【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

• 分类：工业物联网
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• 发布时间：2022-06-21
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