二氧化碳?xì)怏w檢測(cè)儀在農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用
一、基本情況：
近年來(lái)，農(nóng)業(yè)溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來(lái)極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度、土壤濕度、CO2濃度等環(huán)境因子對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，目前國(guó)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見(jiàn)，而引進(jìn)國(guó)外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不適合國(guó)情。
針對(duì)目前農(nóng)業(yè)溫室大棚發(fā)展的趨勢(shì)，提出了一種大棚遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)大棚監(jiān)控的特殊性，需要傳輸大棚現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)給管理者，并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)又要使上級(jí)部門(mén)可隨時(shí)通過(guò)互連網(wǎng)或者手機(jī)信息了解區(qū)域大棚的實(shí)時(shí)狀況。基于GPRS的農(nóng)業(yè)溫室大棚智能監(jiān)控管理系統(tǒng)使這些成為可能。
為保證出苗后有相應(yīng)數(shù)量的二氧化碳CO2供應(yīng)幼苗生長(zhǎng)，地上豐產(chǎn)系統(tǒng)建造與二氧化碳CO2貯備應(yīng)在直播或定植前7天完成，因?yàn)槊缙诘酿囸I對(duì)中后期產(chǎn)量影響甚大，即是中后期加大二氧化碳CO2供應(yīng)也無(wú)法彌補(bǔ)嚴(yán)重苗期造成的產(chǎn)量損失。根據(jù)我們多年研究結(jié)果，幾種大棚作物不同生育期對(duì)二氧化碳CO2濃度的需求詳見(jiàn)下表：（通過(guò)二氧化碳?xì)怏w檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)結(jié)果）
品種 苗期（ppm） 開(kāi)花期（ppm） 結(jié)果期（ppm） 結(jié)果盛期（ppm）
黃瓜 1500 2500 3500 4500
辣椒 1500 3000 3800 4600
西葫 1000 2000 2800 3500
西瓜 1500 2600 3700 4800
西紅柿 1200 2200 3400 5100
蕓豆 900 1800 2400 3300
土豆 1800 2900 4200 3800
西芹 800 中期1200 后期1600
草莓 1200 2600 3600 4600
葡萄 1400 2800 4100 5500
二、系統(tǒng)方案：
2.1、系統(tǒng)概述：
農(nóng)業(yè)溫室大棚無(wú)線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)集傳感器、自動(dòng)化控制、通訊、計(jì)算等技術(shù)于一體，通過(guò)用戶(hù)自定儀作物生長(zhǎng)所需的適宜環(huán)境參數(shù)，搭建溫室智能化軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳等因子的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。
本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、CO2濃度等，以適應(yīng)不同生物生長(zhǎng)繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，**的測(cè)量溫室的氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動(dòng)、自動(dòng)兩種方式啟動(dòng)或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)（遮陽(yáng)幕、濕簾水泵及風(fēng)機(jī)、通風(fēng)系統(tǒng)等），程序所需的數(shù)據(jù)都是通過(guò)各類(lèi)傳感器實(shí)時(shí)采集的。
該系統(tǒng)的使用，可以為植物提供一個(gè)理想的生長(zhǎng)環(huán)境，并能起到減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高設(shè)備利用率、改善溫室氣候、減少病蟲(chóng)害、增加作物產(chǎn)量等作用。
2.2、系統(tǒng)組成：
2.21、數(shù)據(jù)管理層（監(jiān)控中心）：
硬件主要包括：工作站電腦、服務(wù)器（電信、移動(dòng)或聯(lián)通固定IP專(zhuān)線(xiàn)或者動(dòng)態(tài)ip域名方式）；
軟件主要包括：操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)中心軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、農(nóng)業(yè)溫室大棚智能監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)（采用B/S結(jié)構(gòu)，可以支持在廣域網(wǎng)進(jìn)行瀏覽查看）、 防火墻軟件；
d2.22、數(shù)據(jù)傳輸層（數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)）：
采用移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)無(wú)需布線(xiàn)構(gòu)建簡(jiǎn)單、快捷、穩(wěn)定；
移動(dòng)GPRS無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)模式具有：數(shù)據(jù)傳輸速率高、信號(hào)覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安全性高、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低等特點(diǎn)；
2.23、數(shù)據(jù)采集層（前端硬件設(shè)備）：
遠(yuǎn)程測(cè)控成套設(shè)備：測(cè)控終端；
傳感計(jì)量設(shè)備：溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器、土壤濕度傳感器、遮陽(yáng)幕、濕簾風(fēng)機(jī)等；
2.3、系統(tǒng)拓?fù)鋱D：
三、系統(tǒng)功能：
01、采集功能：
溫室大棚：溫濕度值；
溫室大棚：二氧化碳值；
溫室大棚：光照值；
溫室大棚：土壤濕度值；
02、告警功能：
停電告警、溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度故障告警、測(cè)控終端告警；
狀態(tài)變化報(bào)警提示 ：告警狀態(tài)變化。如溫度突然增大或變小；
03、存儲(chǔ)功能：
溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事件記錄、操作記錄存入數(shù)據(jù)庫(kù)；
04、查詢(xún)功能：
溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度信息、歷史紀(jì)錄、歷史曲線(xiàn)、事件記錄、操作記錄、歷史報(bào)表；
05、統(tǒng)計(jì)功能：
報(bào)表功能：日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)；
曲線(xiàn)功能：日曲線(xiàn)、月曲線(xiàn)、年曲線(xiàn)；
06、打印功能：
溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度信息、歷史紀(jì)錄、歷史曲線(xiàn)、事件記錄、操作記錄、報(bào)表；
07、安全功能：
密碼功能：進(jìn)入系統(tǒng)必須輸入密碼；
權(quán)限功能：不同的操作員具有不同的功能；
用戶(hù)切換：不同的操作員交接時(shí)可以在系統(tǒng)切換；
08、擴(kuò)展功能：
溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度數(shù)量：用戶(hù)可以添加或刪除站點(diǎn)。
遠(yuǎn)程控制：在加濕簾水泵和風(fēng)機(jī)的情況下可輸出遠(yuǎn)程控制濕簾水泵和風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟；
09、設(shè)置功能：
站點(diǎn)信息錄入、修改；
采集周期設(shè)置、修改；
10、遠(yuǎn)程維護(hù)功能：
遠(yuǎn)程設(shè)置站點(diǎn)（溫濕度、光照、二氧化碳、土壤濕度）工作參數(shù)；
四、系統(tǒng)特點(diǎn)：
01、實(shí)用性：農(nóng)業(yè)溫室大棚站點(diǎn)地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的GPRS網(wǎng)絡(luò)高信號(hào)捕捉，必要是采用高增益天線(xiàn)，可確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行；
02、實(shí)時(shí)性：采用*新的通信和軟硬件技術(shù)，建立了清晰和合理的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程的遠(yuǎn)程并發(fā)通信，在幾秒時(shí)間內(nèi)，可以讓成百上千臺(tái)的測(cè)控終端實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)故障信息的及時(shí)報(bào)警；
03、可擴(kuò)充性：系統(tǒng)預(yù)留接口，可以進(jìn)行系統(tǒng)或軟硬件模塊的無(wú)限擴(kuò)展，便于長(zhǎng)期的升級(jí)和維護(hù)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命，通過(guò)更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失；
04、易維護(hù)性：系統(tǒng)可對(duì)測(cè)控終端執(zhí)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程操作命令，包括遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)抄收、遠(yuǎn)程終端復(fù)位、遠(yuǎn)程測(cè)控終端升級(jí)等；
05、操作簡(jiǎn)易性：系統(tǒng)軟件功能完善，模塊化、圖形化設(shè)計(jì)，全過(guò)程全中文幫助，操作簡(jiǎn)單方便；
五、適用范圍：
01、農(nóng)業(yè)、園藝、畜牧業(yè)等領(lǐng)域。
02、食品、電子生產(chǎn)車(chē)間、藥房、冰箱、冷庫(kù)、庫(kù)房、機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)暖通、圖書(shū)館、檔案室、博物館、孵房、溫室大棚、**、糧庫(kù)、醫(yī)院等需要環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
