第*部分 概述
1. 系統(tǒng)概述
智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)*為戶外應(yīng)用研制,內(nèi)置GPRS無(wú)線通信模塊,另外同時(shí)具備圖像監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集兩大功能,可以靈活應(yīng)用于戶外場(chǎng)所的信息分析應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理各類信息數(shù)據(jù)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
系統(tǒng)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的溫室內(nèi)的溫度,濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù),并通過(guò)*種低功耗自組網(wǎng)的短程無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的傳輸,所有數(shù)據(jù)匯集到中心節(jié)點(diǎn),通過(guò)*個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)相連,利用手機(jī)或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)掌握農(nóng)作物現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境狀態(tài)信息,*家系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)診斷農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況與病蟲(chóng)害狀況。戶外現(xiàn)場(chǎng)布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備,實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)。用戶通過(guò)電腦或3G手機(jī),隨時(shí)隨地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、查看現(xiàn)場(chǎng)溫濕度等數(shù)據(jù)和控制遠(yuǎn)程智能調(diào)節(jié)設(shè)備。
圖* 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1) 戶外監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng):同時(shí)監(jiān)控農(nóng)田、排污口、果園、戶外電力系統(tǒng)等現(xiàn)場(chǎng),獲取溫度,濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度、水質(zhì)、病蟲(chóng)害、電流、電壓等環(huán)境參數(shù),為管理者提供決策依據(jù)。
2) 傳感器:主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。
3) 管理中心:戶外監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)參數(shù),經(jīng)過(guò)傳輸基站到達(dá)室內(nèi)管理中心,經(jīng)過(guò)智慧農(nóng)業(yè)軟件系統(tǒng)處理,得出結(jié)論,發(fā)送至智能終端,給使用者以精確數(shù)據(jù)依據(jù)。
4) 智能移動(dòng)工作終端:
集成智能手機(jī)、GPS手持機(jī)、無(wú)線對(duì)講機(jī)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)形成移動(dòng)單兵設(shè)備,*機(jī)在手隨時(shí)無(wú)憂。通信雙通道模式*解決林區(qū)通訊死角問(wèn)題,隨時(shí)隨地通訊無(wú)阻、精準(zhǔn)定位、采集同步數(shù)據(jù),是農(nóng)業(yè)工作者的好助手。
5) 農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng):
在監(jiān)控溫濕度、光照、水質(zhì)、風(fēng)向等參數(shù)的同時(shí),還可以對(duì)農(nóng)作物資源、生態(tài)環(huán)境、病蟲(chóng)害等進(jìn)行有效監(jiān)控。
2. 本方案的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)
· 系統(tǒng)建設(shè)成本低,日常使用費(fèi)低,維護(hù)費(fèi)用低
· *清圖像顯示監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng),遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集,直觀明了
· 定時(shí)拍攝,遠(yuǎn)程主動(dòng)索取,降低巡檢次數(shù),減少人力物力成本
· 科技創(chuàng)新應(yīng)用,統(tǒng)*集成,規(guī)?;芾?/span>
· 歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ),全部數(shù)據(jù)匯總分析
第二部分 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
利用無(wú)線GSM網(wǎng)絡(luò),并通過(guò)各種外接傳感器可對(duì)農(nóng)田作物生長(zhǎng)環(huán)境溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)以及作物圖像實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS傳回到管理中心,管理者通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)匯總分析農(nóng)田環(huán)境、蟲(chóng)害情況,及時(shí)作出預(yù)防措施,同時(shí)管理者也可通過(guò)后臺(tái)管理中心設(shè)置定時(shí)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)、圖片。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)
傳感與執(zhí)行層:
該層將數(shù)據(jù)傳感器的采集的數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee和Rs485/232兩種模式上傳至網(wǎng)關(guān)。根據(jù)傳輸方式的不同,溫室現(xiàn)場(chǎng)部署分為無(wú)線版和有線版兩種。無(wú)線版采用ZigBee發(fā)送模塊將傳感器的數(shù)值傳送到zigBee節(jié)點(diǎn)上;有線版采用電纜方式將數(shù)據(jù)傳送到Rs485/232節(jié)點(diǎn)上。無(wú)線版具有部署靈活,擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn);有線版具有*速部署,數(shù)據(jù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的溫室內(nèi)的溫度,濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)并上傳到ZigBee網(wǎng)關(guān)。
接收遠(yuǎn)程控制指令,通過(guò)繼電器控制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備,包括:噴淋、滴灌等噴水系統(tǒng)和卷簾、風(fēng)機(jī)等空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。
通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)攝像頭可實(shí)時(shí)對(duì)作物情況、人員和安全視頻流上傳至服務(wù)器。
傳輸層:
該層主要將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù),通過(guò)3G/GPRS/Inernet網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器上,在傳輸協(xié)議上支持*4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下*代互聯(lián)網(wǎng)*6協(xié)議。
應(yīng)用層:
該層負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和信息處理,為用戶提供分析和決策依據(jù),用戶可隨時(shí)隨地通過(guò)電腦和手機(jī)等終端進(jìn)行查詢。
用戶終端:
3G手機(jī)、PC機(jī)終端通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看各種由傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù),并能調(diào)節(jié)溫室內(nèi)噴淋、卷簾、風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備。
第三部分 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面采取了多種制式,遠(yuǎn)程通訊采用3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò),近距離傳輸采取無(wú)線ZigBee模式和有線RS485/232模式相結(jié)合,保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
第四部分 監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備
視頻采集單元
通過(guò)整合來(lái)自各種系統(tǒng)傳感器的數(shù)據(jù),保證精確、完整和可靠的傳感器信號(hào)或感知信息。通過(guò)顯示技術(shù),計(jì)算機(jī)圖形,體感技術(shù),計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)將虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)環(huán)境或者現(xiàn)實(shí)物體上,產(chǎn)生三維信息以增強(qiáng)人對(duì)真實(shí)世界的感知。傳感器增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)攝像頭具有實(shí)時(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、三維標(biāo)定的特性,依托于顯示技術(shù)和三維跟蹤標(biāo)定技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)采集單元
傳感器單元主要包括氣體溫濕度傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器、光照傳感器、傳感器、有毒氣體傳感器、土壤酸堿度傳感器、水質(zhì)傳感器等。采集器集數(shù)據(jù)采集傳輸于*體,電池供電時(shí)間長(zhǎng),安裝簡(jiǎn)便,成本低。傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)采集、太陽(yáng)能供電、Mesh無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù),應(yīng)用于不方便布線的場(chǎng)合。
圖4 無(wú)線二氧化碳光照度傳感器 圖5 無(wú)線土壤溫濕度檢測(cè)儀
通信單元
ZigBee網(wǎng)關(guān)
通過(guò) GPRS/3G 傳輸,實(shí)現(xiàn)ZigBee個(gè)域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的信息互通和多網(wǎng)融合,自帶SD存儲(chǔ)卡,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ);工業(yè)級(jí)溫度范圍為-40℃~85℃。
圖6 智慧農(nóng)業(yè)通信單元
終端顯示單元
管理中心可根據(jù)上位機(jī)軟件分析系統(tǒng)得出的結(jié)論對(duì)農(nóng)業(yè)管理作出決策,智能移動(dòng)終端亦可隨時(shí)隨地得到相關(guān)信息,軟件系統(tǒng)效果如圖7、8所示。
圖7 智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)管理中心效果
圖8 智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)移動(dòng)終端效果
第五部分 應(yīng)用圖示
野外太陽(yáng)能板監(jiān)測(cè)圖示