1、概述

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，目前在廣大農(nóng)村，農(nóng)業(yè)溫室越來越多。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐步由傳統(tǒng)的粗放經(jīng)營型向現(xiàn)代集約型經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)科技示范園，作為現(xiàn)代集約型農(nóng)業(yè)和高新科技應用的示范窗口，應運而生。隨著科學技術的進步，溫室的結(jié)構檔次在逐步的提高，建設一種可提高溫室內(nèi)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減輕工作人員勞動強度的溫室智能監(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)通過實時采集農(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)作物生長需要進行實時智能決策，并自動開啟或者關閉指定的環(huán)境調(diào)節(jié)設備。通過該系統(tǒng)的部署實施，可以為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據(jù)和有效手段。

2、特點

①實現(xiàn)對土壤溫度、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)機制，采用2.4GHz頻率通信，傳輸距離遠，穿透性強；

④電池、市電、太陽能多種供電方式，傳感器布點不受電源限制；

⑤穩(wěn)定的有線傳輸控制，自由控制卷簾機、天窗等設備；

2 具體實施方案

1、概述

本實例為天津大棚監(jiān)測系統(tǒng)。此地擁有13個普通日光棚，每個大棚東西方向為240實體墻，朝南鋼架結(jié)構，上鋪塑料薄膜。大棚以種植蔬菜為主，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測，根據(jù)數(shù)據(jù)，合理控制卷簾機系統(tǒng)和滴灌系統(tǒng)。實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)種植，節(jié)省人力，增加效益。

2、現(xiàn)場環(huán)境

13個大棚分為兩排排列，如圖所示，每個大棚長10米，寬5米，1號大棚和2號大棚中心距間隔10米，兩排大棚間隔6米。因為大棚環(huán)境良好，AC 220V供電充足，因此，傳感器全部采用路由型設備，路由型的優(yōu)點是傳感器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關間的連接更加方便，網(wǎng)絡更好，缺點是沒有休眠功能，必須有外供電。

3、主要設備

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

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

③??? JZH-002-12照度無線傳感器 13只

④??? JZH-000-12空節(jié)點路由型傳感器 3只

⑤??? 環(huán)境防護箱 若干只

注：傳感器均為路由型傳感器

4、布點方案

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

②??? 將JZH-002-12和JZH-026-12無線傳感器2只為一組，分別放在13個大棚中。

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

5、硬件安裝

①在大棚的中心位置需要立一個從地面到棚頂?shù)?分或4分鋼管，距離地面2米的地方有一個220VAC的電源插座和一個400×400mm平板用來安裝傳感器。平板以中心為中點打出兩個孔，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300mm×300mm的鐵皮箱（防護箱）3個，內(nèi)部有一個220VAC的電源插座，側(cè)面有一個離上部1/3處有一個通孔，直徑為7mm，接入天線使用。內(nèi)板的開孔尺寸如上圖，固定無線傳感器使用。分別安裝在7號、9號、11號棚上方。

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

④將設備安裝到指定位置。

6、設備的防護

在實際應用當中，由于網(wǎng)關和傳感器不是完全密封的，因此，需要防護箱來保護設備。

①防護箱的制作

防護箱的大小可根據(jù)設備大小來決定，如果一個防護箱只需要保護一只傳感器，箱子可以適當選擇小一點，如果在一個監(jiān)控點需要多只傳感器，箱體可以適當?shù)姆糯?。網(wǎng)關和傳感器背部都有兩個葫蘆孔，可用來懸掛在立體壁上，所以需要在箱體內(nèi)部安裝2個固定懸掛點，完成設備的懸掛。由于箱體中影響信號的傳輸，因此需要用天線延長線將天線引到箱體外部，來解決信號的傳輸問題。

②天線延長線的規(guī)格要求

天線延長線采用2.4G饋線，延長線距離不大于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，也可以在箱體中放兩只設備。

7、ZigBee組網(wǎng)

詳見KL-H1100物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關說明書。

①??? 網(wǎng)關登陸

首先用交叉網(wǎng)線使網(wǎng)關和PC機直連，打開網(wǎng)頁輸入IP192.168.0.222，進入網(wǎng)關的web配置頁面，進入網(wǎng)關配置頁。

登錄頁面：用戶名：admin?? ?密碼：admin

②??? 設置網(wǎng)絡參數(shù)（時間）

③設置網(wǎng)關網(wǎng)絡頻點和網(wǎng)絡ID

網(wǎng)絡頻點為“0x04”、“0x09”、“0x0E”、“0x0F”時網(wǎng)絡狀況最好，干擾源最少。此網(wǎng)絡頻點和網(wǎng)絡ID設置為“0x09”和 “0x0020”。

③??? 設置傳感器網(wǎng)絡頻點和網(wǎng)絡ID

用手操器設置傳感器網(wǎng)絡頻點和網(wǎng)絡ID,分別為0x09和0x0020，詳細設置步驟見“JZH-PZQ ZigBee網(wǎng)絡配置器使用說明書”。

④??? 傳感器入網(wǎng)

在新節(jié)點列表里查看傳感器，并進行入網(wǎng)配置。

在節(jié)點映射表中，設置傳感器的設備地址（各只傳感器不能重復），設備名稱為客戶自定義，掉線時間為傳感器主動上報時間的兩到三倍，例如，傳感器主動上報時間為60秒，網(wǎng)關掉線時間可設置為180秒。傳感器主動上報時間設置見傳感器說明書。

不斷重復上述步驟，直到所有傳感器入網(wǎng)。

ZigBee網(wǎng)絡配置完畢，回到ZigBee網(wǎng)絡參數(shù)頁面，保存ZigBee網(wǎng)絡。

可以在節(jié)點數(shù)據(jù)顯示頁查看傳感器的監(jiān)控值。

⑤??? 網(wǎng)關服務模式及3G參數(shù)設置

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

服務器模式：

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實現(xiàn)，客戶可根據(jù)實際情況應用控制系統(tǒng)來完場大棚設備的控制。

9、軟件監(jiān)控

①??? 用戶可基于Modbus TCP通訊協(xié)議開發(fā)上位機軟件。

用戶可基于數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)來編寫上位機軟件。