智能温室控制系统项目说明书1

食洞城科技HENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第1页智能温室控制系统项目说明书项目名称 智能温室控制系统项目说明书承担人员庄继文赵庆权马雨志 申报日期 2017年8月10号食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第2页1项目设计目的及任务基于智能集成式农业温室大棚智能监控系统，该系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等，通过模型分析，可以通过Ethernet/zigbee自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时，系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理，为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件，帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。2项目设计背景近年来，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、2CO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联网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于Ethernet/zigbee的智能大棚监控系统使这些成为可能。食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第3页3项目设计思路智能报警系统(1)系统可以灵活的设置各个温室不同环境参数的上下阀值。一旦超出阀值，系统可以根据配置，通过手机APP、系统消息等方式提醒相应管理者。(2)报警提醒内容可根据模板灵活设置，根据不同客户需求可以设置不同的提醒内容，最大程度满足客户个性化需求。(3)可以根据报警记录查看关联的温室设备，更加及时、快速远程控制温室设备，高效处理温室环境问题。(4)可及时发现不正常状态设备，通过APP或系统消息及时提醒管理者，保证系统稳定运行。远程自动控制(1)系统通过先进的远程工业自动化控制技术，让用户足不出户远程控制温室设备。(2)可以自定义规则，让整个温室设备随环境参数变化自动控制，比如当土壤湿度过低时，温室灌溉系统自动开始浇水。(3)提供手机APP，客户可以通过手机在任意地点远程控制温室的所有设备。历史数据分析(1)系统可以通过不同条件组合查询和对比历史环境数据。(2)支持数据和图像等多种方式查看，用户可以更直观看到历史数据曲线，作出更好的目标数据。食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第4页(3)与大数据建立统一的数据模型，系统通过数据挖掘等技术可以分析更适合农作物生长、最能提高农作物产量的环境参数，辅助决策。手机客户端(1)用户可以通过润诚农业温室智能监控系统手机客户端，随时随地查看自己负责温室的环境参数。(2)用户可以使用手机端及时接受、查看温室环境报警信息。(3)通过手机端，用户可以远程自动控制温室环境设备，如自动灌溉系统、风机、顶窗等。(10米宽，60米长大约1亩。)4项目分析系统组成(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)传输设备前端采用标准模块，通过模拟量数据接口(端子接口)和采集器相连接，中心节点收到的数据可以通过采用国际标准TCP/IP通信协议直接是输出到服务器上；还可有通过Ethernet/zigbee把其收到的数据发送的远端的PLC模块上，省去了每个终端的模块，只需要中心节点一个，节约了成本。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食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第5页息。当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。系统总架构ZigBee的工作特点，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不至U1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。(1)Ethernet/zigbee组网，前端通过标准的232/485或者内置通道与监控终端里的PLC连接通信，获取的数据直接通过同轴电缆发送到PLC(中心节点)。(中心节点)通过串口与服务器连接，把数据送到后台，后台管理软件对数据进行分析(2).原理框架，数据管理中心发起TCP/IP连接，握手成功后开始数据传输。食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第6页终端把采集的数据通过PLC把数据传给中心PLC（主站），接到数据后即时将数据通过232/485传送给数据中心进行分析处理，得出直观的结果和相应的指令通过232/485发送给中心PLC（主站），再通过网络传送采集端PLC，采集端PLC根据指令对相应的控制处理。（3）PLC采用施耐德新一代ModiconM221控制器，该可编程控制器是一款结构紧凑、高性能和可扩展性的中端PLC，充分体现了施耐德电气的“灵活设备控制”理念。该产品CPU功能非常丰富，最大支持2路串行通信端口、Mini-USB编程专用端口、以太网接口、位置控制功能（高速计数器和脉冲输出）、SD卡，这些内置功能大大降低了机器设备成本；另外还可以扩展ModiconTM3扩展模块，包含普通输入输出模块、安全模块、电机起动器控制模块。内置血由USB-B编程口进行编程调试，可使用标准SD存储卡传输程序，数据文件，固件更新；CPU指令处理速度高达0.2微秒/布尔指令，最多可以扩展14个TM3模块，最大可管理488个I/O点；2路串行通信端口，内置端口1采用RJ45接口，可选端口2采用端子接线，RS232/RS485可选，支持ModbusRTU/ASCII协议，为连接外围设备提供了灵活的搭配；ModiconM221部分型号内置了RJ45以太网端口，支持ModbusTCP通讯（客户端&服务器），ModbusTCP/IP从站，EthernetIP适配器，动态DHCP客户端配置、编程、下载、监控，数据交换，为远程上位机或者PLC主站进行无缝连接。该PLC通过了CE、UL、ABS等认证标志，可以工作温度范围在-10...+55℃，相对湿度在10...95%（无凝露）内。编程软件SoMachineBasic是一款使食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第7页用简便，上手快捷的编程软件，用于ModiconM221一体型及书本型可编程控制器的项目开发，支持梯形图(LD)、指令表(IL)编程语言。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、手机APP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)：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(环保监测数据)。(4)：数据集中器端提供具有信号输出协议的端口，可接通信设备进行无线传输。(5)：监控软件采用标准windowsXP/7/10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，局域网内的食洞城科技MENGTECHN0LO6V江苏润城温室科技股份有限公司文件编号RC-ED-LB-2017智能温室控制系统项目说明书共9页第8页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）：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。数据中心网络接入方式分析1.专线接入，中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP,客户中心通过一条100MAPN专线接入网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接。用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免