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基于安卓系统的温室环境远程监控模式设计

2018-03-02王帅

农业科技与装备 2017年9期
关键词:采集器远程监控控制器

王帅

摘要:根據辽宁省温室大棚实际情况,开发研制温室大棚智能远程监控系统。概述系统的构成及设计思路,详细介绍硬件及软件的功能和作用。性能测试结果表明:系统智能化和工作效率高,数据采集稳定准确,能够满足农艺对监控设备的要求。

关键词:温室;环境;远程监控;智能;设计;采集器;控制器

中图分类号:S625.5;S126 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2017)09-0048-03

温室大棚通过提供作物生长的最佳条件,降低四季变化和恶劣气候对设施作物生产的影响,是我国农业重要的组成部分。随着精细农业、数字农业的发展,电子、计算机、通信、自动控制等信息技术逐渐被引入温室大棚生产,实现智能远程信息化监控。在此情况下,辽宁省农业机械化研究所在查阅国内外相关资料的基础上,根据辽宁省温室大棚种植的实际情况设计了大棚智能远程监控系统。

1 温室大棚智能远程监控系统的工作原理

温室大棚智能远程监控系统主要包括采集传感器、视频监控器、控制器、采集控制服务平台(由安卓环境开发)和网络服务平台。其中,采集传感器、视频监控器、控制器为硬件设备,采集控制服务平台和网络服务器平台为控制软件。

智能远程监控系统对获取的环境多点监测数据进行分析处理,实现小数据分析和控制,并通过网络云平台实现大数据整合处理,对温室大棚生产实现远程智能化监控。

温室大棚智能远程监控系统工作流程为:传感器将采集到的环境数据以无线方式发送到采集控制器,采集控制服务平台进行计算处理后以无线方式发送到网络控制模块;网络控制模块对数据进行整合处理后,通过GPRS发送给网络服务器平台;管理人员对数据进行相应分析,再通过网络控制模块和采集控制服务平台向各个控制器发送指令,完成相应控制。

2 温室大棚智能远程监控系统主要部件设计

2.1 采集传感器

采集传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器。这些高精度传感器采集环境因子数据后,均采用低功耗传输协议和太阳能供电方式,将数据通过无线方式传输给采集控制服务平台,供其进行分析处理和实时显示。采集传感器的工作流程如图1所示。

2.2 控制器

控制器分为降温控制器、增温控制器、灌溉控制器、卷帘控制器、二氧化碳控制器和遮阳控制器等。其以监测温室大棚内的环境因子为数据依托,将数据上传到网络服务平台进行实时统计、分析、处理,再根据相关设置要求发送相应的控制指令。

采集控制服务平台对采集数据进行计算处理后发送到网络服务器台,并根据相关设置(上下限值、恢复值等)输出指令,使降温控制器、灌溉控制器、增温控制器、卷帘控制器、二氧化碳控制器和遮阳控制器等相关控制设备进行相应联动。采集控制服务平台除监视各个环境因子外,还能实时监视控制器运行情况,确保其在安全状态下运行。控制器工作流程见图2。

采集控制服务平台是系统的核心组成部分,其采用板载定制优化的Android 4.4系统和稳定的英特尔四核处理器,配备26.6 cm(8寸)高清触控显示屏,支持多点触控,可执行收发采集数据和控制指令等任务,并实时显示采集数据、报警信息和相关设置。采集控制服务平台的工作流程见图3。

2.3 服务平台

温室大棚智能远程监控系统采用本地监控和网络监控2种工作模式并行运行。采集控制服务平台主要用于棚区集群化大范围监控,可视化程度高,可根据需要架设整个范围的监控。采集控制服务平台与网络服务平台相连后,数据接收可实现同步。更改设置时,采集控制服务平台与网络服务平台同步变化,采集控制服务平台端控制权重高于网络服务平台。

环境数据通过采集控制服务平台发送至网络控制器后,网络控制器对多个棚内的数据进行整合处理,并发送至采集控制服务平台和网络服务平台;网络服务平台对数据进行存储并写入数据库进行分析,并可在前台进行实时显示及多种方式的历史查询,即网络服务平台可提供历史记录查询功能,其工作流程见图4。

3 温室大棚智能远程监控系统性能测试

3.1 测试条件

2017年4—6月,在新民试验地进行大棚智能远程监控系统性能试验,以检验系统的工作可靠性,并为系统改进提供依据。测验项目有温度、湿度、光照度等环境因子及降温、灌溉等功能控制。

3.2 温度和动作监控测定

在试验棚中的两侧及中间,分别放置3组空气温湿度传感器和3组温度计,对比远程获取温度和温度计温度,确认二者温度显示一致。在采集控制器上设置报警制动和恢复范围值,降温制动情况与设定值一致,试验数据如表1所示。

3.3 土壤湿度和喷灌监控测定

将3组土壤温湿度传感器和3组土壤湿度计分别放置在大棚两侧及中间,对比远程获取的湿度和湿度计湿度,确认湿度显示基本一致。在网络服务平台上设置报警制动和恢复范围值,动作信号正常,动作数值与设定值一致,具体的试验数据见表2。

3.4 光照度与卷帘机监控测定

在光照度与卷帘机监控试验中,以光照度界值作为卷帘机卷起和落下的指标。光照度传感器放置在棚外感应天气变化,一般来说,晴朗白天的光照度超过100 Lux,阴天的光照度在50~100 Lux之间。阀值设置应根据当地的气候环境进行。试验当日为晴天,试验数据及结果见表3。

3.5 系统性能分析

性能试验数据表明:系统智能化和工作效率较高,数据采集稳定准确,能够满足农艺对监控设备的要求,且故障少、维护方便。性能测定及用户反馈结果还表明,在网络环境不好的地区,该系统的远程数据采集功能会受影响,需要在基站和棚区间加装信号增益设备。

4 结论

新研发的温室大棚智能远程监控系统可实现大棚环境因子采集和控制的集成化联动,同时,无线采集传感器可放置在棚内不同位置,且一个棚内可放置多个同类型的传感器,易于实现多栋大棚集群控制。大棚智能远程监控系统的应用前景较为广泛,为连栋温室大棚信息化管理提供适用装备支撑。

参考文献

[1] 田野,徐保强,于欣欣.温室大棚环境远程监控及自动灌溉系统的设计[J].机械工程与自动化,2015(3):149-151.

[2] 侯波,徐小华,胡晓飞.基于LabVIEW和GSM的温室大棚环境远程监控系统设计[J].江苏农业科学,2015,43(1):393-395.

[3] 王春峰,曹桂玲,陈威威,等.基于总线技术和GPRS的温室环境远程监控系统设计[J].农机化研究,2014,36(11):195-198.

Abstract: Intelligent remote monitoring system of greenhouse was developed according to the actual situation of greenhouse in Liaoning province. This paper summarized the composition and design ideas of the system, and introduced in detail the function and role of the hardware and the software. The performance testing results showed that: The intelligence and high efficiency of the system with stable and accurate date collected could meet the requirements of the agronomy on monitoring equipment.

Key words: greenhouse; environnent; remote monitoring; intelligence; design; collector; controllerendprint

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