一、前言

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 。传统的人工控制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控制系统价格昂贵，不适合国情 。

针对目前农业大棚发展的趋势，提出了一种大棚远程监控系统的设计 。根据大棚监控的特殊性，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GPRS的农业大棚环境远程监控系统使这些成为可能 。

二、系统

农业大棚环境远程监控系统由终端测点来完成对环境要素的监测，监测要素包括温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、等环境参数 。管理主机对这些要素的数据进行汇总、转换、传输、控制等工作，此结果通过数据处理转换后经由GPRS网络向在线软件平台传输数据，在线软件平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查看、历史数据查询、远程控制现场设备及现场视频监控等任务，当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备 。整个系统可达到:安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效的将真实的温室环境信息展现在管理人员的面前 。

农业大棚环境远程监控系统由四大部分：平台软件、管理主机、终端测点、控制系统 。

系统要求可以对温室环境进行实时监测，并对现场设备进行控制 。

1、平台软件：主要由PC机和上位机软件构成，它实现对数据的接收、存储、显示、数据请求以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况的监控中心预警以及通过客户端软件方便地访问实时和历史数据 。

2、管理主机：将测点的数据集中上传到平台软件，也可外接LED显示屏作为现场显示，对现场设备进行控制 。

3、终端测点：实时将现场的温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、等环境参数等数据采集 。

4、根据终端测点采集的数据，经管理主机处理后做现场控制 。

三、设备介绍

★管理主机（系统核心设备）：

1、具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口，最多可接入32台485设备 。

2、具有 1 路 ModBus-RTU 从站接口，可外接用户自己的上位机 。

3、带有 4 路开关量输入检测，可外接门禁等开关量信号 。

4、带有 1 路 0~220V 交流电压输入检测，可用于市电断电报警 。

5、带有 1 路 0~100V 直流电压输入检测，可用于检测蓄电池电压 。

6、带有 2 路报警继电器触点输出，可拓展到8路继电器输出 。

7、可外接 1 路室外 LED 单色显示屏 。

8、可通过RS485、网口、GPRS任意一种方式上传到软件平台或者云平台 。

9、可自动识别 RS485 接口从设备是否工作正常 。

10、强大的脱机短信报警功能，报警内容可自定义 。

★终端测点（空气温湿度变送器）：

该产品为壁挂高防护等级外壳，防护等级 IP65，防雨雪且透气性好 。电路采用美国进 口工业级微处理器芯片、进口高精度温度传感器，确保产品优异的可靠性、高精度和互换性 。 本产品采用颗粒烧结探头护套，探头与壳体直接相连外观美观大方 。输出信号类型分为 RS485，最远可通信 2000 米，标准的 modbus 协议，支持二次开发 。

采用瑞士进口的测量单元，测量精准 。采用专用的 485 电路，通信稳定 。10~30V 宽电 压范围供电，规格齐全，安装方便 。

设备参数详见下表：

★终端测点（土壤温湿度变送器）

适用于土壤温度以及水分的测量，经与德国原装高精度传感器比较和土壤实际烘干称重法标定，精度高，响应快，输出稳定。受土壤含盐量影响较小，适用于各种土质。可长期埋入土壤中，耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水 。

广泛适用于科学实验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、粮食仓储及各种颗粒物含水量和温度的测量 。

设备参数如下：

测量参数及硬件参数：

供电电源：5~24V DC                               功率：0.4W             

温度测量范围：-40℃~80℃          水分测量范围：0~100%            温度精度：±0.5℃                  存储环境：-40℃~80℃

输出信号：485

水分精度：±3%（测量结冻冰土层时，水分值会偏低不准确，需要用户补偿）

物理参数：

探针长度：70mm                                                 探针直径：3mm

探针材料：304不锈钢                                          密封材料：环氧树脂（黑色阻燃）

电缆长度：标配两米（RVV 4*0.3）                     防护等级：IP68

★终端测点（光照度变送器）

该变送器是一款光精度感光变送器，输出数值计量单位为 Lux,设备采用壁挂防水外壳， 壁挂式安装，防护等级高 。485 通信，标准 ModBus-RTU 通信协议，通信地址及波特率可设 置，最远通信距离 2000 米，产品供电为 10-30V 宽电压供电，主要应用于农业大棚、花卉 培养温室、农业大田、电子设备生产线等需要光照度监测的场合 。

设备参数详见下表：

★终端测点（二氧化碳浓度变送器）

该变送器采用新型红外检定技术进行CO2浓度测量，反应迅速灵敏，避免了传统电化学传感器的寿命及长时间漂移问题，广泛适用于农业大棚，花卉培养、食用菌种植等需要CO2及温湿度监测的场合 。485通信，标准ModBus-RTU通信协议，通信地址及波特率可设置，最远通信距离2000米 。设备10-30V宽压供电，外壳防护等级高，能适应现场各种恶劣条件 。

■新型红外检定技术进行CO2浓度测量，准确度高，漂移小，寿命长 。

■测量范围宽，默认0-5000ppm，自带温度补偿，受温度影响小 。

■485通信，标准ModBus-RTU通信协议，通信地址及波特率可设置，最远通信距离2000米 。

■产品采用壁挂式防水壳，安装方便，防护等级高 。

设备具体参数如下：

供电电源：10~30V DC                           平均电流：<85mA

CO2测量范围：0~5000ppm         CO2精度：±(40ppm+ 3%F·S) (25℃)

温度测量范围：-40℃~80℃                        温度精度：±0.5℃

湿度测量范围：0~100%RH                        湿度精度：±3%RH

工作温度：-40℃~+60℃             工作湿度：0%RH~80%RH

稳定性：<2%F·S                                  非线性：<1%F·S

数据更新时间：2s                                      预热时间：2min(可用)、10min(最大精度)

温度影响：自带温度补偿              输出信号：485

注意：温室环境CO2浓度的量程一定要采用:0~5000ppm或者0~10000ppm。

白天植物进行光合作用，温室CO2浓度极低， 400~5000ppm的不适用。

★终端测点（集成百叶箱）

该一体式百叶箱可广泛适用于环境检测，集CO2浓度、温湿度、光照于一体，安装在百叶盒内，设备采用标准 MODBUS-RTU 通信协议，RS485 信 号输出，通信距离最大可达 2000 米（实测）。该变送器广泛适用于需要测量环境温湿度、 噪声、空气质量、大气压力光照等各种场合，安全可靠，外观美观，安装方便，经久耐用 。

设备详细参数见下表：

★控制系统（工业485控制模块）

M88工控模块采用485接口、标准的Modbus-RTU协议，实现通过数据指令读取8路输入 通道状态、控制8路输出通道状态的功能 。模块采用标准的35mm卡规安装，使用方便 。广 泛应用于：家居智能开关控制、酒店智能开关、宾馆智能电器控制、商场智能开关、公司厂 房智能开关、网吧定时管理、卡拉OK计时控制、物联网、工控设备、测试设备电源控制、 路灯管理、智能管理，集中电源管理等 。

■8个输入点可匹配任何形式的开关量（有源、无源)，是否隔离可选 。

■8个输出点可通过指令整体同步控制或独立单点控制 。

■标准RS485接口，Modbus-RTU协议，方便二次开发 。

设备详细参数如下：

供电电源：10~30V DC，带电源反接保护

电流消耗：<35mA+继电器功耗

继电器输出：常开触点

通讯接口：RS485 型，通讯接口采用防雷和抗干扰设计

工作环境温度：-10~50℃

工作环境湿度：≤85%RH

存储环境温度：-30~60℃

四、设备接线

485 总线为普通的 RVV4*0.5  的线缆， 一根定为电源正， 一根为电源负，一根为 485A , 一根为 485B 。山东仁科 RS485 的设备除土壤温度水分变送器之外所有设备出厂线序默认为“ 棕正黑负黄 A 蓝 蓝 B ”( 注意：土壤温度水分变送器线序为“棕正蓝负黑A灰B”），485总线长度可达2000米，485总线要求测点到总线的要求要小于1M 。

五、平台软件

★平台软件（RS-RJ-K 软件）

软件概述：

RS-RJ-K 是本公司推出的一款环境温湿度监控平台软件，具有数据采集、记录、报警的功能，可支持平面图数据展示，方便整体监控 。 若接入本公司短信猫，可以进行短信报警 。本软件平台支持电脑、手机、平板等终端通 过网页查看温湿度数据、下载 Excel 电子表格数据供打印，是温湿度监控行业广泛应用的环 境监控软件平台 。

软件功能特点： 

1、数据采集，实时曲线展示，列表展示、多地图显示 。 

2、通过 RS485 接口可接入本公司任意型号的485型设备 。 

3、可接入本公司以太网型集中器、WIFI 集中器、GPRS 集中器等环境数据采集器 。 

4、数据越限图形报警，语音报警内容可更改 。 

5、历史数据、报警数据记录、查询 。 

6、配本公司短信猫，可实现短信报警支持同时给多人发告警短信，短信号码无限制 。 

7、邮件报警，支持给多个邮箱发告警邮件，邮箱个数无限制 。 

8、支持导入地形图，停止状态下测点在平面图上任意拖放，地形图和设备可以任意缩放并9、且能保存当前图片尺寸 。 

10、可通过 485 导入设备离线存储的数据，实现通信断开恢复后的数据续传 。 

11、支持 web 方式远程数据分权限查看、 数据下载等 。 

12、可支持 Access 数据库、Sql Server 数据库及 MySql 数据库 。

★平台软件（www.0531yun.cn 云平台）

连接：http://www.0531yun.cn/wsjc/login（测试账号和密码都是：zsyccs） 用户不需要自备服务器及公网 IP，只需要气象监测主机插入一张手机卡，即可将数据通过 GPRS 方式上传至部署在阿里云服务器的环境监控云平台，可实现数据的实时显示、实时曲线查看、历史曲线查看、数据记录、超限报警、短信报警、邮件报警、数据导出、分权限管理、远程 web 访问等功能，支持设备名称、单位、转换函数的自定义，提供免费的安卓及苹果 APP 供用户使用，可实现对水库液位雨量环境的 24 小时不间断的监测 。

★平台软件（手机APP）

安装效果