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解决方案
物联网通讯终端 温室大棚解决方案
- 分类:工业物联网
- 作者:
- 来源:
- 发布时间:2022-06-21
- 访问量:1501
物联网通讯终端 温室大棚解决方案
【概要描述】
方案概述
近年来农业自动化的水平正在飞速提升,物联网技术在温室大棚中已经得到 了很好地推广和应用。针对传统种植中的高度依赖人工、作物环境控制滞后、大 棚环境不达标、人工成本高、工作效率低等缺陷,现代化大棚都能得到很好的改 善和解决,也使得大棚种植更加规范和高效。
在大棚种植中,作物生长环境与状态、各种设备的控制与状态是保障种植的 关键,为了更好的保证作物的生长,需要现场结合实际情况使用各种传感器、执 行器、显示系统、视频监控等;种类和数目繁多的前端设备,对数据的传输和设 备控制方式也提出来了更多的要求。
目前行业中传输层大多采用:485 总线的、以太网的、WIFI 的、ZIGBEE 的、 蓝牙的等等;经过多年来的技术推广和迭代,目前 LoRa 无线传输在大棚中得到 了更好的应用和广泛应用;结合市场需求,云涌物联推出了一系列的物联网通讯 终端设备,功能涵盖:本地传感器的交互通讯、本地执行器的控制、本地设备的 无线组网、数据远程传输等等。
方案组成
方案总体框架图
LoRa 组网框
RS485 组网框架
1. 传感器部分
属于感知层,负责环境、设备状态的感知和执行器的控制;
具体包含:获取空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、 叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像,通过对传感器上传的数据分析,远 程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光、内遮阳、 外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。
2. 数据传输
该属于传输层,应用了多种 RTU(IO 控制器)和 DTU(数传电台)设备, 负责本地环境、设备状态数据的传输与控制;
一方面采用 RS485、RS232、DI、DO、AI 技术对感知层设备进行是数据获 取和指令下发,完成与传感器设备的联通;
另一方面采用无线 LoRa、有线 RS485、以太网技术,通过组网方式将数据 进行汇总和分发;网络可进行本地无线和有线远程传输;
智能测控装置、智能环境监测装置分布较散,可以通过 LoRa 无线进行数据 的采集和传输,采用 LoRa 扩频技术,抗干扰能力增强,传输距离远,并且功耗小。
一体化控制器、空气调节系统等比较复杂的设备,还有各种执行器,比如喷 淋、滴灌、卷帘、风机等,可以通过 RTU 进行控制或者协议透传,让网关执行更为复杂的应用和协议控制。
针对现场不好布线的问题,也可以采用无线 RTU,进行远距离的采集和控制, 适用于远距离无线报警、开关控制、水箱注水自动化等。
3. 数据处理
该部分主要应用智能(边缘)网关(主机)对数据进行汇总、上报和分析, 结合具体的控制策略,对设备进行控制操作。
针对用户不同的成本、应用需求,可以采用不同的设备:
1)采控主机
采用单片机方案,成本低,该主机配备串口通讯、以太网、4G 通讯和 IO 检测,可以通过 RS485、LoRa 进行数据采集和指令下发;可以连接串口屏 幕,进行数据的本地显示和简单的控制方案配置;可以连接远程服务器进行 远程配置和数据交互;该设备支持深度的定制开发。
2)智能网关
该网管采用 Linux 操作系统,配备 LoRa 无线,可与现场 LoRa DTU 进 行组网;带有本地 WebServer,方便本地浏览器进行网关配置和信息查看; 带有本地数据库,可进行数据的存储和调阅;带有丰富的外围接口,可以直 接连接现场设备和传感器;支持二次开发,开放交叉编译工具,可使用 C、 C++、python;带有 WIFI 或者 4G 网络,可与平台进行通讯。
3)边缘主机
该设备采用 4 核高性能 CPU,Linux 操作系统,具有 3 路 DI、3 路 DO、2 路 RS485、RS232、2 个 USB、2 个 SFP、6 个 ETH、配置 4G、WIFI、LORA; 内部还扩展有 SATA、PCIE 2.0、MiniPcie、SPI、多路 GPIO 等;适合大规模的温室 大棚或者多个大棚的密集区域,可进行大数据量的数据汇总、处理、分发、储存 等,可以进行大数据的模型计算和大棚数据综合分析。
4. 数据显示
在该方案中,数据的查看或者设备的配置操作,可以通过多种方案实现:
1)可以使用本地的串口屏,该串口屏可以通过 RS485 或者 LoRa 无线连接 到采控主机或者网关上;无线的连接方式使得屏幕的安装位置不再受距 离限制,方便了设备的远距离操控;
2)可以将数据显示在 LED 大屏上,放置公共区域,方便实时信息查看;
3)可以使用本地电脑登录到网关上进行浏览器查看;
4)用户也可以使用网关将数据传输到第三方云平台上,进行远程的查看。
方案特点
1.稳定的 Lora 物联网通讯技术
LoRa 无线技术具备高性能、远距离、低功耗的特点,支持大规模组网,测 距和定位等方面突出的特点,使得“终端+网关”成为物联网大规模推广应用的 一种理想的技术选择。
本方案的 LoRa 设备频率信号多达 84 个,多种配置选择,可以有效避免与其 他组网频率或者干扰频率串扰。
2.灵活的物联网通讯方式
组网方式:本方案中既支持 RS485 有线组网方式,也支持 LoRa 无线的组网 方式,两种方式可以共存;LoRa 支持定点传输和组网传输,根据需要也灵活选择,用户可以在不同频段上进行设备组网,使多个大棚或者设备组共存;
通讯转换:可以使用 Lora DTU 连接 RTU 让其具备无线组网的能力,可以使 用无线DTU连接RTU让其具备无线传输能力;方案中还有以太网型RTU和LoRa 网关,可以让本地设备直接入“大网”上平台,让本地有线和无线网络具备远程 通讯能力,直接加入云平台;
3.简便的现场部署方式
无线化的部署方式,可以让设备就近取电,方便更好的检测和控制;也节约 了布线成本和人工消耗,降低了走线带来的安全隐患,尽可能的不破坏原有的建 筑环境。
方案设备
网关/主机: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
边缘计算主机 |
YG-Q83C4WL-20S |
6xETH/2xSFP/4xRS485/4G/LoRa |
Linux/卓越性能/接口丰富/可二次开发 |
智能网关 |
YG-S24C4L-20H |
2xETH/4xRS485/4G |
Linux/高性能/可二次开发 |
采控主机 |
YG-M12C4-20S |
ETH/4xDI/4xDO/2xPOUT/2xRS485/4G |
单片机版、接口丰富、带有电源输出、可定制开发 |
LoRa 网关 |
YG-M10L-20H |
LoRa/ETH |
新一代LoRa、抗干扰、以太网网关,可与Lora模组、LoRa DTU |
DTU: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
LoRa DTU |
YD-M01L-20B |
LoRa/RS485/RS232 |
多级中继组网/宽电压供电/LoRa扩频技术/加密传输/ |
高速DTU |
YD-M01G2-20B |
2.4GHz/RS485/RS232 |
全双工、高速透传 |
串口服务器: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
单串口 服务器 |
YS-M110-20B |
RS485/RS232/RS422 ETH |
RS485+RS232转以太网,双向转换 |
RTU: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
12路IO RTU |
YR-M110-20P (4440) |
4xDI/4xDO/4xAI/RS485/ETH |
干节点输入,4~20mA差分模拟输入,C型继电器输出,RS485/以太网网络IO |
8路 IO RTU |
YR-M010-20P (4400) |
4xDI/4xDO/RS485 |
干节点输入,C型继电器输出,导轨安装 |
IO无线RTU |
YR-M01L-10B (2200) |
无线/2xDI/2xDO/RS485 |
自动跳频、RS485控制、成对以上使用 |
- 分类:工业物联网
- 作者:
- 来源:
- 发布时间:2022-06-21
- 访问量:1501
方案概述
近年来农业自动化的水平正在飞速提升,物联网技术在温室大棚中已经得到 了很好地推广和应用。针对传统种植中的高度依赖人工、作物环境控制滞后、大 棚环境不达标、人工成本高、工作效率低等缺陷,现代化大棚都能得到很好的改 善和解决,也使得大棚种植更加规范和高效。
在大棚种植中,作物生长环境与状态、各种设备的控制与状态是保障种植的 关键,为了更好的保证作物的生长,需要现场结合实际情况使用各种传感器、执 行器、显示系统、视频监控等;种类和数目繁多的前端设备,对数据的传输和设 备控制方式也提出来了更多的要求。
目前行业中传输层大多采用:485 总线的、以太网的、WIFI 的、ZIGBEE 的、 蓝牙的等等;经过多年来的技术推广和迭代,目前 LoRa 无线传输在大棚中得到 了更好的应用和广泛应用;结合市场需求,云涌物联推出了一系列的物联网通讯 终端设备,功能涵盖:本地传感器的交互通讯、本地执行器的控制、本地设备的 无线组网、数据远程传输等等。
方案组成
方案总体框架图
LoRa 组网框
RS485 组网框架
1. 传感器部分
属于感知层,负责环境、设备状态的感知和执行器的控制;
具体包含:获取空气温度、湿度、光照强度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、 叶面湿度、露点温度等环境参数及视频图像,通过对传感器上传的数据分析,远 程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光、内遮阳、 外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。
2. 数据传输
该属于传输层,应用了多种 RTU(IO 控制器)和 DTU(数传电台)设备, 负责本地环境、设备状态数据的传输与控制;
一方面采用 RS485、RS232、DI、DO、AI 技术对感知层设备进行是数据获 取和指令下发,完成与传感器设备的联通;
另一方面采用无线 LoRa、有线 RS485、以太网技术,通过组网方式将数据 进行汇总和分发;网络可进行本地无线和有线远程传输;
智能测控装置、智能环境监测装置分布较散,可以通过 LoRa 无线进行数据 的采集和传输,采用 LoRa 扩频技术,抗干扰能力增强,传输距离远,并且功耗小。
一体化控制器、空气调节系统等比较复杂的设备,还有各种执行器,比如喷 淋、滴灌、卷帘、风机等,可以通过 RTU 进行控制或者协议透传,让网关执行更为复杂的应用和协议控制。
针对现场不好布线的问题,也可以采用无线 RTU,进行远距离的采集和控制, 适用于远距离无线报警、开关控制、水箱注水自动化等。
3. 数据处理
该部分主要应用智能(边缘)网关(主机)对数据进行汇总、上报和分析, 结合具体的控制策略,对设备进行控制操作。
针对用户不同的成本、应用需求,可以采用不同的设备:
1)采控主机
采用单片机方案,成本低,该主机配备串口通讯、以太网、4G 通讯和 IO 检测,可以通过 RS485、LoRa 进行数据采集和指令下发;可以连接串口屏 幕,进行数据的本地显示和简单的控制方案配置;可以连接远程服务器进行 远程配置和数据交互;该设备支持深度的定制开发。
2)智能网关
该网管采用 Linux 操作系统,配备 LoRa 无线,可与现场 LoRa DTU 进 行组网;带有本地 WebServer,方便本地浏览器进行网关配置和信息查看; 带有本地数据库,可进行数据的存储和调阅;带有丰富的外围接口,可以直 接连接现场设备和传感器;支持二次开发,开放交叉编译工具,可使用 C、 C++、python;带有 WIFI 或者 4G 网络,可与平台进行通讯。
3)边缘主机
该设备采用 4 核高性能 CPU,Linux 操作系统,具有 3 路 DI、3 路 DO、2 路 RS485、RS232、2 个 USB、2 个 SFP、6 个 ETH、配置 4G、WIFI、LORA; 内部还扩展有 SATA、PCIE 2.0、MiniPcie、SPI、多路 GPIO 等;适合大规模的温室 大棚或者多个大棚的密集区域,可进行大数据量的数据汇总、处理、分发、储存 等,可以进行大数据的模型计算和大棚数据综合分析。
4. 数据显示
在该方案中,数据的查看或者设备的配置操作,可以通过多种方案实现:
1)可以使用本地的串口屏,该串口屏可以通过 RS485 或者 LoRa 无线连接 到采控主机或者网关上;无线的连接方式使得屏幕的安装位置不再受距 离限制,方便了设备的远距离操控;
2)可以将数据显示在 LED 大屏上,放置公共区域,方便实时信息查看;
3)可以使用本地电脑登录到网关上进行浏览器查看;
4)用户也可以使用网关将数据传输到第三方云平台上,进行远程的查看。
方案特点
1.稳定的 Lora 物联网通讯技术
LoRa 无线技术具备高性能、远距离、低功耗的特点,支持大规模组网,测 距和定位等方面突出的特点,使得“终端+网关”成为物联网大规模推广应用的 一种理想的技术选择。
本方案的 LoRa 设备频率信号多达 84 个,多种配置选择,可以有效避免与其 他组网频率或者干扰频率串扰。
2.灵活的物联网通讯方式
组网方式:本方案中既支持 RS485 有线组网方式,也支持 LoRa 无线的组网 方式,两种方式可以共存;LoRa 支持定点传输和组网传输,根据需要也灵活选择,用户可以在不同频段上进行设备组网,使多个大棚或者设备组共存;
通讯转换:可以使用 Lora DTU 连接 RTU 让其具备无线组网的能力,可以使 用无线DTU连接RTU让其具备无线传输能力;方案中还有以太网型RTU和LoRa 网关,可以让本地设备直接入“大网”上平台,让本地有线和无线网络具备远程 通讯能力,直接加入云平台;
3.简便的现场部署方式
无线化的部署方式,可以让设备就近取电,方便更好的检测和控制;也节约 了布线成本和人工消耗,降低了走线带来的安全隐患,尽可能的不破坏原有的建 筑环境。
方案设备
网关/主机: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
边缘计算主机 |
YG-Q83C4WL-20S |
6xETH/2xSFP/4xRS485/4G/LoRa |
Linux/卓越性能/接口丰富/可二次开发 |
智能网关 |
YG-S24C4L-20H |
2xETH/4xRS485/4G |
Linux/高性能/可二次开发 |
采控主机 |
YG-M12C4-20S |
ETH/4xDI/4xDO/2xPOUT/2xRS485/4G |
单片机版、接口丰富、带有电源输出、可定制开发 |
LoRa 网关 |
YG-M10L-20H |
LoRa/ETH |
新一代LoRa、抗干扰、以太网网关,可与Lora模组、LoRa DTU |
DTU: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
LoRa DTU |
YD-M01L-20B |
LoRa/RS485/RS232 |
多级中继组网/宽电压供电/LoRa扩频技术/加密传输/ |
高速DTU |
YD-M01G2-20B |
2.4GHz/RS485/RS232 |
全双工、高速透传 |
串口服务器: |
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设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
单串口 服务器 |
YS-M110-20B |
RS485/RS232/RS422 ETH |
RS485+RS232转以太网,双向转换 |
RTU: |
|||
设备名称 |
设备型号 |
通讯接口 |
产品特点 |
12路IO RTU |
YR-M110-20P (4440) |
4xDI/4xDO/4xAI/RS485/ETH |
干节点输入,4~20mA差分模拟输入,C型继电器输出,RS485/以太网网络IO |
8路 IO RTU |
YR-M010-20P (4400) |
4xDI/4xDO/RS485 |
干节点输入,C型继电器输出,导轨安装 |
IO无线RTU |
YR-M01L-10B (2200) |
无线/2xDI/2xDO/RS485 |
自动跳频、RS485控制、成对以上使用 |