Abstractの概要
本稿では、インテリジェントガラス温室監視システムの技術アーキテクチャと機能実装について述べる。マルチプロトコル通信ネットワークとエッジコンピューティング技術を介して、環境監視、土壌水分、日陰換気、ウェットカーテン冷却、水と肥料の統合、充填光制御、CO CO2管理、ビデオ監視およびその他の8つのサブシステムを統合し、温室環境の正確な知覚、インテリジェントな意思決定と自動制御を達成します。携帯電話APP、PCプラットフォーム、監視大画面、LEDディスプレイなどのマルチ端末管理インターフェースをサポートし、遠隔制御と現場手動の二重保証をサポートし、現代農業のための複製可能で普及可能な工場栽培モデルを提供し、農産物の品質と経済的利益を大幅に向上させます。
I.ガラス温室の開発と応用価値
中国の施設農業インフラ建設の継続的な推進と効率的な植栽産業への国家投資の増加に伴い、インテリジェントガラス温室は農業生産基地と実証パークで広く使用されています。ガラス温室がある。外観が美しく、グレードが高い視覚的な利点、フル鉄骨構造設計、耐雪能力の使用、耐用年数は25年以上。その内部操作スペースは大きく、大面積の建物レイアウトをサポートし、工場化、大規模生産作業に適しており、完全な自動管理監視を実現することができます。
南北地域の応用の違いは明らかです。北の地域主に育苗温室、無土壌栽培、ハイエンドの薬草栽培、花卉栽培、エコレストラン、観光観光複合体として使用されます。南の地域年間を通じて野菜生産温室として使用されます。ガラス温室の高い光透過性は、作物の成長に十分な光を提供しますが、夏の過熱、冬の断熱の課題をもたらし、インテリジェント監視システムは、環境の正確な制御を達成する必要があります。
二、システム全体と許褚
インテリジェントガラス温室監視システムの採用階層型分散アーキテクチャ9つの機能モジュールの統合：温室環境モニタリングシステム、土壌水分モニタリングシステム、シェーディングシステム、換気管理システム、ウェットカーテン冷却システム、水と肥料の統合システム、充填システム、CO CO2制御システム、ビデオ監視システム。
コア装備は以下の通り。
- 環境モニタリングセンサー温度·湿度·光度·CO CO2濃度センサ（有線485または無線LORA通信に対応）
- 土壌センサー。：土壌温度湿度、pH、ECセンサ、マルチポイント分散展開
- 執行機関は：内外サンシェードモーター、トップ/サイド換気窓、ウェットカーテンポンプ、ファン、水と肥料の一体化機、充填ランプ、CO CO2発生器
- コントロール·コア：IoTインテリジェント監視キャビネット、内蔵PLCロジックコントローラとエッジコンピューティングモジュール
- ターミナルの表示：モバイルAPP、PC監視プラットフォーム、監視センター大画面、現場LEDディスプレイ
システムは、Jiu農業クラウドプラットフォームを通じてデータ集約と戦略配信を実現し、機械化とインテリジェンスのレベルを最大化し、農業生産プロセスの再現性を実現し、工場栽培経済モデルを構築します。
イラストの提案：：システムアーキテクチャ図。中央にはコアガラス温室の3 Dモデルがあり、周囲には9つのサブシステムアイコンが放射状に接続され、各サブシステムには主要機器がラベル付けされています。下部には“インテリジェント監視キャビネット”があり、上部には4 G/5 G/WiFi経由で“クラウドプラットフォーム”があります。全体的な星型トポロジーは、近代的な農業公園の航空写真を背景にしている。
III.環境モニタリングサブシステムの詳細
温室効果環境モニタリングの導入産業用IoTセンサ主な指標は以下の通り
- 温度範囲の範囲：-40℃~80℃、精度±0.5℃
- 湿度の範囲0~ 100% RH、精度± 3%
- 光の明るさ0-200000ルクス、精度± 5%
- CO
濃度 0 ~ 5000
センサーは温室内のさまざまな監視エリアに設定され、LORAワイヤレスまたはRS 485有線モードを介して監視キャビネットと通信し、データはリアルタイムでクラウドプラットフォームに送信されます。データ更新3秒/回、保存1分/回完全な環境データベースを作成します。
システムサポート35の同時監視異なる高さ（クラウン、中層、地面）と位置（南、北、中央）をカバーし、細かいゾーニング制御のためのデータサポートを提供します。
IV.土壌水分モニタリングと水肥料の連携
土壌水分モニタリングは精密灌漑の中核基盤とシステム構成3種類のセンサー：
- 土壌温湿度センサ：干ばつや貯水を防ぐための耕地層の水分量モニタリング
- 土壌pHセンサー：pHモニタリングと肥料比率調整の指導
- 土壌ECセンサー塩分濃度と肥沃度を反映した導電率のモニタリング
センサーを押す。500平方メートルごとに1セットの標準分布、水と肥料を介したデータの連携：
- 土壌水分が設定した閾値（40%など）を下回ると、自動的にソレノイドバルブをオンにします。
- PH/EC値が作物の適切な範囲から外れる場合、肥料の割合を自動的に調整する。
- サポートする。循環水やり過剰灌漑を避ける方法
システムの実装24時間体制の監視データはGPRS/4 G経由で監視センターデータベースにリモート送信され、土壌品質の保護と改善のための科学的根拠を提供します。
V.シェーディングと換気管理システム
シェーディングシステムガラス温室の夏の冷却の鍵：
- 外の日陰。黒いサンシェードネットを使用して、太陽放射の70- 85%をブロックし、室内の温度を3-5 ° C低減します。
- 内側の日陰。アルミホイル反射スクリーンの使用、冬の夜の赤外線反射、熱損失を低減し、省エネ30%以上
システムベースの屋外照明センサと、室内の温度と湿度自動制御：
- 夏の光50，000ルクス、温度30 ° Cで自動的に展開
- 冬の夜間は自動的に保温を閉じ、日中は光の需要に応じて開度を調整
- サポートする。冬夏のタイミングモード完全自動化の実現
換気管理システム含む。トップウィンドウ、サイドウィンドウ2つの方法：
- 自然換気は：熱圧力差の原理を利用して、上部窓は熱い空気を排出し、側面窓は新鮮な空気を補充する。
- 強制換気の仕方：ウェットカーテンシステム、ファン負圧換気、急速換気
システムサポート雨天時の自動窓閉め、風の自動ロック温室構造物の保護。
第六に、ウェットカーテン冷却と水と肥料の統合システム
ウェットカーテン冷却システム蒸発熱吸収原理の使用は、夏の効率的な冷却プログラムです。
- 動作の原理：ウォーターポンプは、ウェットカーテンの上部に水を送り、水は波形繊維の表面に沿って下流に流れ、ファン負の圧力換気、湿気が蒸発し、熱を吸収するときにウェットカーテンを通過する熱い空気、最大70 〜 80%の冷却効率。
- リンク制御。温度35 ° C、湿度70%で自動的に起動し、温度が28 ° Cに低下すると自動的に停止します。
- 省エネの利点空調冷凍と比較して、エネルギー消費量を80%以上削減
水と水の統合システム正確な水管理：
- 正確な比率：土壌EC/PH値と作物の成長段階に応じた窒素リンとカリウムの割合の自動調整
- タイミング定量化：：時間、トラフィック、面積による複数の灌漑パターンのサポート
- 循環フィルタ：砂利フィルターとネットフィルターを装備し、点滴灌漑ベルトの詰まりを防止
システムサポート手動ボタン、タッチスクリーン、リモートAPP柔軟性と緊急対応能力を確保する3つの制御モード。
7.充填光とCO CO2制御システム
補光システム光不足の季節の生産保証：
- 光源の選択LED植物成長ランプ（赤青スペクトル比調整可能）、省エネ60%以上
- スマートコントロール：光度センサと作物の光サイクルのニーズに応じて自動スイッチ
- 期間設定#バケットセッテイ#日の出前と日没後の補充照明時間を設定でき、光周期制御をサポートします。
CO2制御システム光効率の向上：
- 濃度目標の設定800-1200ppmを維持し、光合成速度を30- 50%向上させる。
- 規制の形態：CO CO2発生器またはシリンダガス供給、換気システムと連携して廃棄物を回避
- セキュリティの保護2000ppm濃度で自動警報と強制換気開始
2つのシステムの連携雨の日の自動充填+CO
8.ビデオ監視とマルチエンドディスプレイシステム
ビデオ監視システム生産の可視化：
- カメラの展開入り口、重要機器エリア、作物栽培エリアをカバー
- ブランド互換性：サポートHikvision、蛍石クラウド主流ネットワークカメラアクセス
- 機能の融合：監視インターフェイスにビデオ画面と環境データを分割表示し、“データ+ビデオ”の二重検証を実現
監視は多様です。：
- モバイルアプリ。いつでもどこでもリモート監視、マルチアカウント管理、柔軟な権限配分をサポート
- PC監視プラットフォーム監視センターに適したWEBエンドは、大画面を設定することができ、相互作用を減らし、実証効果が良い
- 大画面監視センター：リアルタイムデータとビデオ画面を明確に表示し、園区レベルの集中管理に適しています。
- LEDディスプレイ。：温室の外部または内部の高い吊り下げ、防塵、防雨、優れた実証効果
すべての端末データマルチエンド同期リフレッシュ情報の一貫性を確保する。
九、遠隔制御と現場手動二重保証
システムの提供3レベル制御モード信頼性と柔軟性の確保：
1.リモートコントロール。：携帯電話のAPPまたはコンピュータ監視プラットフォームを通じてリアルタイムで環境データを表示し、手動でファン、ウェットカーテン、天窓、ポンプなどの機器のスイッチを制御します。サポートする。バッチ制御と、タイムラプス·タスク人件費を削減する。
2.現場手動制御：：従来の手動制御方式を維持し、緊急管理とパトロールを容易にします。インテリジェント監視キャビネットは：
- 8インチのタッチコントロール：グラフィカルなインターフェイス、ワンクリック操作
- 手動キー制御極端な状況でも信頼性の高い制御を実現する物理スイッチ
制御範囲は、バルブ、ポンプ、天窓、ウェットカーテン、ローラーシャッター、ファン、ライトなど、すべての制御機器をカバーします。
3.自動制御プロセスPLCインテリジェント自動制御機能とモノのインターネットプラットフォームに基づいて、作物の生産プロセスを指導するシステムは、完全な成長段階を達成します。無人の自動制御。制御戦略は以下のとおりです。
- タイム·トリガー：作物の成長サイクルによる季節パターンの設定
- しきい値のトリガー：センサデータオーバーラン自動応答
- 組合せ論理学複雑なプロセスを実現するための多条件判断
十、クラウドプラットフォーム管理のコア機能
1.設定シーンの表示：プラットフォームは、実際のシーンを通じて水と肥料プロセスの各リンクを動的に表示し、データとアニメーション、鮮やかでリアルな組み合わせ。ユーザーはプロセス図面をカスタマイズし、サイトレイアウトをアップロードし、“デジタルツイン”を実現できます。
2.データ記録の分析すべての環境パラメータと機器状態データは自動的に3年間保存され、曲線は拡大縮小でき、分精度クエリをサポートし、プロセス改善のためのデータサポートを提供します。
3.データ·レポートのエクスポート：日/週/月のレポート生成をサポートし、Excel形式にエクスポートでき、アーカイブと分析が容易です。
4.デバイスの集中管理GISマップは、すべての温室の位置と状態を表示し、シングルシェルフ監視インターフェイスへのワンクリックアクセスをサポートし、100シェルフレベルの集中管理を実現します。
5.スマートアラーム通知環境パラメータの超過、機器の故障、通信の中断、APPプッシュ、WeChat公開番号、監視プラットフォームの音声などを通じて管理者に通知し、マルチレベルのアラームと責任者の割り当てをサポートします。
6.ユーザー権限管理：“1対多管理”（1人のユーザーが複数の温室を管理）、“多対1の協力”（複数のユーザーが1つの温室を管理）をサポートし、管理者、オペレータ、オブザーバーの3レベルの権限を提供し、責任の分割が明確です。
生産デジタルモデルとプロセス再現性
システムの主な目的は農作物栽培プロセスファイルの生成大規模な複製の実現：
- データ収集の蓄積：作物の生育期間中の環境データと肥料制御パラメータの記録
- プロセスモデルの改良：ビッグデータ分析による最適成長曲線と制御戦略の抽出
- 輸出の標準化：温度、湿度、光、CO CO2、水と肥料の配合を含むプロセスファイルを生成する
- スケールアップの拡大プロセスファイルを新しい温室にバッチで送信し、成功事例を迅速に再現
このモデルは、農業生産を“経験依存”から“標準駆動”にシフトさせ、新しいキャンパスの生産速度と製品の一貫性を大幅に向上させます。
XII.システムのコア利点と実装利点
主な利点：
- 完全自動化。監視から制御までの全リンク無人
- 高い信頼性。IP 68保護+オフライン動作+手動バックアップトリプル保証
- プロセスは再現可能：デジタルモデルの迅速なスケールアップ
- 柔軟な拡張モジュール設計、いつでも追加可能
- 多くのコラボレーション：携帯電話/PC/大画面/LEDデータのリアルタイム同期
実装の利点：
- 10- 20%の増産最適な環境制御による光合成効率の向上
- 30- 40%の節水精密灌漑と肥料の廃棄物削減
- 25- 35%の省エネエネルギー消費を削減するインテリジェントなシェーディングと換気
- 人件費を60%削減リモートでの一元管理現場スタッフの削減
- リスクを70%削減極端な気象被害を防ぐためのリアルタイム警報
- 投資回収期間2-3年従来の温室よりも大幅に高い総合効果
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