第一部分：客戶需求
（1）智能溫室大棚控制系統(tǒng)
隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到了長足的進(jìn)步，全國各地根據(jù)需要普遍建設(shè)了日光溫室、塑料大棚等為農(nóng)作物創(chuàng)造出良好的生長環(huán)境。溫室工程成為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。
溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度、濕度等對生物生長的限制。能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，部分或完全的擺脫農(nóng)作物對自然條件的依賴。
石家莊圣啟科技有限公司自主研發(fā)的SQ-WS智能溫室大棚控制系統(tǒng)是針對溫室大棚正常有效運轉(zhuǎn)的控制要求配置的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)。采用傳感器技術(shù)、依托傳統(tǒng)溫室大棚生產(chǎn)工藝、設(shè)計的具有高可靠性、安全性、可擴(kuò)展性的軟硬件系統(tǒng)。
充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和組態(tài)軟件實時遠(yuǎn)程獲取溫室大棚內(nèi)部的空氣溫度、濕度、光照強度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)及視頻圖像，通過模型分析，遠(yuǎn)程或自動控制濕簾風(fēng)機、噴淋滴灌、內(nèi)外遮陽、頂窗側(cè)窗、加溫補光等設(shè)備，保證溫室大棚內(nèi)的環(huán)境最適宜作物生長；同時，該系統(tǒng)還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向農(nóng)戶推送實時監(jiān)測信息、預(yù)警信息、農(nóng)技知識等，實現(xiàn)溫室大棚集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。
第二部分：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模式
（1）系統(tǒng)兩大組成部分
SQ-WS系統(tǒng)主要包括：上位機中心服務(wù)器控制平臺和下位機現(xiàn)場控制節(jié)點：
◇中心服務(wù)器控制平臺可選用物聯(lián)網(wǎng)感知應(yīng)用平臺或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測平臺。能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、查詢、運算、建模、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能。
◇現(xiàn)場控制節(jié)點由測控模塊、電磁閥、配電控制柜及安裝附件組成，與中心服務(wù)器控制平臺可通過有線、無線、3G/2G方式連接到一起。根據(jù)溫室大棚內(nèi)空氣溫濕度、土壤溫度水分、光照強度及二氧化碳濃度等參數(shù)，對環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制，包括內(nèi)遮陽、外遮陽、風(fēng)機、濕簾水泵、頂部通風(fēng)、電磁閥等設(shè)備。
（2）選擇合適的控制方式
◇有線監(jiān)控-----通過現(xiàn)場布線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
◇無線Zigbee監(jiān)控-----利用Zigbee模塊，對0-20KM范圍為的數(shù)據(jù)監(jiān)測傳輸。
◇3G/2G網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控-----利用通信網(wǎng)絡(luò)形式，可監(jiān)測傳輸距離無限遠(yuǎn)。
◇有線和無線結(jié)合------根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境，靈活結(jié)合。
第三部分：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制功能
智能溫室大棚內(nèi)的各參數(shù)傳感器，對溫室環(huán)境進(jìn)行多點實時動態(tài)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機處理，驅(qū)動執(zhí)行裝置從而實現(xiàn)溫室環(huán)境的自動智能調(diào)節(jié)。顯示裝置實時顯示溫室內(nèi)的溫濕度、光照度等數(shù)值，能夠更加一目了然地展示溫室大棚數(shù)據(jù)全貌。
（1）溫濕度監(jiān)測
通過溫濕度傳感器監(jiān)測大棚室外空氣環(huán)境溫濕度、室內(nèi)空氣環(huán)境溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等，并能對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運算、控制、存儲、發(fā)送等。
（2）光照度監(jiān)測
通過光感和光敏傳感器監(jiān)測記錄溫室大棚內(nèi)光線的強度，可以直接與相關(guān)的補光系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)等設(shè)備相連，必要時自動打開相關(guān)設(shè)備。通過無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端。
（3）CO2、O2濃度監(jiān)測
在溫室大棚內(nèi)部署二氧化碳濃度傳感器，實時監(jiān)測溫室中二氧化碳的含量，當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定闕值范圍時，通過無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。
（4）分區(qū)域檢測
同一個棚內(nèi)劃區(qū)域控制管理，可實現(xiàn)每個種植區(qū)不同溫濕度、不同氣體配置等環(huán)境技術(shù)指標(biāo)。用戶可以通過上位機來監(jiān)測、查詢各區(qū)域的數(shù)據(jù)。也可以對個分塊進(jìn)行單獨控制和整體協(xié)調(diào)控制。
（5）灌溉及噴藥施肥控制
水灌溉與農(nóng)藥噴灑采用一套管線系統(tǒng)，根據(jù)植物生長模式，可通過自動、手動方式進(jìn)行操作。
（6）報警控制
用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限。比如大棚溫度應(yīng)在30-15攝氏度之間，高于或低于這個溫度范圍都會產(chǎn)生報警信息，并在上位機中控平臺和現(xiàn)場控制節(jié)點顯示出來。
（7）節(jié)點故障通知
現(xiàn)場控制節(jié)點出現(xiàn)故障時可及時以中心服務(wù)器平臺、手機短信、報警信息等方式通知管理者。
（8）備用冗余功能
為了避免設(shè)備故障及異常帶來不便，影響作物的生長。設(shè)備可進(jìn)行擴(kuò)展冗余，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，輔助設(shè)備進(jìn)行0切換。從而實現(xiàn)連續(xù)無故障運行，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。
（9）自定義控制模式
可以根據(jù)溫室大棚具體控制和監(jiān)測需要，定制一些相應(yīng)的監(jiān)測項目及控制內(nèi)容，該項目可以使模擬信號、數(shù)字信號、開關(guān)信號、頻率信號等監(jiān)測和控制。
第四部分：監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)平臺
我公司自主研發(fā)的生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室大棚自動監(jiān)控軟件，采集溫室大棚內(nèi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)模塊傳送至ZigBee節(jié)點或RS485節(jié)點上，然后通過有線、無線、3G/2G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，按照相關(guān)設(shè)定進(jìn)行分析展示并進(jìn)一步完成相應(yīng)控制。
（1）友好的用戶登陸管理界面
規(guī)定用戶使用權(quán)限，不同用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登陸系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。
（2）實時\歷史、曲線\報表數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息以實時曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要按照日、月、季、年參數(shù)變化曲線生成歷史報表。便于對溫室大棚運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析做出改進(jìn)，提高溫室大棚的生產(chǎn)效率。
（3）多種形式的報警功能，適合不同場合需要
工作人員根據(jù)溫室大棚內(nèi)的具體情況設(shè)置溫度、濕度等參數(shù)限值。在監(jiān)測時，如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。
（4）遠(yuǎn)程控制
現(xiàn)場采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過有線、無線、3G/2G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財?shù)據(jù)平臺，用戶從終端可以查看溫室大棚現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，并使用遠(yuǎn)程控制功能通過繼電器控制設(shè)備或模擬輸出模塊對溫室大棚自動化設(shè)備進(jìn)行控制操作，如自動噴灑系統(tǒng)、自動換氣系統(tǒng)、自動澆灌系統(tǒng)。
（5）監(jiān)控終端
監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現(xiàn)以下主要功能：①溫室大棚內(nèi)植物生長環(huán)境狀況全面顯示、查詢，包括各種參數(shù)、光照強度以及歷史數(shù)據(jù)等；②向溫室大棚內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，確保溫室內(nèi)為植物生長最適宜環(huán)境。
