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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:20

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

12IO RTU

YR-M110-20P

(4440)

4xDI/4xDO/4xAI/RS485/ETH

干节点输入,420mA差分模拟输入,C型继电器输出,RS485/以太网网络IO

8 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
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      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

12IO RTU

YR-M110-20P

(4440)

4xDI/4xDO/4xAI/RS485/ETH

干节点输入,420mA差分模拟输入,C型继电器输出,RS485/以太网网络IO

8 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

 

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