国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

一、背景介紹

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的精確農(nóng)業(yè)，是當今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的模式已遠不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，產(chǎn)品質(zhì)量問題，資源嚴重不足且普遍浪費，環(huán)境 污染，產(chǎn)品種類需求多樣化等諸多問題使農(nóng)業(yè)的發(fā)展陷入惡性循環(huán)，而精確農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一條光明之路，精確農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比最大的特點是以高 新技術(shù)和科學管理換取對資源的最大節(jié)約。它是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，其基本涵義是 根據(jù)作物生長的土壤性狀，調(diào)節(jié)對作物的投入，即一方面查清田塊內(nèi)部的土壤性狀與生產(chǎn)力空間變異，另一方面確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標，進行定位的“系統(tǒng)診斷、優(yōu) 化配方、技術(shù)組裝、科學管理”，調(diào)動土壤生產(chǎn)力，以最少的或最節(jié)省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟效益和 環(huán)境效益。

自動化控制系統(tǒng)可以在設(shè)定的條件下與遠端接收器通信，按照系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的程序?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備進行開、關(guān)等操作，還可以按照復雜的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)邏輯，實現(xiàn)靈活的操作控制，另外，動態(tài)信息采集分析技術(shù)也是重點應(yīng)用，對現(xiàn)場的復雜數(shù)據(jù)進行分析和管理。

紫金橋軟件在農(nóng)田智能灌溉領(lǐng)域的應(yīng)用主要是通過無線傳感器感應(yīng)土壤的水分，并在設(shè)定條件下與接收器通信，控制灌溉系統(tǒng)的閥門打開、關(guān)閉，從而達到自動節(jié)水 灌溉的目的。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)具有多跳路由、信息互遞、自組網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)通信時間同步等特點，使灌區(qū)面積、節(jié)點數(shù)量可以不受限制，因此可以靈活增減輪灌組。加 上節(jié)點具有土壤、植物、氣象等測量采集裝置，利用通信網(wǎng)關(guān)的Internet功能與GPS技術(shù)結(jié)合，形成灌區(qū)動態(tài)管理信息采集分析技術(shù)，配合作物需水信息 采集與精量控制灌溉技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)等，可構(gòu)建高效、低能耗、低投入、多功能的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉平臺。

二、農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)節(jié)水及信息管理系統(tǒng)一般負責的區(qū)域比較大，如一個鄉(xiāng)、一個縣、一個市等。這樣大的區(qū)域，對于自動化產(chǎn)品來說，采集能力和通信能力都不可能實現(xiàn)，為了將 這么大的區(qū)域中的相關(guān)信息進行收集，需要將這些大的區(qū)域劃分為多個相對較小的區(qū)域，每個相對較小的區(qū)域再劃分出更小的控制單位，從而能達到一個自動化控制 單元所能控制的范圍。為了實現(xiàn)上述設(shè)計目標，本系統(tǒng)包括現(xiàn)場采集傳感終端、控制終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)終端、監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺4部分組成。如下圖所示為系統(tǒng)架 構(gòu)圖。
 

1.1、傳感終端

環(huán)境信息采集單元主要由各種環(huán)境信息傳感器組成，包括以下幾類：

1)、數(shù)字溫濕度傳感器

該傳感器可實現(xiàn)相對溫度和濕度的環(huán)境信息測量，具備專業(yè)的數(shù)字化集成技術(shù)和溫濕度測量技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的真實有效性。傳感器自身符合超低功耗設(shè)計，單線或者兩線串行接口連接方式，可直接與控制器連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2)、土壤水分傳感器

該傳感器可實現(xiàn)長期無人值守的土壤含水量監(jiān)測，外殼抗腐蝕能力強，可長期深埋在土壤中而不會受到損壞，具備高精度、高靈敏度等特點。可實現(xiàn)表層土壤和深層土壤墑情的定點監(jiān)測和在線測量，數(shù)據(jù)可直接由水分監(jiān)測儀獲取，或者直接與控制器相連。

3)、光照強度傳感器

該傳感器用于對溫室大棚內(nèi)可見光光照強度的測量，輸出信號符合通用標準，能夠根據(jù)當前的光照條件自動調(diào)整量程范圍，從而在不同光照強度下均可保持準確的精度。

4)、二氧化碳濃度傳感器

紅外二氧化碳濃度傳感器基于紅外光譜吸收原理，測量溫室中的空氣二氧化碳濃度，可實時感應(yīng)濃度變化。其優(yōu)異的可靠性保證數(shù)據(jù)的準確性，避免其他氣體的交叉反應(yīng)。

1.2、現(xiàn)場監(jiān)控站

現(xiàn)場監(jiān)控站作為整個農(nóng)業(yè)節(jié)水及信息管理系統(tǒng)中的最小單元，也是整個監(jiān)控系統(tǒng)的最底層控制系統(tǒng)，它負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集以及將采集到的數(shù)據(jù)傳送到上層集中監(jiān)控中心的任務(wù)。

1.3、集中監(jiān)控中心

集中監(jiān)控中心通常與現(xiàn)場監(jiān)控站之間通過移動通信技術(shù)GPRS、3G或者WIFI等無線通信方式進行連接，這種方式可以大大節(jié)省硬件成本，同時，數(shù)據(jù)的實時 性也能保證。集中監(jiān)控中心作為整個農(nóng)業(yè)節(jié)水和信息管理系統(tǒng)的中心層，不直接參與現(xiàn)場設(shè)備的控制，而是通過對現(xiàn)場監(jiān)控站相關(guān)數(shù)據(jù)的分析以及歷史數(shù)據(jù)的分析， 形成先關(guān)的節(jié)水灌溉方案，各個現(xiàn)場控制站通過分析所得的方案進行相應(yīng)的現(xiàn)場控制。
集中監(jiān)控中心根據(jù)其所管轄區(qū)域大小，將區(qū)域內(nèi)所有現(xiàn)場監(jiān)控站的信息進行集中采集、展示、存儲、分析等。同時，通過紫金橋組態(tài)軟件的WEB發(fā)布功能，將所采集的信息發(fā)布到INTERNET上，供相關(guān)部門查看分析。

2、系統(tǒng)功能

現(xiàn)場監(jiān)控站

現(xiàn)場監(jiān)控站一般設(shè)置在現(xiàn)場控制區(qū)域的泵房中，其中配置監(jiān)控計算機一臺，實現(xiàn)對控制區(qū)域設(shè)備的信息采集和控制，安裝紫金橋組態(tài)軟件，每一個泵房設(shè)置一套。信 息管理系統(tǒng)中的現(xiàn)場監(jiān)控站主要使用對象為非專業(yè)人士，因此，該系統(tǒng)的功能界面主要以簡潔、明了、易于了解和經(jīng)濟適用為主。
 

該系統(tǒng)的功能主要有：

1)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視功能

現(xiàn)場監(jiān)控站中由于各種管線與閥門鋪設(shè)的距離比較遠，使用有線數(shù)據(jù)采集的方式在監(jiān)控成本和控制線纜鋪設(shè)上都不現(xiàn)實，因此，使用Zigbee無線通信的方式進 行數(shù)據(jù)采集。它是一種短距離的無線通信方式，對于在農(nóng)田這種開闊地帶使用比較有優(yōu)勢，它與RTU控制單元結(jié)合使用，采集泵房管理系統(tǒng)內(nèi)的各個閥門與水泵的 控制信號，實現(xiàn)水泵和閥門的遠程控制，同時還采集相關(guān)的模擬量數(shù)據(jù)，如蓄水池水位、管道流量、過濾器前后水壓、電機電流、電壓、墑情、氣象等數(shù)據(jù)。

2)、畫面監(jiān)控

畫面監(jiān)控主要包括設(shè)備監(jiān)控畫面、系統(tǒng)管理界面以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析畫面。

A、設(shè)備監(jiān)控界面按照現(xiàn)場監(jiān)控站滴灌系統(tǒng)管道鋪設(shè)管線繪制田間滴灌分布圖，在圖上直觀顯示相關(guān)電磁閥的位置、狀態(tài)、是否啟用輪灌，正在灌溉的組別，灌溉持 續(xù)時間、當前系統(tǒng)時間顯示等信息。該界面可以對電磁閥的狀態(tài)統(tǒng)一實時查詢；輪灌啟動、界面鎖定；電磁閥的單獨開啟關(guān)閉、狀態(tài)查詢。界面鎖定以后（安全模 式），整個界面上操作人員不能有任何操作動作（不能控制設(shè)備，只能瀏覽查詢信息），只有通過密碼實現(xiàn)解鎖才能進行控制操作。
 

B、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析畫面包括實時數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)顯示兩部分內(nèi)容，顯示的數(shù)據(jù)有電機電壓、電流、蓄水池水位、過濾器前后水壓、出水口流量、土壤水分以及氣象站、設(shè)備電壓等。

C、系統(tǒng)管理界面包括系統(tǒng)通訊診斷、系統(tǒng)設(shè)備拓撲結(jié)構(gòu)圖、設(shè)備地址、時鐘、工作參數(shù)配置界面、設(shè)備列表、輪灌編輯界面、用戶管理界面、數(shù)據(jù)存儲設(shè)置、調(diào)閱、導出界面、設(shè)備通訊狀態(tài)、設(shè)備電池電壓，首部電壓電流、水位、水壓等錯誤或者數(shù)據(jù)超常報警設(shè)置等。

3)、設(shè)備控制功能

設(shè)備控制功能包括田間各個電磁閥與水泵的單獨控制以及電磁閥的輪灌控制。單獨控制時，可以在監(jiān)控畫面上對每一個設(shè)備進行單獨的打開或關(guān)閉操作，當操作沒有反饋或反饋信息錯誤時能進行相應(yīng)的報警。
輪灌控制需要根據(jù)系統(tǒng)管理界面中對于輪灌功能的配置，系統(tǒng)自動完成所有電磁閥的打開與關(guān)閉控制以及打開的時間等。

4)、數(shù)據(jù)存儲記錄功能

系統(tǒng)中采集的各種模擬量數(shù)據(jù)，如電壓、電流、水位、水壓、流量、土壤水分等都進行記錄，數(shù)據(jù)記錄使用定時記錄的功能，數(shù)據(jù)保留時間為1年，數(shù)據(jù)記錄使用紫金橋數(shù)據(jù)庫完成。同時，在畫面上可以通過報表、曲線的方式進行歷史記錄數(shù)據(jù)的查看。

5)、報警功能

報警功能主要針對重要的操作和模擬量超限進行。

報警的方式根據(jù)現(xiàn)場計算機的條件可以有聲光和短信兩種方式，需要泵房監(jiān)控系統(tǒng)中配置相應(yīng)的音箱及短信發(fā)送模塊。
 

重要的報警能記錄到數(shù)據(jù)庫中進行歷史報警的查詢功能。

6)、用戶管理功能

田間泵房管理系統(tǒng)的用戶主要包括系統(tǒng)操作的農(nóng)民和相應(yīng)參數(shù)設(shè)置的維護人員。不同用戶通過用戶名和密碼登陸獲取不同的權(quán)限。

系統(tǒng)維護人員具有所有功能操作的權(quán)限（由于維護人員不是長期駐守在泵房，所以參數(shù)維護由監(jiān)控中心維護人員統(tǒng)一進行遠程維護）。

7)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能

數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計功能是指對各個現(xiàn)場監(jiān)控站數(shù)據(jù)進行集中數(shù)據(jù)的存儲、曲線棒圖的對比分析、報表文件的查看等功能。

8)、數(shù)據(jù)存儲功能：將系統(tǒng)采集到的相關(guān)模擬量數(shù)據(jù)進行集中歷史記錄，歷史記錄的時間間隔為30分鐘，數(shù)據(jù)的存儲周期為2到3年，數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器中。

9)、曲線功能：在監(jiān)控畫面中能將各個歷史記錄數(shù)據(jù)通過歷史曲線，圖的形式進行展示，主要包括用水量曲線、流量曲線等。歷史曲線可以通過時間查詢不同時間段的曲線情況。

10)、報表功能：通過歷史記錄數(shù)據(jù)，可以形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報表，包括日、月、年等報表，操作人員可以通過時間查詢相關(guān)時間段的數(shù)據(jù)形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報表，同時報表還具有數(shù)據(jù)查詢、打印、導出為EXCEL等功能。

11)、數(shù)據(jù)上傳功能

現(xiàn)場監(jiān)控站只是整個系統(tǒng)的最底層監(jiān)控系統(tǒng)，它是最底層的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對于上層管理系統(tǒng)來說，它還包括數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

本系統(tǒng)中，現(xiàn)場監(jiān)控站與上層集中監(jiān)控中心的通信方式GPRS方式。因此，數(shù)據(jù)上傳功能使用紫金橋自帶modbus主站方式將數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心。

12)、WEB發(fā)布功能

將監(jiān)控中心中相關(guān)的數(shù)據(jù)畫面通過紫金橋的WEB發(fā)布功能發(fā)布到INTERNET上，相關(guān)人員只需要通過各自電腦的IE瀏覽器就可以直接查看各個現(xiàn)場監(jiān)控站的運行情況。

三、結(jié)束語

本系統(tǒng)設(shè)計融合了自動化組態(tài)、移動通信、廣域網(wǎng)無線通信、ZIGBEE局域網(wǎng)無線通信等先進技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田定點采集、移動采集與傳輸功能。具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、設(shè)計成本低、使用性強、監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示實時上傳和可重復性好等顯著特點。