黑龙江某农垦温室大棚应用:
黑龙江垦区是中国最大的水稻产区之,秧苗的质量直接影响水稻的产量。因气候原因,农垦的育秧工作一般在每年3月中旬到5月中旬在温室大棚内进行,温室大棚环境直接影响到秧苗的质量,通过在温室内部署智能控制系统,提高壮秧率和生产管理效率。
某农场通过中国电信智慧农业平台的智能大棚水稻控制系统实现对育秧环境的精准管理系统,该系统分为大棚现场、采集传输、业务平台和终端展现四部分。
大棚现场主要实现大棚内部环境参数的采集和控制设备的执行,采集的数据主要包括精准农业生产所需的光照、空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分等数值。
传感器的数据上传分ZigBce模式和RS-485模式两种,在RS-485模式中,数据信号通过有线的方式传送,涉及大量的通信布线。在ZigBee 传输模式中,传感器数据通过ZigBee发送模块传送到ZigBee中心节点上,用户终端和一体化控制器之间传送的挖制指令也通过ZigBee 发送模块传送到中心节点上,省去了通信线缆的部署工作。中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令封装并发送到业务平台。用户可以通过有线网络/无线网络访问系统业务平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备。ZigBee 模式具有部署灵活、扩展方便等优点。
控制系统主要由。体化控制器、 执行设备和相关线路组成,通过体化控制器可以 自由控制各种精准农业生产执行设备,包括喷水系统和空气调节系统等,喷水系统可支持喷淋、滴崔等多种设备,空气调节系统可支持卷帘、风机等设备。
采集传输部分主要将设备采集到的数值化传送到服务器上,现有大棚设备支持5G、有线等多种数据传输方式。
业务平台负责对用户提供智能大棚所有的功能展示,主要功能包括环境数据监测、数据空间时间分布、历史数据、超阈值告警和远程控制五个方面。用户还可以根据需要添加视频设备实现远程视频监控功能。数据空间/时间分布将系统采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况(折线图)和空间分布状况(场图)、历史数据可以向用户提供历史一段时间的数值展示;超阈值告警则允许用户制定自定义的数据范围,并将超出范围的情况反馈给用户。
在每个智慧农业大棚内部署空气温湿度传感器,用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数;每个精准农业大棚内部署上壤温度传感器、上壤湿度传感器,用来监测大棚内土壤温度、土壤水分等参数。大棚外部环境相对统一,在一定的地理范围内光照数值基本上是一致的。为节省成本,只在此区域内随机找几个温室大棚进行光照传感器的部署。所有的传感器-律采用直流 24V电源供电,设备自带变压器装置,大棚内仅需提供交流220V市电即可。
在多个农业大棚所属管理区域内部署一套采集传输设备 ( 包含中心节点、无线5G路由器、无线5G网卡等),用来传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到互联网上与平台服务器交互。
在每个大棚内安装智能控制设备-套(包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等), 用来传递控制指令,响应控制执行设备。实现大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为。
每个大棚内部根据用户需求安装上述设备并部署相关线缆,实现农业大棚智能化。
通过系统实现农场管理人员时随地了解农业现场环境并可选程控制农业生产现场,提高了生产效率和信息化管理水平,节省人力投入。系统对秧种过程进行全程管控,并实现精确化管理。可有效提升壮秧率5%-10%,进而提高农产品的产出率。同时把分散在各地的生产场地集中管理。他农基的工业化水平在更大的范围内得以复制和提升,有力地促进了国家现代化大农业和小城镇化成略的实施。