1、概述

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，目前在廣大農(nóng)村，農(nóng)業(yè)溫室越來(lái)越多。近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐步由傳統(tǒng)的粗放經(jīng)營(yíng)型向現(xiàn)代集約型經(jīng)營(yíng)方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)科技示范園，作為現(xiàn)代集約型農(nóng)業(yè)和高新科技應(yīng)用的示范窗口，應(yīng)運(yùn)而生。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫室的結(jié)構(gòu)檔次在逐步的提高，建設(shè)一種可提高溫室內(nèi)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)，是廣大溫室作物生產(chǎn)人員的迫切需求。?

農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)空氣溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)智能決策，并自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備。通過(guò)該系統(tǒng)的部署實(shí)施，可以為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)和有效手段。

2、特點(diǎn)

①實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤溫度、空氣溫度、濕度、光照、二氧化碳、土壤水分等信息的采集；

②KL-H1100物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)接收采集器，具有以太網(wǎng)和3G雙通訊，上傳數(shù)據(jù)方便

③ZigBee智能自組網(wǎng)機(jī)制，采用2.4GHz頻率通信，傳輸距離遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)；

④電池、市電、太陽(yáng)能多種供電方式，傳感器布點(diǎn)不受電源限制；

⑤穩(wěn)定的有線傳輸控制，自由控制卷簾機(jī)、天窗等設(shè)備；

2 具體實(shí)施方案

1、概述

本實(shí)例為天津大棚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此地?fù)碛?3個(gè)普通日光棚，每個(gè)大棚東西方向?yàn)?40實(shí)體墻，朝南鋼架結(jié)構(gòu)，上鋪塑料薄膜。大棚以種植蔬菜為主，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)，合理控制卷簾機(jī)系統(tǒng)和滴灌系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)種植，節(jié)省人力，增加效益。

2、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

13個(gè)大棚分為兩排排列，如圖所示，每個(gè)大棚長(zhǎng)10米，寬5米，1號(hào)大棚和2號(hào)大棚中心距間隔10米，兩排大棚間隔6米。因?yàn)榇笈锃h(huán)境良好，AC 220V供電充足，因此，傳感器全部采用路由型設(shè)備，路由型的優(yōu)點(diǎn)是傳感器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)間的連接更加方便，網(wǎng)絡(luò)更好，缺點(diǎn)是沒(méi)有休眠功能，必須有外供電。

3、主要設(shè)備

①??? KL-H1100物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 1只

②??? JZH-026-12 溫度、濕度、土壤溫度、土壤水分、二氧化碳無(wú)線傳感器 13只

③??? JZH-002-12照度無(wú)線傳感器 13只

④??? JZH-000-12空節(jié)點(diǎn)路由型傳感器 3只

⑤??? 環(huán)境防護(hù)箱 若干只

注：傳感器均為路由型傳感器

4、布點(diǎn)方案

①??? 將KL-H1100物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)放在廣告牌上的接收箱中。

②??? 將JZH-002-12和JZH-026-12無(wú)線傳感器2只為一組，分別放在13個(gè)大棚中。

③??? 將JZH-000-12空節(jié)點(diǎn)路由型傳感器放在7號(hào)、9號(hào)、11號(hào)的大棚上端的防護(hù)箱中。

5、硬件安裝

①在大棚的中心位置需要立一個(gè)從地面到棚頂?shù)?分或4分鋼管，距離地面2米的地方有一個(gè)220VAC的電源插座和一個(gè)400×400mm平板用來(lái)安裝傳感器。平板以中心為中點(diǎn)打出兩個(gè)孔，直徑為5.3mm,傳感器尺寸孔示意圖如下：

②室外的需要配備一個(gè)300mm×300mm的鐵皮箱（防護(hù)箱）3個(gè)，內(nèi)部有一個(gè)220VAC的電源插座，側(cè)面有一個(gè)離上部1/3處有一個(gè)通孔，直徑為7mm，接入天線使用。內(nèi)板的開(kāi)孔尺寸如上圖，固定無(wú)線傳感器使用。分別安裝在7號(hào)、9號(hào)、11號(hào)棚上方。

③廣告牌位置上方也需要一個(gè)300mm×300mm的防護(hù)箱，內(nèi)部有一個(gè)220VAC的電源插座，側(cè)面有一個(gè)離上部1/3處有一個(gè)通孔，直徑為7mm，接入天線使用。內(nèi)板的中上方需要開(kāi)孔尺寸為Φ4兩個(gè)孔,間距為110cm，用于穿入螺釘，懸掛網(wǎng)關(guān)。?

④將設(shè)備安裝到指定位置。

6、設(shè)備的防護(hù)

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于網(wǎng)關(guān)和傳感器不是完全密封的，因此，需要防護(hù)箱來(lái)保護(hù)設(shè)備。

①防護(hù)箱的制作

防護(hù)箱的大小可根據(jù)設(shè)備大小來(lái)決定，如果一個(gè)防護(hù)箱只需要保護(hù)一只傳感器，箱子可以適當(dāng)選擇小一點(diǎn)，如果在一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)需要多只傳感器，箱體可以適當(dāng)?shù)姆糯?。網(wǎng)關(guān)和傳感器背部都有兩個(gè)葫蘆孔，可用來(lái)懸掛在立體壁上，所以需要在箱體內(nèi)部安裝2個(gè)固定懸掛點(diǎn)，完成設(shè)備的懸掛。由于箱體中影響信號(hào)的傳輸，因此需要用天線延長(zhǎng)線將天線引到箱體外部，來(lái)解決信號(hào)的傳輸問(wèn)題。

②天線延長(zhǎng)線的規(guī)格要求

天線延長(zhǎng)線采用2.4G饋線，延長(zhǎng)線距離不大于20厘米，轉(zhuǎn)接頭為SAM轉(zhuǎn)SMAKY。

注：箱體中傳感器為JZH-0系列傳感器，也可將箱中傳感器換為網(wǎng)關(guān)，也可以在箱體中放兩只設(shè)備。

7、ZigBee組網(wǎng)

詳見(jiàn)KL-H1100物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)說(shuō)明書。

①??? 網(wǎng)關(guān)登陸

首先用交叉網(wǎng)線使網(wǎng)關(guān)和PC機(jī)直連，打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)輸入IP192.168.0.222，進(jìn)入網(wǎng)關(guān)的web配置頁(yè)面，進(jìn)入網(wǎng)關(guān)配置頁(yè)。

登錄頁(yè)面：用戶名：admin?? ?密碼：admin

②??? 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（時(shí)間）

③設(shè)置網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)ID

網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)為“0x04”、“0x09”、“0x0E”、“0x0F”時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況最好，干擾源最少。此網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)ID設(shè)置為“0x09”和 “0x0020”。

③??? 設(shè)置傳感器網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)ID

用手操器設(shè)置傳感器網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)ID,分別為0x09和0x0020，詳細(xì)設(shè)置步驟見(jiàn)“JZH-PZQ ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置器使用說(shuō)明書”。

④??? 傳感器入網(wǎng)

在新節(jié)點(diǎn)列表里查看傳感器，并進(jìn)行入網(wǎng)配置。

在節(jié)點(diǎn)映射表中，設(shè)置傳感器的設(shè)備地址（各只傳感器不能重復(fù)），設(shè)備名稱為客戶自定義，掉線時(shí)間為傳感器主動(dòng)上報(bào)時(shí)間的兩到三倍，例如，傳感器主動(dòng)上報(bào)時(shí)間為60秒，網(wǎng)關(guān)掉線時(shí)間可設(shè)置為180秒。傳感器主動(dòng)上報(bào)時(shí)間設(shè)置見(jiàn)傳感器說(shuō)明書。

不斷重復(fù)上述步驟，直到所有傳感器入網(wǎng)。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置完畢，回到ZigBee網(wǎng)絡(luò)參數(shù)頁(yè)面，保存ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

可以在節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示頁(yè)查看傳感器的監(jiān)控值。

⑤??? 網(wǎng)關(guān)服務(wù)模式及3G參數(shù)設(shè)置

由于大棚環(huán)境相對(duì)比較好， AC 220V供電充足，以太網(wǎng)接入方便，網(wǎng)關(guān)可以優(yōu)先采用以太網(wǎng)入網(wǎng)方式，也可以選擇3G入網(wǎng)方式。工作模式可設(shè)置為客戶端模式。

服務(wù)器模式：

客戶端模式

8、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)可采用有線控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，客戶可根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用控制系統(tǒng)來(lái)完場(chǎng)大棚設(shè)備的控制。

9、軟件監(jiān)控

①??? 用戶可基于Modbus TCP通訊協(xié)議開(kāi)發(fā)上位機(jī)軟件。

用戶可基于數(shù)據(jù)庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)來(lái)編寫上位機(jī)軟件。