智能温室大棚一站式解决方案

时间:2019-03-21 17:39来源:ZLG立功科技·致远电子

摘要:温室大棚物联网化、智能化成为了未来农业的发展趋势,本文将详细阐述智慧大棚方案的构成。

我国作为农业大国,近几十年来农耕技术发展迅猛,全国的温室大棚数量众多。温室大棚物联网化、智能化成为了未来农业的发展趋势,本文将详细阐述智慧大棚方案的构成。

一、为什么大棚要“智慧化”?
通常放置于温室大棚内栽种的植物,对生长环境都有着较为苛刻的要求,温度、湿度、二氧化碳浓度等指标都需要维持在一个稳定的范围内。早期的温室大棚,通过布置各种传感器,人工定时去查看,并对大棚内的温控器、加湿器等设备进行调整。但随着温室大棚数量越来越多、单个大棚内需要的传感器也越来越多,传感器之间的通讯线缆布线变得非常困难,通过人工去管理大棚也变得越来越难。


 图1  越来越多的温室大棚
 
二、智慧大棚包含哪些东西?
1. 采集端
要实现对大棚内环境的实时监测,给出相对较全面的环境情况,需要布置各种各样的传感器,例如:

 温度传感器(空气、土壤);
 湿度传感器(空气、土壤);
 光照传感器;
 二氧化碳浓度传感器。

2. 控制端
想要真正实现温室大棚智能化,不仅需要数据的采集上传,还需要能应对情况变化的智能控制。通过ARM平台的网关控制器,可以外接多路设备,以实现实时控制大棚内环境的效果。外接的设备包含:

 步进电机;
 水泵喷洒器;
 日光灯;
 风机;
 石英加热管。

 图2  大棚内分布了各种传感器
 
三、智慧大棚整体方案
网关控制器基于Coretex-A7设计,网关与各种传感器之间通过LoRa技术进行无线连接。在取电不方便的大棚内,传感器节点均需要通过电池供电,这就需要应用LoRa技术极低的功耗。采用休眠+定时唤醒上传的工作模式,能够极大降低传感器节点的耗电量,一节干电池可以使用2~3年。

出于成本的考虑,一般情况下多个大棚会共用一个网关,这样大棚内的相关控制设备,也需要通过无线通讯来控制。同样,使用LoRa也是一种不错的选择。LoRa传输距离足够远,可接入节点数上千个,足以满足大棚内节点数需求。传输数据量较小的弊端,对于只需要发送一些简单的控制量而言也足够使用了。


 图 3  智慧大棚整体方案框图
 
交互方面,网关控制器上可以外接一个显示屏和触摸屏,方便在现场排查故障和调试用。所有数据汇总到网关后,通过4G的方式将数据上传到云平台,管理人员在远程使用PC或手机登录访问,即可由云平台下发相应的控制指令。

图4  大棚管理平台
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