一、項目背景
      近年來，溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，得到了迅速的推廣和應用。種植環境中的溫度
、濕度、光照度
、CO2濃nong度du等deng環huan境jing因yin子zi對dui作zuo物wu的de生sheng產chan有you很hen大da的de影ying響xiang。傳chuan統tong的de人ren工gong控kong製zhi方fang式shi難nan以yi達da到dao科ke學xue合he理li種zhong植zhi的de要yao求qiu，目mu前qian國guo內nei可ke以yi實shi現xian上shang述shu環huan境jing因yin子zi自zi動dong監jian控kong的de係xi統tong還hai不bu多duo見jian，而er引yin進jin國guo外wai具ju有you多duo功gong能neng的de大da型xing連lian棟dong溫wen室shi控kong製zhi係xi統tong價jia格ge昂ang貴gui，不bu適shi合he國guo情qing。
      針(zhen)對(dui)目(mu)前(qian)大(da)棚(peng)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)，提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)大(da)棚(peng)智(zhi)能(neng)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)。根(gen)據(ju)大(da)棚(peng)智(zhi)能(neng)監(jian)控(kong)的(de)特(te)殊(shu)性(xing)，需(xu)要(yao)傳(chuan)輸(shu)大(da)棚(peng)現(xian)場(chang)參(can)數(shu)給(gei)管(guan)理(li)者(zhe)，並(bing)把(ba)管(guan)理(li)者(zhe)的(de)命(ming)令(ling)下(xia)發(fa)到(dao)現(xian)場(chang)執(zhi)行(xing)設(she)備(bei)

，同(tong)時(shi)又(you)要(yao)使(shi)上(shang)級(ji)部(bu)門(men)可(ke)隨(sui)時(shi)通(tong)過(guo)互(hu)連(lian)網(wang)或(huo)者(zhe)手(shou)機(ji)信(xin)息(xi)了(le)解(jie)區(qu)域(yu)大(da)棚(peng)的(de)實(shi)時(shi)狀(zhuang)況(kuang)。基(ji)於(yu)GPRS的智能大棚監控係統使這些成為可能。
二
、項目分析
2.1 係統組成
2.1.1大棚現場采集控製終端
      大棚現場采集控製終端負責24小時采集溫室內溫度、濕度
、光照
、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度

、葉麵濕度
、露點溫度等環境參數。

2.1.2無線傳輸設備
      廈門四信IP MODEM F2103采用標準的232/485通信接口，隻要內置一張GPRS數據卡就能和互聯網進行通信，和大棚現場采集終端通過232/485連接後，將采集終端送上來的數據原封不動的通過網絡傳輸到數據管理中心。F2103的通用性強
，即插即用，體積小巧安裝使用簡單便捷，無需太多專業技能，而且針對不同的工程情況可選擇不同的網絡IP MODEM,型號規格為F2X03。

2.1.3數據管理中心
      數據中心對現場實時采集的溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉麵濕度、露lu點dian溫wen度du等deng環huan境jing參can數shu進jin行xing分fen析xi處chu理li
，不bu僅jin進jin行xing完wan成cheng的de統tong計ji做zuo出chu相xiang應ying的de統tong計ji報bao表biao，並bing做zuo出chu趨qu勢shi分fen析xi

，且qie以yi直zhi觀guan的de圖tu表biao和he曲qu線xian的de方fang式shi顯xian示shi給gei用yong戶hu
，並bing根gen據ju種zhong植zhi作zuo物wu的de需xu求qiu提ti供gong各ge種zhong聲sheng光guang報bao警jing信xin息xi。當dang溫wen濕shi度du超chao過guo設she定ding值zhi的de時shi候hou，自zi動dong開kai啟qi或huo者zhe關guan閉bi指zhi定ding設she備bei。
2.2 係統總架構
      首先用232/485先將大棚數據采集終端和F2103連接起來

，將SIM卡插進F2103中
，給F2103上電即可
，此時F2103會自動連接到數據中心。數據中心服務器一般通過固定IP、ADSL、APN的形式接入網絡。無線傳輸設備F2103通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機
，與中心建立TCP/IP連接後開啟透明數據通道。當采集終端需要上報數據的時候將數據直接送往串口

，此時F2103就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機。當數據中心下發的命令或數據通過通道傳輸到F2103後，F2103通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。

2.3係統實現功能
1：可在線實時24小時連續的采集和記錄監測點位的溫度、濕度、風速
、二氧化碳、光照、空氣潔淨度、供電電壓電流等各項參數情況

，以數字、圖形和圖像等多種方式進行實時顯示和記錄存儲監測信息

，監測點位可擴充多達上千個點。
2：可設定各監控點位的溫濕度報警限值，當出現被監控點位數據異常時可自動發出報警信號，報警方式包括：現場多媒體聲光報警

、網絡客戶端報警
、電話語音報警

、手機短信息報警等。上傳報警信息並進行本地及遠程監測，係統可在不同的時刻通知不同的值班人員；
3：數據集中器提供USB接口，在沒有配監控電腦或監控電腦損壞、癱瘓，可隨時用U盤導出將數據轉至其它電腦。
4：數據集中器端提供具有信號輸出協議的端口，可接通信設備（GPRS IP MODEM等）進行無線傳輸。
5：溫濕度監控軟件采用標準windows 98/2000/XP全中文圖形界麵
，實時顯示、記錄各監測點的溫濕度值和曲線變化，統計溫濕度數據的曆史數據、最大值、最小值及平均值，累積數據
，報警畫麵。
6：監控主機端利用監控軟件可隨時打印每時刻的溫濕度數據及運行報告。
7：強qiang大da的de數shu據ju處chu理li與yu通tong訊xun能neng力li

，采cai用yong計ji算suan機ji網wang絡luo通tong訊xun技ji術shu
，局ju域yu網wang內nei的de任ren何he一yi台tai電dian腦nao都dou可ke以yi訪fang問wen監jian控kong電dian腦nao，在zai線xian查zha看kan監jian控kong點dian位wei的de溫wen濕shi度du變bian化hua情qing況kuang
，實shi現xian遠yuan程cheng監jian測ce。係xi統tong不bu但dan能neng夠gou在zai值zhi班ban室shi監jian測ce，領ling導dao在zai自zi己ji辦ban公gong室shi可ke以yi非fei常chang方fang便bian地di觀guan看kan和he監jian控kong。
8：係統可擴充多種記錄數據分析處理軟件，能進行繪製棒圖、餅圖，進行曲線擬合等處理，可按TEXT格式輸出，也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數據處理。
9：控製軟件的編製采用軟件工程管理，開放性與可擴充性極強，由於采用硬件功能的軟件化的係統設計思想及係統硬件的模塊化、通訊網絡化設計，係統可根據需要升級軟件功能與擴展硬件種類。
10：係xi統tong設she計ji時shi預yu留liu有you接jie口kou，可ke隨sui時shi增zeng加jia減jian硬ying軟ruan件jian設she備bei
，係xi統tong隻zhi要yao做zuo少shao量liang的de改gai動dong即ji可ke，可ke以yi在zai很hen短duan的de時shi間jian內nei完wan成cheng。可ke根gen據ju政zheng策ce和he法fa規gui的de改gai變bian隨sui時shi增zeng加jia新xin的de內nei容rong。
11：設備改進
、檢修過程中及檢修完成後，均不需要停止或重新啟動機房監控係統。
12：係統都均做可靠行接地，以防靜電。

三、項目架構實施
3.1 F2103與大棚現場數據采集終端的連接
      一個大棚裏麵會有多個傳感器采集點，通過485將采集數據統一彙聚到集成采設備，工業集采設備采用232/485通信方式與無線通信模塊F2103進行連接，對傳感器數據進行集中輪詢後將數據通過串口送往F2103。

           

3.2 數據中心網絡接入方式分析
1.專線接入
      中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接

，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用於GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。
      用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。隻有通過認證的用戶才允許接入
，用以保證用戶內部安全。
      用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內
，啟用DHCP功能），weitongguorenzhengdeyonghufenpeiyonghuneibudizhi。yidongzhongduanhefuwuqipingtaizhijiancaiyongduandaoduanjiami

，bimianxinxizaizhenggechuanshuguochengzhongkenengdexielou。shuangfangcaiyongfanghuoqiangjinxinggeli，bingzaifanghuoqiangshangjinxingIP地址和端口過濾。此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合於安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。
2. ADSL撥號連接（動態公網IP地址）
      中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯係開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用
，但穩定性受製於DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。
3. 通過固定公網IP連接
      中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業務
，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定
，推薦此種方案。
3.3 數據中心軟件平台構建
      zhongxinduanruanjiandegoujianyouduozhongfangshi，duiyuchuanrushujudefangshidebutong，womentigongbutongderuanjianlaibangzhukehukuaisudishixianzhongxinduandeshujujieshouhexianchangshebeideguanli。
目前四信提供三種方式的中心接口：

      1.首先是對於組態軟件
，目前很多組態軟件廠家已經集成了我們的驅動了，可以直接配置使用
；
      2.對於後台中心軟件隻讀串口數據的情況

，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM）
，利用虛擬串口軟件可以將以太網數據轉化為串口數據，從而實現利用無線公網傳輸數據且又對現有係統不做修改的完美結合。
      3.zaikehuxiangyaokaifazijideshujuzhongxinshi，cishiwogongsihuitigongyigedongtailianjieku，liyongdongtailianjiekukehukeyihenqingsongdeyuchuanshutongdaojinxingduijie
，tongshihuitigongyigedeshujuzhongxinDEMOruanjian，bujinkaifangyuanmahaiquanchengxiezhukehujinxingzijishujuzhongxinruanjianhegongnengdekaifa。kehukenengtongguodongtailianjiekukuaisukaifayigelinghuode，wendingde，gongnengqiquandezhongduanguanliheshujujiaohudezhongxinruanjian。

下圖為後台中心管理軟件：

四、方案特點
      1. 大棚基地基本位於偏遠地區，因此采用覆蓋廣泛的GPRS網絡，而且F2103的高信號捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網絡的正常運行。
      2. 一般大棚種植者卻是專業的網絡管理員，如果監控網絡出現問題則會帶來許多不便
，四信IP MODEM采用高性能工業級處理器以及看門狗等安全機製設計，保證IP MODEM 萬一通信中斷也會自行檢測然後自動斷電重啟
，保證IP MODEM 永遠在線
，通信鏈路永遠正常。 
      3. IP MODEM caiyongbiaozhundegongyechuankoutongxin，jichajiyong，qiegaoguigedemojusheji
，tijixiaoqiaofangbianweihu，gongchengrenyuanwuxutaiduozhuanyezhishi，zaiduanshijianneijikeshixitongyunxing。
      4. 在國家大力推行三農政策的環境下，市場對大棚種植的需求迅猛增長
，且規模也在不斷的擴大，采用F2103GPRS或者APN組網可靈活解決項目點不斷增加的需求，可隨時對現有的係統新增監控點而且對現有係統部產生任何影響。
      5. 多中心設計
，可同時設置5個中心監控采集現場，避免因某個中心網絡不穩定或者關閉導致無法對礦井現場進行監控而產生安全隱患。
      6. 如果大棚監測參數需要臨時修改的話，如果每次都要去現場那是一件非常費時費力的事情，在此F2103進行人性化工程設計，可是工程人員無需到現場就可以遠程直接對網絡參數進行相應的配置，達到時間和人力的合理利用。
      7. 四信F2103采用高規格材料選配，可在 -25~+65ºC、 相對濕度 95%(無凝結)環境下正常工作。

五

、小結
      dapengzhongzhiyingyongyuelaiyueguangfan，shixianlegaoxiaolvdenongyeshengchan，jiezhuwuxianyuanchengjiankongxitonghenhaodejiejueledapengzhongzhiweihunandexianxiang。wuxianyuanchengjiankongdeyingyongzaidapengzhongzhilingyudedaolechongfendetixian，xiangxinwuxianjiankongdeyingyongzaiqitalingyuyehuidedaogengduodeyingyong，wulianwangdejiazhizaibuduandetixian。