科技成果！溫室環境物聯網遠端監控系統
近年來，互聯網技術在農業領域得以廣泛應用，農業生產管理人員可以便捷地獲得各種市場供求資訊、氣象與土壤資訊、作物與病蟲害資訊等，綜合管理生產過程。溫室內部感測器、環境調控設備數量多、分佈廣，
中國農業大學資訊與電氣工程學院杜尚豐教授團隊研發的溫室環境遠端監控系統結構簡單、操作便捷，監控過程中節點位址、測控週期、環境參數設定值等資訊均可修改調整，系統維護成本低，通用性較強。
系統優勢
①具有先進的智慧控制演算法，基於模型的優化控制，部分蔬菜可實現全自動管理化管理；
②降低能耗，節約生產能耗50%；
③採用嵌入式技術研發，具有自主智慧財產權的環境調控設備價格低廉，非常適合普及，適合農民用戶；
④具有自主智慧財產權的溫度、濕度、二氧化碳一體化感測器；
⑤無論在何時何地，都可以使用手機APP遠端流覽溫室環境和遠端控制。
成果簡介
系統主要分為三層：溫室現場測控層、伺服器層和用戶應用層。
由溫室現場測控層實現溫室內外環境資訊的感知；伺服器層實現資料處理和綜合分析，
溫室現場測控層和伺服器層之間採用分散式拓撲結構，以伺服器層為測控核心，利用RS485匯流排或無線通訊模組等方式實現資料通訊，負責指令下發、資料分析、處理和存儲，溫室現場測控層資訊採集、狀態測控等子節點接收指令後完成各環境資訊採集、設備狀態採集和控制功能。
伺服器層與用戶應用層之間採用C/S和B/S混合架構，通過Internet網路實現通信。B/S即流覽器-伺服器結構，由流覽器訪問存儲於服伺服器層的動態網頁獲取相關資訊； C/S即用戶端-伺服器結構，需在移動設備中安裝Android應用程式才可訪問伺服器。
溫室環境遠端監控系統工作示意圖
系統構成
♦溫室現場測控層
環境監測模組： 由視頻監控模組、溫室內環境資訊採集節點和溫室外氣象站組成，可採集溫室內外環境資訊、獲取視頻圖像資訊；
環境調控模組： 由數位量輸入板、數位量輸出板和環境調控設備組成，可採集、輸出16路開關量，實現環境調控設備的開關狀態監測和控制。
資訊採集結點示意圖
♦伺服器層
以ARM系列嵌入式開發板為硬體平臺，通過配套軟體實現各層之間的資料通訊。
串口通信模組軟體： 伺服器層與溫室現場測控層之間的資料通信軟體， 實現包含溫室內外環境監測、溫室環境自動或手動控制等功能；
資訊存儲模組軟體：存儲系統組態資訊、環境資訊和測控過程資訊；
伺服器守護模組軟體： 伺服器層與使用者應用層之間的通信軟體，實現遠端用戶端資料查詢和資訊修改請求的回應。
♦使用者應用層
系統為使用者提供多種類型的遠端監控管理平臺。
流覽器： 訪問系統中提供的動態網頁；
Android移動設備： 安裝Android應用程式實現伺服器訪問。
監控終端示意圖
系統功能
系統可利用無線通訊模組綜合管理溫室現場資訊採集節點及狀態測控節點，構成分散式系統結構，便於系統升級維護。系統核心功能如下：
伺服器層：環境資訊、設備開關狀態採集；溫室環境自動調控；
用戶應用層：溫室環境手動調控；溫室現場視頻圖像獲取；溫室現場節點位址配置和攝像頭登錄資訊設置；溫室環境自動調控參數查詢與修改（環境設定值、測控週期、控制方法）；系統測控模式切換。
技術參數
系統供電：伺服器層供電5V直流電源；溫室現場資訊採集節點供電24V直流電源；
通訊方式：溫室現場與伺服器層—RS485/無線通訊模組，伺服器層與使用者應用層—互聯網通信；
測控週期： ≥1min；
控制方法：滯環控制，PID控制，模糊控制，魯棒控制，預測控制；
溫度檢測範圍：－10℃～+60℃；檢測精度： ±0.5℃；
濕度檢測範圍： 5~95%；
CO2濃度檢測範圍： 0~2000ppm；檢測精度： ±30ppm；
光照檢測範圍：0~200000Lux。
成本投入
測控系統核心硬體平臺及軟體共2萬元左右，整套系統因配置不同價格在5-10萬左右。
轉化需求
成果轉讓或部分買斷；技術諮詢與服務；技術入股。
成果所屬單位
中國農業大學
專家簡介
杜尚豐，中國農業大學資訊與電氣工程學院，教授，主要研究方向：複雜系統建模與控制，溫室生產自動化技術，無線感測器網路理論，GPS應用技術，機器視覺定位，機器人控制技術；發表期刊論文70餘篇，出版專著3篇，申請國家專利11項。
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資訊採集結點示意圖
♦伺服器層
以ARM系列嵌入式開發板為硬體平臺，通過配套軟體實現各層之間的資料通訊。
串口通信模組軟體： 伺服器層與溫室現場測控層之間的資料通信軟體， 實現包含溫室內外環境監測、溫室環境自動或手動控制等功能；
資訊存儲模組軟體：存儲系統組態資訊、環境資訊和測控過程資訊；
伺服器守護模組軟體： 伺服器層與使用者應用層之間的通信軟體，實現遠端用戶端資料查詢和資訊修改請求的回應。
♦使用者應用層
系統為使用者提供多種類型的遠端監控管理平臺。
流覽器： 訪問系統中提供的動態網頁；
Android移動設備： 安裝Android應用程式實現伺服器訪問。
監控終端示意圖
系統功能
系統可利用無線通訊模組綜合管理溫室現場資訊採集節點及狀態測控節點，構成分散式系統結構，便於系統升級維護。系統核心功能如下：
伺服器層：環境資訊、設備開關狀態採集；溫室環境自動調控；
用戶應用層：溫室環境手動調控；溫室現場視頻圖像獲取；溫室現場節點位址配置和攝像頭登錄資訊設置；溫室環境自動調控參數查詢與修改（環境設定值、測控週期、控制方法）；系統測控模式切換。
技術參數
系統供電：伺服器層供電5V直流電源；溫室現場資訊採集節點供電24V直流電源；
通訊方式：溫室現場與伺服器層—RS485/無線通訊模組，伺服器層與使用者應用層—互聯網通信；
測控週期： ≥1min；
控制方法：滯環控制，PID控制，模糊控制，魯棒控制，預測控制；
溫度檢測範圍：－10℃～+60℃；檢測精度： ±0.5℃；
濕度檢測範圍： 5~95%；
CO2濃度檢測範圍： 0~2000ppm；檢測精度： ±30ppm；
光照檢測範圍：0~200000Lux。
成本投入
測控系統核心硬體平臺及軟體共2萬元左右，整套系統因配置不同價格在5-10萬左右。
轉化需求
成果轉讓或部分買斷；技術諮詢與服務；技術入股。
成果所屬單位
中國農業大學
專家簡介
杜尚豐，中國農業大學資訊與電氣工程學院，教授，主要研究方向：複雜系統建模與控制，溫室生產自動化技術，無線感測器網路理論，GPS應用技術，機器視覺定位，機器人控制技術；發表期刊論文70餘篇，出版專著3篇，申請國家專利11項。
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