温室大棚高效节能自动化监控系统技术解决方案.docx

温室大棚高效节能自动化监控系统技术方案XXX信息技术有限公司1.1 项目设计41.1.2 通讯设计51.1.3 供电设计51.1.4 系统组成51.2 设计原则61.3 设计依据与规范71.4 系统拓扑图81.5 建设内容111.5.2 管理站房111.5.3 灌溉自动控制系统111.5.4 温室环境自动控制系统错误！未定义书签。1.6 系统配置111.6.1 中央监控站111.6.2 视频监视系统121.6.3 气象监测系统错误！未定义书签。1.6.4 自动化灌溉控制系统141.6.5 棚内温湿度监控系统141.6.6 棚内环境监测系统141.7 传感器及执行设备151.7.1 土壤湿度传感器151.7.2 灌溉电磁阀门171.7.3 流量计181.7.4 棚内温湿度1.7.5 棚内光照度1.5.6通风设备2.1 软件系统2.1.1 系统软件平台2.1.2 软件主要界面2.3系统功能2.3.1 通用功能2.3.2 联动功能3.1安全设计1920错误！未定义书签。252527393940错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.1设备清单1项目设计1.1 总体设计本项目旨在建设高效节能温室大棚7座，同时建立大棚管理中心1套，建设温室大棚自动化灌溉系统、棚内空气温度检测系统、精准施肥及过滤系统、布设安装棚内灌溉管网、棚内环境数据采集（二氧化碳浓度、光照度、空气温湿度、土壤温湿度）、作物长势高清晰视频监测、自动化灌溉及卷帘自动化控制、布设安装棚内灌溉管网；建设棚区首部测控系统，系统建设完成后，各生产环节过程数据及视频信息会传送到控制中心，并进行图文数据和视频展示，系统为用户提供了集中监视功能，温室的栽培环境参数，各温室大棚的生产管理状况一目了然，进行统一管理、统一操作。利用环境数据与作物信息，用户可以进行正确的栽培管理，以求达到作物的最佳生长条件，实现最优化管理，收到最优的经济效果，实现温室大棚控制过程自动化与信息系统自动化。自动化项目的建设可帮助技术人员和生产管理者迅速准确地查找出生产中存在的问题，摸索新的栽培技术和生产管理方式。系统为用户提供了高可靠性、远程监测控制功能，可使管理者和农业专家能够在管理中心同时监控和指导7个大棚，大大提高了工作效率，使设施农业真正实现高效的数字化科学管理。温室大棚水源为管网供水，为保证灌溉有序高效，通过自动化系统对全区域灌溉进行轮灌控制。也可根据环境采集系统控制卷帘设备，以空气温湿度、光照度为依据，自动开启或停止卷帘机。1.1.1 通讯设计整个系统采用自建专网通讯：1、从监控中心至7个温室大棚的测控终端设备，由于大棚内安装高清摄像机，对网络带宽要求比较高，另环境数据传感器比较多，数据量较大，所以架设光缆组建专网通讯，解决网络带宽带来的瓶颈问题。1.1.2 供电设计电力供应有电网供电、太阳能供电等方式。每个大棚市电和三相电均已接入，若采用其他方式供电，重复投资造成浪费，故本次项目首部测控设备采用电网直接供电；1.1.3 系统组成系统逻辑结构分为远程管理中心、现地操作站、传感执行机构三个层次，它们之间通过通讯网络相互连接成为一个有机的整体。第一层为远程管理中心。它是整个系统的最高层也是系统通讯中枢、数据存储中心和运行操作调度中心。远程管理中心通过专网监控各个温室大棚的自动化运行情况、棚内环境信息、土壤墙情、视频监控等信息。第二层为现地操作站。是用户操作控制系统的主要途径。管理人员在巡检过程中可通过现地操作站或手持终端就近直接启停设备，它的实用性和便利性是用户评价整个系统优劣的重要依据。第三层为传感执行机构。该层次处于控制系统的最底层，这部分设备数量最多且分散。由于直接与灌溉水接触，受灌溉系统水压变化及日照、潮湿及职工操作素质等直接影响，这部分设备的故障概率也是整个自动化系统中最高的，保证整个控制系统可靠运行的关键就在于这些传感和执行机构能否可靠运行。各层次之间相对独立又互相关联，同一层次内的不同点之间相关数据可以相互协调，高层系统的故障不会造成下层系统的瘫痪，控制管理中心的故障不会造成整个系统无法运行。系统在逻辑上采用集中管理分散控制的结构，高层下达的是目标性指令（如流量指标）而不是具体操作指令（如阀门开启）,下层上报的是结果性数据和过程数据，而具体的操作过程由本级控制器根据上级目标指令自行完成和验证。这种逻辑结构保证了系统最大的安全性，下级局部的故障不影响其它部分，上级的故障不影响下级现有的运行状态只是没有上级新的指令本级将按原来的指令继续运行。根据系统组织结构划分：1、控制中心，2、灌溉控制器、环境控制器、环境数据采集终端，3、电动设备，4、各种类传感器。1.2 设计原则1、先进性：可以保证系统硬件、系统软件、控制及监测系统应用软件的技术先进性，系统运行时的高度自动化，技术先进。2、安全性：能够保证系统运行时的高可靠性，达到系统电源、信号接口的安全保护，关键部位出错时的快速切换。可以尽量避免硬件设备被雷电破坏，达到计算机网络安全认证，防止非法访问。3、扩充性：系统设备的选型和网络的结构可以满足网络扩充的需要和未来应用软件开发的需求。4、一致性：硬件和软件的选型可以符合将来系统的管理和维护，提供统一的人机接口界面。5、完整性：系统结构、硬件设备和软件开发符合整个系统的要求。6、可靠性：不因其本身的局部故障影响现场设备的正常运行，而且系统的可用性指标均达到国家水电、水利行业的规定。7、开放性：系统预制有通信接口，可实现与其它自动化控制系统根据需要实现信息共享，同时可以与上级部门连接实现信息传递汇报。8、可操作性，在建成之后易于维护人员管理。1.3 设计依据与规范(1)节水灌溉工程技术规范GB/T50363-2006(2)微灌工程技术规范SL103-95(3)灌溉与排水工程设计规范GB50288-99(4)工程建设标准强制性条文(水利工程部分)(5)水利水电工程施工组织设计规范SL303-2004(6)水利水电工程施工质量检验与评定规程SL176-2007(7)水利水电建设工程验收规程SL223-2008(8)环境影响评价技术原则水利水电工程HJfT88-2003(9)开发建设项目水土保持方案技术规范GB50433-2008(10)水土保持综合治理规划通则GB/T15772-1995(11)水利水电工程水情自动测报系统设计规定(DL/T5051-1996)(12)水文测报装置遥测水位计GB11830-89(13)工业企业通信设计技术规定GBJ42-811.4系统布置图Stff ¥<««*|三一迅长霸烦底«<1. 5建设内容大棚管理中心1套，建设7个温室大棚包括棚内环境数据采集（二氧化碳浓度、光照度、空气温湿度、土壤温湿度）、作物长势高清晰视频监测、自动化灌溉及卷帘自动化控制、布设安装棚内灌溉管网；1.1.1 管理中心1、中央监控站2、棚区视频监视系统1.1.1 、数据通讯系统4、棚区自动化管理信息系统1.1.2 七座温室大棚测控系统1、棚内空气温湿度监测子系统2、棚内光照度监测子系统3、土壤温湿度监测子系统4、棚内二氧化碳浓度监测子系统5、灌溉阀门控制子系统6、精准施肥及过滤系统7、棚内作物长势高清视频监控子系统8、布设安装棚内灌溉管网1.1.3 棚区首部测控系统1、流量、压力监测子系统2、自动反冲洗过滤器3、水泵控制子系统1.6 系统配置1.6.1 控制中心设备组成:中央监控站1套(计算机、网络硬盘录像机、管理软件、数据通讯终端)功能说明以友好的人机界面显示所有运行参数。制定、调整灌溉控制器的灌溉计划。向各个灌溉控制器下发计划指令。接收土壤温湿度传感器反馈的数据、并加以存储分析。接收空气温湿度传感器反馈的数据、并加以存储分析。接收室内外光照度传感器反馈的数据、并加以存储分析。可向管理人员发送管理短信，包括故障报警、操作提醒等。实时监控作物长势视频，作物长势不用亲临田间，也能及时掌握生长情况。1.6.2 七座温室大棚测控系统(1)视频监视系统设备组成：高清云台摄像机7套设备性能:它是基于标准的H.264MainProfileLevel4.1算法的百万像素网络摄像机。它采用百万像素的逐行扫描图像传感器和高分辨力的自动变焦镜头，720P的清晰度可以达到720TVL以上。夜棚巨离：100米光源模式：自动同步可变焦红外灯IP等级：IP66适用场合：室内、室外左右旋转范围：360°连续旋转左右速度：0.1°200°/秒上下旋转范围：0。90°上下速度：0.1°、130°/秒轨迹：2条线扫轨迹，4条巡视轨2迹，每条最多可设16个预置点工作温度：20°C+50°C功能说明高强度双层铝合金外罩，具有隔热功能；内置可变焦红外灯，可调红外灯或激光灯；彻底解决黑夜无照明条件快速捕捉目标；1组可编程线扫轨迹及1组自动线扫轨迹，水平最大速度达200°/秒;内置浪涌及雷击保护装置；内置温控系统，可使球机在恒定温度范围工作，提高了产品可靠性及使用寿命；支持双码流编码，低码率高画质;支持彩转黑，日夜型双ICR滤光片切换；支持IE直接浏览；（2）自动化灌溉控制系统设备组成：RTU大棚测控终端（含PLC,控制软件）控制电磁阀1套。功能说明每温室设置一套自动化滴灌系统。可自动启闭电磁阀进行灌水。（3）棚内环境监控系统设备组成：RTU大棚测控终端（含PLC,控制软件）。室内空气温度传感器、光照度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器。功能说明监测室内环境数据值。以棚内空气温湿度、光照度上下限值，自动启闭卷帘机，可主动发送报警短信给管理员。（4）棚内精准施肥机过滤系统设备组成:自动比例施肥泵、碟片式过滤器功能说明根据设定比例，自动按比例均匀施肥，达到精准施肥的目的。通过碟片式过滤器，保证每个灌区水质，防止赌阀、堵管等现象发生。1.7 传感器及执行设备1.7.1 土壤温湿度传感器X 土壤温湿度传感器14套。设备组成:设备规格：测量参数量程：0100%单位：%（m3m3）输出信号：02V（电压型）420mA（电流型）测量精度：土3%互换精度：V3%复测误差：2%参数类型：土壤容积含水率测量原理：频域（FDR）硬件参数工作电压：524V,（对于电流型，工作电压应不低于12V）静态电流：v30mA工作频率：IooMHZ,50MHz响应时间：V1秒测量稳定时间：2秒工作温度范围：-30oCzv70,（测量vOC结冰冻土层时，水分数值