四信智能温室系统，打造智慧农业方案
一、智能温室系统介绍
农业智能温室环境监测及设备控制管理系统是结合农业现代化大趋势，将多年来在环境监测技术上的技术积累与农业物联网应用相结合，而专门为实现现代农业提供的技术方案。智能温室系统是将环境要素监测、设备控制、网络化应用集于一体的面向现代农业的自动化系统。整套系统采用多项***技术，如无线传感器网络、物联网技术、云计算等。系统通过采集温室内空气温度、湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、二氧化碳等环境参数，并根据农作物生长需要进行智能控制，自动打开或者关闭指定的环境调节设备，种植企业或种植户可通过互联网随时了解温室的环境信息及完成远程控制。
通过该系统，可以为农业生态信息自动监控及对农业生产设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段，为现代农业增产增收目标的实现提供现代化技术保障。该系统除完成现场数据监测和现场控制外，还可将监测数据通过互联网络传输到农业主管部门，可在省或地区级***门形成全区域内的农业温室生态状况监测。
- 系统构成
整个智能温室系统由温室生态信息监测与控制系统、企业级数据收集与控制中心、省市级区域农业生产状态控制中心三个子系统构成。
温室生态信息监测与控制系统是整个系统的硬件核心，其安装在农业种植企业或种植户的温室内，一个种植企业可在所属的每个温室内安装一套，并建立企业级的数据收集与控制中心，完成对所属所有温室环境要素的监视和远程控制。温室生态信息监测与控制系统也可通过远程网络将数据直接上报给省市级区域农业生产状态控制中心，以完成更***别上的数据统计、模型分析、气象预警、气象为农服务等更***别的统筹功能。
- 温室生态信息监测与控制系统
温室生态信息监测与控制系统主要完成温室内环境要素监测、图像监测、数据处理、数据通讯、伺服控制等五大功能。硬件上分别由采集模块（C）、图像模块（R）、主控模块（M）、伺服模块（S）、通讯模块（T）完成对应功能。
采集模块（C）主要完成温室内环境要素数据的采集，主要包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、二氧化碳等与作物生长密切相关的要素，一个温室监测系统可包含多个采集模块，采集模块将数据通过zigbee或RS-485总线传输给主控模块。
主控模块（M）负责收集实时环境监控数据及接收图像数据，并提供数据查询、后续数据分析及决策，对温室内的设备进行管理操控，如控制照明、加热、通风、灌溉设备。
伺服模块（S）主要是完成对现场温室中的各种设备进行管理控制，可控制包括照明、加热、浇灌、通风、卷帘等设备，其与主控模块通过485总线连接，通过内置的CPU接收主控模块发来的控制指令，按照控制指令完成四路强电设备的开关控制，并监测控制设备的执行状态，将控制指令执行情况上报给主控模块。
图像模块（R）主要完成温室内图像数据的采集，其与通讯模块（T）一般是集成在一起；通讯模块（T）可采取zigbee、GPRS、3G几种方式与远程中心链接，如果需要图像传输，由于通讯带宽的限制只能采取3G通讯方式。通讯模块的选择可以根据实际应用灵活配置，如果有企业级监控中心，各个温室系统可通过zigbee网络将数据发送到企业中心，也可通过2G、3G广域网络直接将数据上报到省市级区域农业生产状态控制中心。
四、企业级数据收集与控制中心
企业中心负责接收企业所属各个温室的监测数据，收集实时环境监控数据及接收图像数据；并提供数据查询、后续数据分析及决策；根据测量数据对温室内的设备进行管理操控，如控制照明、加热、通风、灌溉设备；通过多种方式分发温室监测数据及提供实时图像监控，客户可通过多种手段如电脑网页、手机APP、平板电脑APP等方式来获取数据。企业中心也可通过互联网络将数据上报给省市级区域农业生产状态控制中心。
五、省市级区域农业生产状态控制中心
省市级区域农业生产状态控制中心可以为区域内农业主管部门获取区域内各农业生产单位的生产状态提供数据支持、从而为区域主管部门为各生产单位提供包括：作业指导、气象预警、数据统计、模型分析、气象预警、气象为农服务等更***别的统筹功能。
六、关键技术应用
A.无线传感器网络技术
温室内观测设备采用无线传感器网络技术，一个网络内可实现多达几百个节点的组网观测，观测范围可覆盖上百个温室；同时系统采用低功耗设计，可通过蓄电池+太阳能充电方式进行供电，无需市电，解决了在农田温室里的走线问题。
B.物联网技术
采用物联网技术，使用户能够在任何时间任何地点通过手机、电脑等方式访问系统，了解系统运行状态，查看实时环境数据及图像数据，并能远程操作灌溉、通风等设备。
C.云计算技术
采用云技术，将服务器中心放在网络云端，可大大降低系统成本，节约用户开支，用户不需要部署系统运行所需的软硬件环境。
D.模块化设计
各观测单元***，可通过灵活的加减配置，实现大规模集群观测。
应用案例
武清设施农业基地温室监测项目--智能园区模式
在天津宁河农科院基地部署了温室卫士，构建了一个园区观测系统，能够对空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳浓度进行监控。12套设备通过无线方式组建观测网络，数据上传到中心站。
运行状况：目前系统运行稳定，无线网络运行稳定可靠，满足客户需求。
单点视频及数据采集系统
该系统产品可以完成农业温室内现场气象要素采集和视频、图像数据采集，满足用户的实景观测需求。气象要素数据和图片视频数据可直接通过3G网络传输到省级设施农业气象为农服务中心。
西青、宁河育苗温室采集与光热控制系统
我们在天津西青、宁河育苗温室各部署了一套CAWS2000温室环境要素监测与加热补光控制系统，根据温室内环境要素的变化，按照预设的控制算法进行温度、光照控制，以保证育苗生产的顺利进行。
