室内温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数。 2.1.2无线传输设备厦门四信IP MODEM F2103采用标准的232/485通信接口,只要内置一张GPRS数据卡就能和互联网进行通信,和大棚现场采集终端通过232/485连接后,将采集终端送上来的数据原封不动的通过网络传输到数据管理中心。F2103的通用性强,即插即用,体积小巧安装使用简单便捷,无需太多专业技能,而且针对不同的工程情况可选择不同的网络IP MODEM,型号规格为F2X03。 2.1.3数据管理中心数据中心对现场实时采集的温室内温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行分析处理,不仅进行完成的统计做出相应的统计报表,并做出趋势分析,且以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。当温湿度超过设定值的时候,自动开启或者关闭指定设备。2.2 系统总架构首先用232/485先将大棚数据采集终端和F2103连接起来,将SIM卡插进F2103中,给F2103上电即可,此时F2103会自动连接到数据中心。数据中心服务器一般通过固定IP、ADSL、APN的形式接入网络。无线传输设备F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机,与中心建立TCP/IP连接后开启透明数据通道。当采集终端需要上报数据的时候将数据直接送往串口,此时F2103就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机。当数据中心下发的命令或数据通过通道传输到F2103后,F2103通过串口送到采集终端,从而实现了数据双向透明传输。 2.3系统实现功能1:可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的温度、湿度、风速、二氧化碳、光照、空气洁净度、供电电压电流等各项参数情况,以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息,监测点位可扩充多达上千个点。2:可设定各监控点位的温湿度报警限值,当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号,报警方式包括:现场多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测,系统可在不同的时刻通知不同的值班人员; 3:数据集中器提供USB接口,在没有配监控电脑或监控电脑损坏、瘫痪,可随时用U盘导出将数据转至其它电脑。4:数据集中器端提供具有信号输出协议的端口,可接通信设备(GPRS IP MODEM等进行无线传输。5:温湿度监控软件采用标准windows 98/2000/XP全中文图形界面,实时显示、记录各监测点的温湿度值和曲线变化,统计温湿度数据的历史数据、最大值、最小值及平均值,累积数据,报警画面。6:监控主机端利用监控软件可随时打印每时刻的温湿度数据及运行报告。7:强大的数据处理与通讯能力,采用计算机网络通讯技术,局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑,在线查看监控点位的温湿度变化情况,实现远程监测。系统不但能够在值班室监测,领导在自己办公室可以非常方便地观看和监控。8:系统可扩充多种记录数据分析处理软件,能进行绘制棒图、饼图,进行曲线拟合等处理,可按TEXT格式输出,也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。9:控制软件的编制采用软件工程管理,开放性与可扩充性极强,由于采用硬件功能的软件化的系统设计思想及系统硬件的模块化、通讯网络化设计,系统可根据需要升级软件功能与扩展硬件种类。10:系统设计时预留有接口,可随时增加减硬软件设备,系统只要做少量的改动即可,可以在很短的时间内完成。可根据政策和法规的改变随时增加新的内容。11:设备改进、检修过程中及检修完成后,均不需要停止或重新启动机房监控系统。12:系统都均做可靠行接地,以防静电。三.太阳能大棚补光系统一. 结构与功能太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池(组组成。如输出电源为交流220V或110V,按实际需要还可以配置逆变器。各部分的作用为: (1太阳能电池组件:太阳能电池组件是太阳能供电系统中的核心部分,也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 (2太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。(3蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池组件所供出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。二.太阳能发电系统特点1 长寿命:晶体硅太阳能电池组件的质量保证期是15-20年;2 高性能:晶体硅太阳能电池发电系统具有抗台风、抗冰雹、抗潮湿、抗紫外辐照等特点,组件系统可以在零下40度到零上70度环境下正常工作;3 无需职守:运行中无需人员职守,像常规能源一样能向负载供电;4 无间断供电:系统设计时考虑到当地的阴雨天气情况,将平时多余的电能存储在蓄电池内,可确保用户在阴雨天仍有足够的电能可供使用;5 直流无干扰电源:太阳能电池发电设备,无噪声、电源无高次谐波干扰,特别适用于通信电源;6 不受地理环境影响:平原、河道、海洋、高山、雪原、海岛、森林地区,任何需电的地方都可以使用晶体硅太阳能电池发电系统。三.温室大棚补光作用 光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能,充分发挥植物光合作用的潜力,将直接关系到农业生产的效益。近年来由于市场需求的推动,普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等,由于冬春两季日照时间短,作物生长缓慢,产量低,因此急需进行补光1.大棚喷灌系统一项目概况: 本项目拟建成大棚8640(48个6*30m大棚分整个园区规划的一部分。业主提供引入大棚区水源及水泵所需的380V电源,水源质量较好,可直接引入灌溉系统;水源离灌溉目的距离较近,不大干30m。%二总体设计思路本灌溉系统的总体设计思路是:低造价、长寿命、操作便利,节省人力,喷洒流畅,流量均匀,抗堵性能好。第二部分设计方案1设计依据m本系统符合以下标准GBT85-85 喷灌工程技术规范TJ24-7P 农田灌溉水质标准2技术参数及要求 本系统采用倒挂式喷灌2.1 灌水强度2.00mm/h喷灌强度【P】4.0/h喷头组合均匀系数=CU90%2.2喷头的选择选用国产的旋转微喷头,性能参数如下: 2.3过滤器因浇灌水源为水质较好,拟采用两级过滤方式,首部采用过滤精度120mu过滤器。 2.4 主 干 支管 主干管采用 PVC 管，支管采用 PE 管。 2.5 灌溉水利用系数 =90 3 系统配置 3.1 系统组成 该喷灌系统由水源供水部分（由业主提供） 、首部（含控制部分） 、输水管 网、灌水器等组成； 供水部分及首部包括蓄水池、电缆、控制箱、管道泵、压力表、过滤器、 球阀等； 输水管网包括主、干、支各级管道、管件、阀门等； 灌水器包括喷头、止滴器及其它连接件。 3.2. 系统布置 3.2.1 灌溉管网及终端布置 大棚喷管按 48 个单体大棚和一个 2304 配置一个水池及一套系统首部。 每个单体大棚沿屋脊布置 1 条20PE 毛管，PE 管上间隔 3M 均匀安装喷头。 连栋大棚每 6m 宽布置 1 条20PE 毛管，PE 管上间隔 3M 均匀安装喷头。 每个单体均匀设置控置球阀；连栋大棚每拱均匀设置控置球阀。 管网采用三级管道方式，一级为引入灌溉园区的主管，二级为分到各轮灌 区的干管， 三级为地表 PE 毛管；其中一、二级主管埋入地面以上 400MM、三级毛管按 各分区位置，布置于种植区上部。 3.2.2 控制通过各区的 PVC 球阀可进行手动控制。 4 辅助参数 电压：380V 水源：用户提供 驱动方式：电动 特点：系统自动化程度高、节省人力、流量均匀、抗堵性能好、可实现定 区域灌溉。 2.温室“湿帘-风机”强制通风降温系统 为能达到夏季良好的降温效果, 在温室的南山墙上设置湿帘,在温 室北山墙上安装排风扇。 湿帘-风机 降温