（一）易用性原则
易用性是指系统使用的方便程度。由于本系统的面向教学实训：上到职能主管部门和科室老师，下到覆盖新型农民人员。使用者的行业知识水平、对信息化系统的了解程度都大不相同。这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内接受、了解、熟知并应用农业物联网应用系统。
（二）经济实用性原则
系统使用的经济实用性是指系统使用成本经济，并且在使用功能上能够满足实际工作要求。在系统开发时，需要对系统进行合理规划，确保系统在满足用户的业务要求的同时，以简单、方便、快捷、经济实用为目标，面向具体的工作应用需求。在系统使用技术上，使用成熟、经济的技术，而不是单纯考虑技术的先进性；在系统数据显示深度上，根据实际需要确定，而不是越深越好，应该注重实用性。
（三）稳定性原则
系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。由于系统一旦建立，将嵌入到日常农业生产教学活动中。一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。系统应该采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。
（四）安全性原则
系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。为防止仪器使用安全和各种非法的访问、使用、修改、破坏或者泄密，具体安全需求必须包括：
a． 利用可靠的数据加密技术：对用户密码与敏感数据进行数据加密；
b． 统一的硬件设备序列号管理：仅有授权的设备才能接入到云平台服务；
c． 稳定可靠的用户权限管理与鉴权系统：当且仅当授权的用户能够进行授权的操作；
d． 给不同的功能模块分配不同的权限；
e． 用户数据逻辑隔离；
（五）可扩展升级原则
可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。一是随着系统覆盖面的扩大，参与人员数量增加，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着农业信息化技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。每个模块可独立运行，数据库独立设计外接接口。
（六）先进性原则
采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。
一、温室主体
1、主体结构：
文洛式３屋脊聚碳酸酯中空玻璃温室
2、结构材料：
温室主骨架采用国产热镀锌钢管及钢板，温室铝合金框架型材，标准采用GB/T5237.1-5237.5-2002铝合金建筑型，国家标准生产制造及联接螺栓、螺母及垫圈。
3、通风系统：
顶通风：国产铝合金窗框，5个厚浮法玻璃覆盖；单个窗尺寸为1m×2m。每跨尖顶单向开窗。采用国产减速电机和齿轮/齿条驱动系统；轴及联接附件为国产热镀锌件。
湿帘外窗：湿帘外安装电动齿条外翻窗，国产铝合金窗框，聚酯中空板覆盖，高度 1.5m，外翻窗立柱距温室端面1.5m。
密封：窗框四周采用橡胶密封条。每个开窗位置均设有防虫系统，防止飞虫进入温室。
4、温室内部集露系统
温室内部形成的凝露，为了避免伤害室内植物，将其通过水槽下方的集露槽采集排出到温室外部，以更好的降低湿度，有利于作物生长，防止虫害
二、内遮阳系统
1、内遮阳保温系统可从多方面改善温室的生态环境。夏季遮阳幕能反射部分阳光，并使阳光漫射进入温室，均匀照射植物，保护作物免遭强光灼伤；通过选用不同的幕布，可形成不同的遮阳率，满足不同作物对阳光的需求；冬季夜间，内遮阳保温系统可以有效地阻止红外线外逸，减少地面辐射热流失，减少加热能源消耗，大大降低温室运行成本。
2、传动机构：
采用齿条传动机构，通过减速电机与之联结的传动轴输出动力。驱动轴采用镀锌钢管，中部与电机相连，其余部分齿条均布相连，间距3.2m；传动杆和推幕杆采用扣件连接，横向布置，拉动幕面开合。
3、系统组成：
由拉幕机组、遮阳网、铝合金活动边、托幕线、齿轮齿条传动机构、滚轮、推拉杆等组成。
4、幕布：国产温室专用保温幕布，遮阳率约65%。
三、外遮阳系统
顶部外遮阳系统夏季能将大部分阳光挡在室外，形成荫凉，保护作物免遭强光灼伤，为作物创造适宜的生长条件。遮阳幕布可满足室内控制湿度及保持适当的热水平，使阳光漫射进入温室种植区域，保持最佳的作物生长环境。
四、湿帘/风扇降温系统
1、工作原理:
湿帘/风扇降温系统利用水的蒸发降温原理实现降温目的。湿帘安装在温室的（北）端面，风扇安装在温室的（南）端面。
采用铝合金框架,具有外形美观，热变形小等优点。
2、要求
用户将水源（达到市政自来水水质）通过地埋管引入每个湿帘水池。
五、 微循环系统（环流风机）
1、作物吸收养份和矿物质主要依靠蒸腾作用。而冬季为了保温节能，温室环境相对封闭，室内的相对湿度可达80%以上，作物叶面附近的相对湿度更是高达90%以上。这样的环境会明显抑制作物对养份的吸收，从而影响作物的光合作用；同时，加热设备和CO2增施设备很难保证在温室各处的均匀性；在此情况下，合理地使用环流风机可以保证室内温度、相对湿度及CO2的均匀分布，从而保证室内作物生长的一致性和品质。
2、环流风机的作用：
提高温室内温度的均匀性；
提高温室内CO2浓度的均匀性；
提高温室内湿度的均匀性；
六、 内部照明
考虑夜间和下雨天内部光照不足，增加内部照目灯光
七、 配电系统
1）配电材料主要包括电控箱、各类绝缘电线电缆、安装敷料。
2）电控箱放置于连廊内，便于温室内设备的使用与维修。
3）温室内导线采用防潮型绝缘导线；
4）温室内采用TN-S接地系统；装有漏电开关。
5）用户需将三相五线电源接进每个连廊内的电控箱上，电源上下波动不超过±10%，电气设备使用环境温度-10℃~50℃。
6）电控箱内装有电动机保护器，防止缺相或相序错误而造成电器设备损坏。
7）主线部位布置线槽，支线穿管。
通过各种传感器动态采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照等环境参数，实现示范基地生态环境指标、设备运转状态、作物生长状态观察、农业生产场景、研究与中试实时状态等信息定期或随机获取，并搭载数据传输终端，如：无线DTU、无线GPRS,或RJ45通讯方式，利用网络通讯技术，将数据及时传送到下一级系统装置。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。电控柜带彩屏显示，多个分页界面展示。包括：系统首页、参数设置、设备控制、运行状态、历史曲线、日志等。电控柜选用室外型防水电控柜，且电控柜内预配置380V、220V取电接口各1个。
日光温室气候控制系统是专注于日光温室气候控制的智能化系统，对日光温室的气候实现自动化管理。日光温室的良好发展至关重要的是气候条件的完美平衡，为作物提供理想的生长条件。温度、光照、空气湿度和二氧化碳浓度均需要准确的控制。该系统集传感技术、物联网技术、图像采集处理技术于一体。一套完整气候控制系统由室内传感器、气象站、温室精灵等几部分组成。各个系统相辅相成，共同配合完成日光温室气候调控。系统各组成部分连接示意图如下：
每个气候控制区需要单独配置1套环境监测传感器。监测的环境要素包括空气温度、空气湿度、光照强度、二氧化碳浓度、基质温度、基质湿度等和作物生长密切相关的要素。其中空气温度、空气湿度、光照强度、基质温度、基质湿度传感器为一体化设计（五要素传感器）。二氧化碳传感器为独立设计。五要素传感器集空气温湿度、光照、土壤温湿度五参数于一体。该传感器测量参数可裁剪，用户可根据自身需求，选配需要测量的参数，其他多余参数可不必配备。为保证传感器数据的准确性和稳定性，五要素传感器中所有关键性器件全部采用国际顶尖零部件。
为增加传感器安装和维护的方便性，五要素传感器采用无线数据传输和太阳能+锂电池供电的独特设计方式。低功耗是该传感器持久耐用的关键，整套系统可由一个2W的太阳能电池板长期供电，在有足够光照的环境中可保持10年不给内部电池充电。如果在完全没有光照的情况下可保持5个月才给电池充一次电，无需外接电源，解决了目前繁琐的传感器施工布线的烦恼。在此基础上融入了我公司自主研发的433Hz超远距离无线传输模块，空旷环境下传输距离可达两公里，每5秒可以向控制器可靠传输一次数据。无需考虑供电和超远距离无线传输的强大功能解决了传感器安装施工、日常维护的问题，为用户体验带来革命性的改变。
玻璃连栋温室控制设备包括外遮阳电机、内遮荫电机、天窗电机、侧翻窗电机、轴流风机、环流风机、日光灯、湿帘水泵、LED补光灯、管道泵、灌溉电磁阀等设备，测控系统由平板电脑、测控模块、各种传感器、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，通过无线WIFI或GPRS模块与综合控制中心连接。通过传感器检测空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度及二氧化碳等参数，构建测控点实现日光温室环境获取、自动灌溉、自动控制等功能，提高设施生产自动化、智能化程度，具有较好的示范展示效果。
配置室内空气的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等传感器监测环境系数，并根据用户设定的温度、湿度等传感器上下限自动开启或关闭天窗、遮荫幕、湿帘风机等执行机构的运行，且可以结合室外气象站参数，调整温室设施运转状态及其不同开合度，温室所用的电机，为专用低速电机，定行程，开度可以按行程与时间计算来转换。
十、温室智能监测与智能控制子系统
通过各种传感器动态采集工厂化育苗温/生态温室室内的空气温度、湿度、光照度、CO2浓度，布设网络摄像头实时监控，建设工厂化育苗信息化，以实现育苗生产温室内多品种多模式的生态环境指标检测、作物生长状态观察、设备运转状态调控、农业生产场景等多信息定期或随机获取，进行工厂化育苗综合信息自动监测、生产控制和智能化管理，并为教学提供数据支撑。
十一、全覆盖视频监控系统
视频监控：温室大棚、种植各区域、人员生活区分别加装通用网络摄像头，设置视频监控，系统可进行全天候不间断监控任务，查看区域内实时情况。作为数据信息的有效补充，基于网络技术和视频信号传输技术，对示范园区温室内部作物生长状况进行全天候视频监控。以监控中心、日光温室、连栋温室生产现场为中心，按照星网状结构架设安防监控设备，对整个生产过程包括种植、采摘、包装等环节进行安全视频监控；实现现场无人职守情况下方便管理人员对作物生长状况的远程在线监控，以及教育部门及上级主管部门对教学过程的有效监督和及时干预以及信息技术管理人员对现场数据信息和图像信息的获取、备份和分析处理，视频监控系统也为以后利用获取作物生长建模信息提供了必要的基础条件。
十二、水肥一体化灌溉管理
1) 系统可借助地形自然落差，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量，浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的蔬菜的需肥特点，土壤环境和养分含量状况；蔬菜不同生长期需水，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。
2) 该系统包括传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端和综合管理平台。
3) 物联网水肥一体化技术是实时实现水、肥、气、热等监测与水肥资源精准、高效管理的最佳技术形式。农业物联网技术与水肥一体化技术进行集成，通过开展自动化墒情和作物生长信息监测，实时掌握土壤墒情和作物生长情况；通过远程无线传输技术，对监测信息进行收集、汇总；建立物联网水肥一体化管理系统，对信息进行分析，提出水肥一体化技术方案；通过自动控制设备，实现自动化的水肥一体化灌溉施肥。
4) 传统的自然灌溉，水分利用率只有40%左右，大量的未被利用的水会把施用的肥料带走，即浪费资源和能源，也引发了农业生态环境污染。
5) 水肥一体化精准灌溉施肥技术可解决上述问题，该技术将灌溉与施肥融为一体，借助压力灌溉系统，将可溶性固体或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤，肥料随着适量的灌水进入作物根系附近，不会在深层流失，既提高了肥效，又使地下水免受肥料和化学药剂的污染，在灌溉和施肥的方式上真正做到了按照作物生长需求，对作物所需水分与养分进行均匀、适量、准确的控制和供应。
6) 农业物联网和水肥一体化技术的集成应用，可实现大田作物可控的精准化田间管理，不仅可以大幅度节水、省工，而且可使农作物产量大幅度提高；可实现设施农业温、光、湿环境条件调控同时，实现供水、供肥、加热、遮阳等精准化智能控制，达到节水、节肥、节电、节地、省工与增产优质等综合效果，具有良好的经济和生态社会效益。
系统模块介绍
水肥一体化灌溉监管系统，是实现集中统一灌溉监管控制的PC机软件系统。系统包括环境监测、灌溉统计、施肥统计、灌溉控制、施肥控制、设备管理、系统管理、用户管理、灌溉报警等功能。将土壤环境感知、空气环境感知、营养液环境感知、视频监控感知、采集控制系统、生理生态监测系统、无线传感器网络系统、本地展示系统、数据管理服务系统、远程发布系统等集成。该系统采用水肥一体化自控、物联网监控及膜下滴灌等先进技术，用户可实现：
1、远程登录，视频查看现场实况；
2、无线传感，种植区实时环境墒情监测；
3、预警系统，根据数据分析，及时灌溉施肥。
自动施肥系统
实现水肥一体化精准灌溉施肥技术需要相应的供水、供肥、自动精准灌溉施肥、灌溉管网等设施，其关键核心装置是自动精准灌溉施肥设备。自动精准灌溉施肥机由电机水泵、施肥装置、混合装置、过滤装置、EC/PH 检测监控反馈装置、压差恒定装置、自动控制系统组成。根据输入条件或土壤湿度、蒸发量、降雨量和光照强度等传感器，全自动智能调节水肥比例和控制灌溉施肥数量、频率。在施肥过程中，可对灌溉施肥程序进行选择设定，并根据设定好的程序对灌区作物进行自动定时定量的灌溉和施肥；根据土壤湿度、降雨、光照等因素，实现水肥的自动调节；通过EC/PH 监测系统对灌区情况实时监测，并进行精确和比例均衡的施肥，实现真正的精确施肥。
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