内蒙古精准化农业土壤墒情监测仪系统概述 - 内蒙古德明电子科技有限公司 


内蒙古精准化农业土壤墒情监测仪系统概述

1.项目背景

近年来,农业大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利,得到了迅速 的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2 浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工监控方式难以达到科学合理种植的要求,目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见,而引进国外具有多功能的大型连栋温室监控系统价格昂贵,不适合国情。针对目前大棚发展的趋势,提出了一种大棚智能监控系统的设计。根据大棚 智能监控的特殊性,需要传输大棚现场参数给管理者,并把管理者的命令下发到现场执行设备,同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于无线传输的智能大棚监控系统使这些成为可能。

2.系统概述

精准化农业生产无线监测系统可实时采集大棚内温度、湿度、二氧化碳 浓度、光照强度、土壤水分、土壤 Ph 值、土壤氮磷钾含量、果蔬农残留含量、生长周期视频等参数,以直观的图表和曲线的方式显示给管理用户,并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。当温度、湿度等相关参数指标超过设定标准时,系统自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘、补光 灯、Co2 发生器等)。系统利用环境数据与作物信息,指导用户进行正确的栽培管理,为实现对生态作物的健康成长和及时调整栽培、管理等措施提供及时的科学的依据,同时实现监管自动化。

3.系统特点

无线采集:运用当今最流行的物联网技术,实现了各型传感设备的无线采集,通过远程电脑获取数据,并通过监控软件进行分析、预警、自动打印。

组网传输:信号采用先进组网无线传输技术,克服距离障碍、信号无衰减, 无串扰,抗干扰强。

远程访问:完全 B/S 架构,纯.NET 开发技术,远程查看、操作控制,只 需录入网址即可轻松实现。

实时监控:采用自动化无线监控功能,每天 24 小时实时监控,避免了人工监控可能出现的监控不及时、不准确,设备长时间非正常运转等问题。

报警功能:超过预设值系统自动报警,报警方式主要有声音报警、手机短信报警、邮件报警、模块不采集报警等。各监控点报警方式配置灵活,同一监测点可以分时段、分人员报警,便于交接班管理。

测量准确、安装简单:数据采集范围大,测量精度高。检测间隔时间在 1秒以上任设。数据无线上传,无需单独穿墙布线,安装方便简单。

自动开关控制:远程自动控制水泵、排风扇、加热器、电磁阀、卷帘机等设备的开关,并可实现远程查询设备的启停历史记录。

自动打印:定时自动打印功能,根据具体情况可以任意设定打印时间,及打印内容。

快速查询:系统提供历史数据查询、数据导出、图表显示、报表生成和打印等。

管理灵活:系统支持多部门、多角色、自定义灵活管理。不仅可使每个部门都能管理自己部门的设备,也可使具有一定权限的人员来同时监控整个系统的运行状态,既独立又统一,使管理更加灵活方便。

低成本高效率:比传统有线监控成本更低,无需布线;克服传统有线监控线路经常断线、查线的麻烦问题,传输效率更高。

液晶显示:数据显示仪采用超大屏幕液晶显示,使显示结果更清晰明了。

4.系统架构

(1)总体架构 系统的总体架构分为传感信息采集、视频监控、智能分析和远程控制四部分。

(2)系统组成

(3)系统平台示意图

A.数据采集示意图

 
系统优势:
实时采集 实现了各遥测点墒情信息的实时采集及自动无线传输到监测平台;
测报准确 采用高精度传感器且系统运作无需人工参与,保证测报工作的准确性;
无人值守 太阳能供电,可连接无线传输模块,适于长期放于野外,防雷、防水、防尘不受环境因素影响;
扩展性好 可扩展开发旱情预测预报、灌区优化配水、节水灌溉等功能,更大程度挖掘墒情数据信息价值;可配多参数气象监测系统
 

【农业种植气象监测系统】:

因不同农作物生长的小气候环境条件不一样,所形成的各自小气候特征会直接影响农作物的生长发育进程和产量。通过对农田、温室、林场小尺度环境的实时气象要素数据的观测,可形成对小区域农业种植提供可靠的气象数据模型支撑。

农业气象站常对小区域内的空气温湿度、光照、二氧化碳、大气压、雨量、光合有效辐射、日照时数、土壤温湿度、风速、风向等要素进行实时在线监测。用户可根据需要,选择气象数据进行统计分析、曲线分析,并支持数据导出、下载。

【农业种植土壤墒情监测系统】:

该系统可实现土壤温度、土壤水分、土壤电导率、土壤PH、土壤氮磷钾、土壤水势(土壤张力)等参数的实时监测。用户可根据需要,选择其数据进行统计分析、曲线分析,并支持数据导出、下载。

【作物生长及现场灾害监测系统】:

通过在指定区域设置视频监测设备,通过平台实现对植物生长状态及灾情的实时监测,支持视频实时查看和回放、云台控制等功能。

参数 测量范围 分辨率 测量精度
风速 0~60m/s 0.1m/s ±0.2m/s or 2%
风向 0~360° 0.1° ±2°
温度 -40~50℃ 0.1℃ ±0.2℃
湿度 0~100% 0.10% ±2% RH
露点温度 -40~50℃ 0.1℃ ±0.2℃
光照 0~24h 0.1h ±0.1h
降雨 0~200mm/h 0.1mm ±0.3mm or 3%
土壤温度 -50~80℃ 0.1℃ ±0.5℃
土壤湿度 0~100% 1% ±3%
土壤 EC 值 0~19.9ms/cm 0.1 ms/cm ±0.1 ms/cm

 

【虫情监测系统】:

通过采集各站点虫情设备的信息,建立庞大的实时虫情灾害数据库,本系统具有Al害虫自动识别、远程实时查看虫情、虫情在线分析、害虫种类自动识别、区域虫情统计、虫情变化趋势分析、设备监测等功能。

● 可对上传的虫情图片进行比对分析,批量查询,批量导出虫情分析报告,对区域内的虫情数量,预计某种虫情变化趋势生成分析报告。

● 自动模式下可设置虫情测报仪的起始工作时间、工作时长、单次拍照采样诱虫灯开启时长、单次引虫时长等,并可远程下发到设备端。

● 可实时远程切换虫情测报仪工作模式,远程控制虫情测报仪诱虫灯、虫雨挡板、杀虫挡板、烘干仓挡板、移虫装置、震动装置、拍照补光灯、手动拍照,可实时关闭杀虫及烘干装置。

【孢子监测系统】:

该系统具有远程实时查看和控制、实时分析孢子的功能。

● 可远程实时切换全自动孢子捕捉分析仪的工作模式,实现自动和远程拍照、载波带用量预警等功能。

● 自动模式下可设置全自动孢子捕捉分析仪的起始工作时间、工作时长、采样时长、工作间隔、载波带单次运动距离脉冲数等,并可远程下发到设备端。

● 远程控制模式下可远程控制全自动孢子捕捉分析仪的吸气口、排气口、采样口、光源状态、载波带电机状态。

【无线灌溉控制系统】:

该系统具有远程查看实时数据、在线分析历史数据、在线查看操作记录、远程下发命令修改阀门状态和工作模式等功能。

产品参数
系统配置:
  1、墒情自动监测系统主要是针对土壤水分含量和土壤温度进行监测,通过墒情传感器和温度传感器测量土壤的体积含水量(VWC)和温度值。同时,可以根据用户的需求,该系统可以扩展配置空气温湿度、土壤电导率、太阳辐射、二氧化碳等气象传感器。
  2、监测数据统一由自动监测站发送到网络数据平台,数据按照统一的格式进行存储,通过图表格式直观展现给用户。
  3、可扩展开发旱情预测预报、灌区优化配水、节水灌溉等功能,更大程度挖掘墒情数据信息价值;
  4、可以拓展开发苗情旱情监测系统,以对田间苗情、灾情实现自动监测,使管理人员可以远程关注作物生长状况,根据作物在不同生长周期的需求,指导灌溉、施肥、喷药等措施。
 

 

土壤墒情自动监测站

首先,我们了解下土壤墒情自动监测站-土壤墒情监测设备的技术参数。

墒情自动监测站的技术参数,主要包括土壤温度、土壤湿度、土壤盐分。其中土壤盐分又叫土壤电导率。在部分沿海地区,有很多的盐碱地,只能适合部分植物的种植。做好盐分的检测,监测对土壤改良以及选择合适的耐受力的作物种植,有非常大的指导作用。

 
一、土壤温度传感器功能特点
  1、温度采用恒温槽(一般厂家无设备、即使传感器精度高,但集成变送后,精度、稳定性仍会降低)
  2、湿度采用进口高精度工业级芯片
  3、一体化设计,扩展性强,可同时选配测量温度、湿度、气压等要素。
  4、可扩展无线功能,安装简单、节省布线的人工、材料成本。
  5、防辐射罩设计,保护传感器免受强风、雨、雪等恶劣环境的影响,以及防止辐射等因素的干扰,使传感器可真实地感应外界环境变化。
 
二、土壤湿度传感器功能特点
  1、土湿传感器采用《农业气象观测规范》中烘干法
  2、土湿传感器采用4探针环形结构设计,可以测量环形内的面积,测量面积大、稳定性高(区别于3探针扁形结构、只能测量条形区域,探针测点少,稳定性差)
  3、土湿传感器采用ABS工程塑料,抗压强度高,可直接应用于盐碱土壤等恶劣环境(区别于成本低、抗冲击性差的环保PVC塑料)
  4、采用远距离485通讯,无外置变送设备,方便穿管预埋、同时抗干扰能力大大加强(解决了传感器485通讯需要外置变送,不方便穿管走线的困境)
  5、可选配土湿、土温一化化传感器,方便预埋、布线,节省布线材料、人工成本,同时方便实现气象观测规范中的分层预埋要求。
 
三、气象数据采集仪功能特点
  采用新一代ARM内核 32位处理器,具有快速运算能力,搭载12位A/D采样转换模块和高精度元器件,配合温度补偿、精度修正技术,使数据采集变的更加准确。
  1、扩展性强,可扩展16路模拟/计数通道、16路数字I/O通道、4路串口、 1路CAN线接口、1路U盘存储接口
  2、采用工业标准设计、科研级采集仪,适合于各种环境条件。
  3、兼容性强,可集成各类传感器
  4、支持LED单色屏及彩色触摸屏扩展
  5、支持远程开关控制功能扩展
  6、支持远程应用程序更新,程序更改、升级,无需返厂
  7、支持时间校准功能
  8、支持WIFI、以太网、ZIGBEE、光纤、GPRS、卫星等多种通讯方式
  9、支持XPH、标准MODBUS双协议切换;方便用户二次开发

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