三、系統簡介
物聯網智能大棚系統是由HM公司自主研發的一套物聯網管理系統，該系統結合先進的網絡通信、自動控制、物聯網以及軟件技術。該系統可以實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，通過模型分析，可以自動控制溫室濕簾風機、噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等控制設備。 同時，用戶通過該系統可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向監管者推送實時監測信息、報警信息、實現溫室大棚信息化、智能化遠程管理，充分發揮物聯網技術在設施農業生產中的作用，保證溫室大棚內環境最適宜作物生長實現精細化的管理，為作物的高產、優質、高效、生態、安全創造條件，幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益。
四、系統方案設計
物聯網智能大棚系統依照功能分為三大層：感知控制層、傳輸層以及應用層，對應實際中的系統分為信息采集控制系統、數據存儲服務系統以及智能信息管理系統。
具體的信息如下圖所示：
如上圖所示，整個物聯網智能大棚系統分為三個小系統。各個系統之間的結構框圖如下圖所示：
4.1 信息采集控制系統
4.1.1 系統功能
信息采集控制系統主要用于農業大棚內部的環境信息的采集與控制，綜合信息采集器通過外部接入的各種傳感設備，定時的測量大棚內部的各個信息參數并將數據通過有線或者無線的方式將數據發送給控制器以及網關設備。無線繼電器控制器接收到測量的環境信息后，通過內部的系統分析，開始調用外部設備對大棚內部的環境信息進行調節，直至大棚內
部的環境恢復到適宜的范圍內。網關設備接收到數據信息后，將數據進行打包，并依照設計需求將數據通過對應的方式發送出去。
信息采集控制系統的結構示意圖如下圖所示：
4.1.2 系統硬件及性能
1）、智能數字傳感器
物聯網智能大棚系統中，環境信息參數的監測主要包括六項：空氣溫度、土壤PH值、土壤溫濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度以及光照強度參數。主要的傳感器為：空氣溫度傳感器、土壤PH值傳感器、土壤溫室度傳感器、氧氣濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器以及光照強度傳感器，所有的傳感器檢測到的數值通過轉換后均以數字量的信息輸出。
2）、智能數據傳輸設備
綜合信息采集器
綜合信息采集器是由HM研發的一款綜合信息采集器，通過485通信接口接收RS485集線器發送過來的數字信號。綜合信息采集器通過外接攝像頭獲取采集大棚的圖片信息，實現整個采集點的全程監控的功能。綜合信息采集器將收到的各中數據信息打包通過有線或者無線的方式發送到多功能網關設備，具體的方式選擇由用戶以及安裝現場的環境選擇。
網關
外接各種通信模塊，實現網關設備的數據轉換的功能。網關設備支持有線以及無線這兩種通信方式。
3）、智能控制設備
繼電器控制模塊是自主研發的一款多功能控制設備。模塊有四個控制端口以及兩個數值信號輸入端口，系統通過RS485的通信方式與外部設備進行數據通信。
4.2 數據存儲服務系統
4.2.1 系統功能
物聯網技術應用項目的特點是數據量龐大、數據更新較快，這就導致處理海量的傳感器數據信息時，數據的存儲與交換存在技術難題，僅憑簡單的硬件疊加已經無法解決，嚴重阻礙物聯網技術的應用和發展。
大數據處理信息平臺，綜合運用現有技術和云存儲的優點，并進行專業化的整合，根據客戶數據的規模級別，綜合應用主流的關系型數據庫集群技術和基于No-sql數據庫集群，保證關系型的數據查詢和大規模傳感器數據的高速存儲和查詢。并且支持系統后期的橫向拓展，保證系統非斷電下的存儲容量和速度擴展。該系統采用開源程序實現，沒有平臺兼容性問題，并且采用集群之后，數據處理能力的瓶頸只與機器本身物理限制有關。
系統實際部署運行，可以滿足百萬次級的數據處理能力，并能提供單次十萬級數據記錄獲取能力，完全可以滿足各類相關的大數據處理和挖掘工作。
此外系統提供統一通用的Api接口，支持用戶的二次開發操作，大大降低用戶的后期開發和維護成本。
4.3 智能信息管理系統
4.3.1 系統功能
自動化信息管理系統主要負責采集信息的管理以及可視化，整個系統通過三種方式與用戶進行交互，如下圖所示：
整個信息管理系統的與用戶的交互主要通過大屏展示、電腦端監控以及手機或者手持設備。具體的方式是用戶通過網線、WIFI、GPRS等方式，將自己的設備接入以太網，與遠端的服務器進行信息通信。智能信息管理系統的功能包括：
1、實時的信息顯示：該系統能夠實時的顯示各個采集點中，傳感器采集來大棚內部的信息參數。
2、報警功能：當采集器檢測到的數據超出監控中心的預設值時，整個信息管理系統有報警提示并記錄相關報警日志。
3、數據信息管理平臺：監控中心人員通過數據信息管理平臺可以隨時的監控各個監控場地的環境情況，并可以查看歷史數據等等相關信息。
4、權限管理：為了保證智能信息管理系統的安全性，整個系統只有由輸入密碼授權的人員能夠進入。整套系統的數據傳輸均進行過加密，保障了數據傳輸的安全性。
5、系統穩定性：系統框架進過系統的設計和測試，確保系統實際運行的穩定性，提高生產效率。
五、系統實施方案
物聯網智能大棚系統在具體實施時，將分為以下三個部分：
1、基礎設施部分
基礎設施包括網關設備、網絡、天線以及數據存儲平臺，其中網關設備、天線、路由、交換機等設備通過氣象箱布置于較為空曠的區域以利于數據的回傳，而數據存儲平臺則安裝于有獨立IP的服務器中，可被自動控制預警系統進行數據調用。正常情況下，整套物聯網智能大棚系統只需要安裝一套基礎設施即可。
2、采集設備部分
采集設備包含綜合信息采集器、傳感器、攝像頭。正常情況下，每個采集點將布置一套采集設備，每個點位將配備綜合信息采集器，通過485總線的方式獲取傳感器的數值。安裝于氣象箱內，并使用太陽能供電模塊進行供電。
3、控制設備部分
控制設備部分主要包括繼電器控制器、電磁閥、通風風扇以及遮陽簾布等設備的安裝。和采集設備類似，每個大棚只需要安置一套控制設備即可，控制器的安裝一般放在配電箱的附近以方便系統的整體的供電。繼電器控制設備整體安裝在小型電氣柜中，防止外部環境對設備工作的影響。控制設備端包括：電磁閥、通風風扇以及遮陽簾布安裝在對應的工作地點。
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