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智能温室监测控制系统都应用在哪里？
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&&&智能温室系统是一种结合了计算机自控技术、智能传感技术等高科技手段的资源节约型高效设施农业技术，它主要是根据环境的温度、湿度、二氧化碳含量、光照、雨量以及土壤状况等因素，来控制温室内的各项指标和各种营养元素配方，以创造出适合作物生长的最佳环境。很显然如何能够准确、稳定、方便的得到这些环境信息就成为整套系统的关键。随着近几年短距离无线通信的发展，新兴的无线传感网技术为智能温室系统中的传感环节提供了有力的技术保障。
多年来公司在短程无线通信标准、芯片和产品技术领域的积累，独立研发了能够支持大规模自组织、自维护无线传感网络的协议栈，即USSN（Ultra-Scale
Networks）技术，并以此技术为基础开发了具有自主独立知识产权的智能温室无线温湿度采集系统，能够提供全天候、无人看守、免维护且不依赖电源的无线温湿度采集服务。
　　USSN是指由若干无线采集终端通过无线方式互相连接成的网络。如果在一定范围内设有若干个无线采集终端，任意一点的数据都可以被其他邻近的节点转发。数据转发可以倍数增加两点间的通信距离，且扩大网络覆盖范围。终端数据最终通过网络传递后汇集到数据收集端，再由收集端通过其他通讯协议和方式传送给上位机，如右图所示图：
系统意义： 　　
智能温室是智能化控制系统应用到大棚种植上的结果，利用最先进的技术，模拟出最适合棚内植物生长的环境。与人工控制相比，智能控制最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚内部的环境，对于环境要求比较高的植物来说，更能避免因为人为因素而造成生产损失。智能化控制系统将极大的提高产量和质量，尤其是对于档次较高的经济作物。
功能描述：
&整套系统由无线数据采集器、无线开关控制器、无线数据网关（可多个）、PC和网络服务器（可选）组成。网关与采集器和控制器采用USSN传感网技术进行无线连接，每个网关下面可同时连接上百个终端设备，且所有终端自动组网，同步工作。网关与PC或网络服务器则通过以太网或移动通讯网络连接。
&采集终端集成了高精度温湿度传感器。所有终端之间采用无线连接方式，并且可全部使用电池供电，免去了电源线和数据线的安装问题，使其随意更换位置成为可能。在实际应用中，采集终端可以根据实际需求集成温度、湿度、光照、二氧化碳浓度和土壤环境等各种传感器。
无线传感器数据采集器装有预留端子，可根据需要外接土壤温湿度、光照等多种传感器。
无线开关控制器可与原有电控系统并联，可用于控制卷膜机、卷帘机、风机、灌溉装置等
网关在系统中处于核心地位，所有传感器采集的数据都要汇集到网关中，所有对终端的控制指令也都要通过网关向下发送。网关内置了强大的操作系统，可对网络和数据进行维护和储存。PC机通过网线或局域网直接登陆网关后，可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据等操作。网关同时具备远传能力，通过局域网或3G将所有的配置数据和采集数据一并传到网络服务器上，此种模式支持多用户同时登陆网络服务器对网关的数据进行查看。
&无线数据网关和网络服务器都提供了功能强大，且界面友好的软件。用户根据不同操作权限登陆网关或网络服务器后，可进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据、报警管理等操作。
&&&&&&&&&&&
典型应用：
我们以集中式大棚养殖为例，来讲解无线温湿度采集系统在实际中的典型应用，请见下图：
在实际大棚种植中，各区域可能养殖不同的农作物，他们对于温湿度的要求不尽相同，所以需要定时的对这些指标进行检测，以便采取相应的措施，为作物提供最合适的生长环境。根据实际检测的需求，可以将无线温湿度采集终端安装在相应的位置，所有的温湿度采集终端全部采用电池供电，并且通过无线方式进行数据传送，所以无需考虑电源线和数据线的安装问题，可以做到即插即用。
　　在安装过程中，需要确保每个终端都可以连接到无线网络中。如果有个别监测点位置距离较远，可考虑在通讯路径中增加终端个数，转发较远终端的数据，保证网络工作稳定。
　　每一个这样的网络都可以容纳几百甚至上千个采集终端，每个大区域内配备一个网关，数据有效上传，不会发生碰撞及丢失，网关将数据及时传至大网中，只要通过网络访问网关，即可随时获取数据。　
系统特点：
&&系统采用3G+USSN的全无线架构，无需布线施工，维护成本低
&&USSN无线传感器网络技术符合IEEE802.15.4C国际标和CWPAN国家标准，绿色、环保、无辐射
&&USSN传感网具有全网同步的超低功耗特性，节能的传感器节点使用普通电池供电可工作1年以上
&&网络自动负载均衡，网络内所有无线节点功耗可评估，且功耗相仿
&&自动组网、自维护、网络连接可视，全天候稳定运行，无需人工干涉
&&所有的无线采集器安装简便，即插即用，可以任意改变安装位置，不受线缆的束缚
&&良好的网络扩展能力，随意增加和减少采集终端数量，同一网络中可支持几百个采集器和控制器
&&跳频和加密认证机制，保证系统安全可靠运行
&&&&&&&管理方式多样，用户可通过直接访问网关或网络服务器对所有的监控进行管理
&&管理软件界面友好，且功能强大，保证数据的记录、分析及时准确，系统稳定可靠
&&无线传感网独立工作，无需缴纳任何费用，多采集器数据统一通过一个网关发送，节省3G流量费
技术指标：
&&&&&&&*为满足系统的普遍需求，系统终端只集成温湿度传感器，其他传感器可定制。
&&&&&&&采集间隔：可设置
1分钟～1天（采集终端数量增加则采集间隔需延长）
&&&&&&&温湿度采集终端：高精度温湿度传感器
&&&&&&&温度测量：范围
-20℃～100℃&&&&&&&
精度 0.5℃
&&&&&&&湿度测量：范围
0%～99%&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&射频参数：工作频段
ISM 2.4GHz
&&&&发射功率
&&&&&&&通讯距离：两点间室内30米，室外100米
&&能耗指标：采集间隔15分钟时，采用两节南孚AA1.5V电池可工作2年，时间根据采集间隔和实际环境浮动
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智能化温室控制的现状与发展趋势
　　【摘 要】随着计算机智能控制技术和自动化程度的迅速发展，智能控制在我国得到了更加广泛的应用。本文介绍了国内外温室控制的现状，分析了我国温室控制存在的问题，并对温室控制的发展方向进行了总结。 中国论文网 /8/view-7207396.htm　　【关键词】温室；智能控制；现状；发展方向 　　【Abstract】With the rapid development of Computer Intelligent control technology and Automatic level， intelligent control has been widely used in China. This article introduced current situation of the domestic and international greenhouse control technology， analyzed the problems of greenhouse control and finally summarized the development direction. 　　【Key words】Green House； Intelligent Control； Current Situation； Development Direction 　　0 引言 　　自动化行业的飞速发展为现代化农业的发展带来了新的契机，现代农业非常依赖于温室环境，温室是一个独立的为农作物生长创造环境的设施，由于农作物的培育对于温度、湿度、CO2浓度等参数的要求很高，所以温室管理需要引入更为先进的自动化控制系统，所以智能温度控制系统对于现代农业的发展有非常重要的意义。 　　智能温室是专门为农业温室、农业环境控制等开发生产的智能控制系统。可测量温度、湿度、光照、气压、紫外线、土壤温湿度以及CO2浓度等农业环境要素。 　　将自动化控制系统应用于温室当中，使得温室内大气、土壤、光照、CO2浓度、风向、风速等参数的采集更加准确，从而模拟出最适合的棚内植物生长的环境，再通过控制系统对数据进行分析之后，由一些控制器来进行自动化控制，从而调节到适合农作物生长的环境。 　　1 国内外研究现状 　　1.1 国外现状 　　温室控制技术在国外的发展要追溯到罗马时期。从20世纪70年代开始，计算机控制技术也开始应用到温室控制当中，最开始是用现场采集技术，发展到后来应用了较为高级的分布式控制系统。目前，美国已经将众多新型技术应用到温室生产当中，包括全球定位控制系统、计算机控制技术和遥感技术等。除此之外，许多发达国家在温室控制方面都有较为深入的研究。 　　国内外对温室环境控制系统的研究也为其带来的飞速的发展，在控制手段的技术上经历了“手动―自动机械―分散电动―集中电子―计算机集成”五个阶段。其中，温室控制系统的难点在于对环境参数的采集，然后针对于环境做出相应的控制动作，这对于传统控制系统来说是一个挑战。从20世纪80年代开始，随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术广泛应用于各个行业，也包括温度控制系统当中。 　　目前世界制造业的迅猛发展为温度控制系统也带来了巨大的革新，人们已经不满足于自动化控制，而是追求全自动化、无人化控制，例如荷兰在生产它们作为标志性的花卉及蔬菜时，自动化控制占85%。针对于一些较为复杂的参数，例如温室材料、结构、载荷、微环境（包括温湿度、通风、光照、CO2浓度等）等，英国有一家专门机构来进行研究，这样，全自动化温室控制技术就能更便捷的发展。目前日本研究出无人化的温室大棚，对只能温室控制及现代化农业的发展都带来了新的启发。 　　总的来说，国外在温度控制系统方面的研究已经非常的深入，包括参数采集，控制方式的升级，以及无人化的实现。但温度控制系统应用于农业生产中还有很多问题亟待解决，因为农作物的生长有许多经验性的因素存在，所以要达到完全的自动化生产还需要更多的仿真数据及实践研究。 　　1.2 国内现状 　　我国将温室应用于农作物生长起步较晚。20世纪60年代简易塑料大棚开始出现。70年代之后，新型的节能型日光温室技术慢慢普及，发展至1981年，保护地的面积约为1.6万公顷，占种植面积的4.35%，其中温室仅仅1500公顷，占蔬菜种植面积0.4%。到了1994年，全国有节能型日光温室115万亩，大棚400万亩，总面积达515万亩。直到近几年，温室种植技术才开始广泛应用于农业生产。而温室自动控制系统能够大大提高温室的工作效率，现在国内许多机构都在着手研究，但是温室自动控制系统主要问题有以下几点： 　　（1）投入产出低，运行经济效益差，并且引进价格高。 　　（2）技术要求高，一般用户不易掌握，限制了其使用范围。 　　（3）不适合我国气候的特征。从国外引进的温室不能适合我国的运行模式，从而在气候特征方面不能完全契合。 　　所以，研究出一个适合我国气候环境，并且能够推广开来的温室自动控制系统是当务之急。基于上述各类因素，我国农业自动化领域的学者在吸收了外国智能温室技术优点的基础上，进行了我国温室环境中各种参数变化的研究。从而越来越多的温室自动控制系统产品问世，也有相当一部分产品应用于一些农业示范园，甚至应用到量产的农作物温室当中。目前，国内智能温度控制技术的发展正逐渐成型。 　　2 我国温室存在的主要问题 　　（1）起步晚、科技水平低。我国机械栽培技术起步晚、基础差，生产设备不规范，没有完整的成套电器设备，也没有完善的自动化生产体系。 　　（2）技术单一。目前的技术研究仅限于单个温室，没有针对于多个温室的集中控制系统，目前物联网技术的发展有希望解决这一问题。 　　（3）通信方式落后。目前，我国温室测控系统的通信主要是485总线以及CAN总线等有线方式。因为有线通信方式存在诸多弊端，例如布线复杂，空间限制级故障率高，维修维护复杂等等。而现在由于无线传感技术正逐渐成熟，无线通信技术有望更多的应用于温室控制系统中。
　　（4）缺少合适的上位机管理系统。目前的温室控制系统中，一些上位机只限于存储采集的历史数据，而之前提到农业生产需要许多经验因素，温度控制系统则需要更多的农业专家进行实时控制管理系统。 　　（5）设施抵御自然灾害的能力差。目前大多建筑材料包括钢材、玻璃等等。而这些材料没有国家统一的标准和规格，且应用率不高，仅占设施栽培面积的10%，而自动化温度控制需要对温度、湿度、光照等参数进行调节，而一些自己建造的塑料设施并不能实现这些要求，所以设施的规范化是目前亟待解决的问题。 　　（6）机械化水平不高。目前，在操作方面还是以人工为主，没有大型的机械等辅助进行生产等行为的实施。 　　3 智能温室控制的发展趋势 　　智能温室控制系统的出现为我国现代化农业的发展带来了便利，而放眼未来，为了完善和加强智能温室控制系统技术，还有许多方面需要进行研究。也将会有越来越高科技的产品的出现来促进农业及自动化行业的发展，其发展趋势主要从以下几个方面 　　（1）越来越多的参数检测及控制，除了温度湿度及气体浓度等常见的参数，还需要针对于不同农作物的多种参数进行控制。 　　（2）相对简单的操作终端，由于农业生产的操作者并非自动化行业的从业者，所以相对简单的用户操作界面也非常重要。 　　（3）便于维护维修，由于系统较为复杂，故障点也较多，所以需要便捷的维护维修。 　　（4）系统便于升级，从农业物联网的角度出发，会有越来越多的功能加入，所以智能温室控制系统需要更加的有可开发性。 　　【参考文献】 　　[1]郭世荣，等.我国设施园艺概况及发展趋势[J].中国蔬菜，2012（18）：1-14. 　　[2]农业部设施园艺发展对策研究课题组.我国设施园艺产业发展对策研究[J].现代园艺，2011（4）：13-16. 　　[3]周长吉，编著.现代温室工程-第二版[M].北京：化学工业出版社，2010. 　　[4]田宏武，申长军，郑文刚，等.基于温湿度的多模式温室设备控制策略设计[J].农机化研究，）：120-124. 　　[5]卜清，汪小?C.低成本简易温室控制系统的研究[J].节能技术，2007（2）：121-127. 　　[责任编辑：王楠]
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温室环境监测在智能温室大棚中的应用
　　在现代农业生产中温室环境一般指我们的或者室内环境，而温室则是这类封闭式农业生产环境中的各种环境数据监测。浙江云飞科技科技股份有限公司开发的就是专门应用于农业大棚物联网系统中的环境监测系统，该系统可以检测大棚中的空气、、光照、水分等环境参数。　　云飞科技温室系统对于中的监测要用到、、土壤硬度计、土壤原位PH仪、土壤盐分计等传感器，或者也可以选择用多合一传感器。当然这些仪器设备是比较先进的，我们不但可以在电脑上读取数据，也可以在现场查看数据。如果需要功能简单一点的，我们也可以选用各种无线或者有限传感器来搭建我们的土壤环境监测系统。　　云飞科技温室系统中对于空气方面的监测也一样，可以选个监测仪器、空气水分检测仪器等仪器设备，或者也可以选择，空气水分传感器、多合一传感器等有线和来达到我们温室环境监测中的。　　云飞科技温室系统可以满足农业生产温室环境中的各种环境参数监测，从而满足系统分析农业操作所需的数据，让我们的农业生产更可续，作物品质更理想。这也是未来农业生产的必然趋势，当然未来的农业生产各种农业仪器应用都将会更加普及，农业物联网也会是农业生产的主要模式。
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使用签名档&&
保存至快速回贴基于无线传感网络的智能温室大棚监控系统--《电子技术应用》2012年02期
基于无线传感网络的智能温室大棚监控系统
【摘要】：针对传统人工采集费时费力和有线监控布线复杂、维护困难的局限性,将传感器与ZigBee无线网络技术相结合,提出了无线传感网络的智能温室大棚监控系统的设计方案。该系统利用ZigBee技术实现对采集数据及信息的无线收发,通过公共网关接口CGI将数据和控制信息传送到互联网。操作人员可从远距离的PC机上实时查看数据、实施控制,从而实现了真正意义的远程监控。
【作者单位】：
【基金】：
【分类号】：TP277
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【引证文献】
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