基于KL-H1100物联网网关用于农业大棚的解决方案

1、概述

我国是一个农业大国，目前在广大农村，农业温室越来越多。近年来，随着我国农业和农村经济的发展，农业生产方式逐步由传统的粗放经营型向现代集约型经营方式转变，农业科技示范园，作为现代集约型农业和高新科技应用的示范窗口，应运而生。随着科学技术的进步，温室的结构档次在逐步的提高，建设一种可提高温室内作物产量和质量，降低生产成本，减轻工作人员劳动强度的温室智能监控系统，是广大温室作物生产人员的迫切需求。 

农业大棚智能监控系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。

2、特点

①实现对土壤温度、空气温度、湿度、光照、二氧化碳、土壤水分等信息的采集；

②KL-H1100物联网网关作为数据接收采集器，具有以太网和3G双通讯，上传数据方便

③ZigBee智能自组网机制，采用2.4GHz频率通信，传输距离远，穿透性强；

④电池、市电、太阳能多种供电方式，传感器布点不受电源限制；

⑤稳定的有线传输控制，自由控制卷帘机、天窗等设备；

2 具体实施方案

1、概述

本实例为天津大棚监测系统。此地拥有13个普通日光棚，每个大棚东西方向为240实体墙，朝南钢架结构，上铺塑料薄膜。大棚以种植蔬菜为主，主要实现数据监测，根据数据，合理控制卷帘机系统和滴灌系统。实现现代化农业种植，节省人力，增加效益。

2、现场环境

13个大棚分为两排排列，如图所示，每个大棚长10米，宽5米，1号大棚和2号大棚中心距间隔10米，两排大棚间隔6米。因为大棚环境良好，AC 220V供电充足，因此，传感器全部采用路由型设备，路由型的优点是传感器和物联网网关间的连接更加方便，网络更好，缺点是没有休眠功能，必须有外供电。

3、主要设备

①    KL-H1100物联网网关 1只

②    JZH-026-12 温度、湿度、土壤温度、土壤水分、二氧化碳无线传感器 13只

③    JZH-002-12照度无线传感器 13只

④    JZH-000-12空节点路由型传感器 3只

⑤    环境防护箱 若干只

注：传感器均为路由型传感器

4、布点方案

①    将KL-H1100物联网网关放在广告牌上的接收箱中。

②    将JZH-002-12和JZH-026-12无线传感器2只为一组，分别放在13个大棚中。

③    将JZH-000-12空节点路由型传感器放在7号、9号、11号的大棚上端的防护箱中。

5、硬件安装

①在大棚的中心位置需要立一个从地面到棚顶的6分或4分钢管，距离地面2米的地方有一个220VAC的电源插座和一个400×400mm平板用来安装传感器。平板以中心为中点打出两个孔，直径为5.3mm,传感器尺寸孔示意图如下：

②室外的需要配备一个300mm×300mm的铁皮箱（防护箱）3个，内部有一个220VAC的电源插座，侧面有一个离上部1/3处有一个通孔，直径为7mm，接入天线使用。内板的开孔尺寸如上图，固定无线传感器使用。分别安装在7号、9号、11号棚上方。

③广告牌位置上方也需要一个300mm×300mm的防护箱，内部有一个220VAC的电源插座，侧面有一个离上部1/3处有一个通孔，直径为7mm，接入天线使用。内板的中上方需要开孔尺寸为Φ4两个孔,间距为110cm，用于穿入螺钉，悬挂网关。 

④将设备安装到指定位置。

6、设备的防护

在实际应用当中，由于网关和传感器不是完全密封的，因此，需要防护箱来保护设备。

①防护箱的制作

防护箱的大小可根据设备大小来决定，如果一个防护箱只需要保护一只传感器，箱子可以适当选择小一点，如果在一个监控点需要多只传感器，箱体可以适当的放大。网关和传感器背部都有两个葫芦孔，可用来悬挂在立体壁上，所以需要在箱体内部安装2个固定悬挂点，完成设备的悬挂。由于箱体中影响信号的传输，因此需要用天线延长线将天线引到箱体外部，来解决信号的传输问题。

②天线延长线的规格要求

天线延长线采用2.4G馈线，延长线距离不大于20厘米，转接头为SAM转SMAKY。

注：箱体中传感器为JZH-0系列传感器，也可将箱中传感器换为网关，也可以在箱体中放两只设备。

7、ZigBee组网

详见KL-H1100物联网网关说明书。

①    网关登陆

首先用交叉网线使网关和PC机直连，打开网页输入IP192.168.0.222，进入网关的web配置页面，进入网关配置页。

登录页面：用户名：admin    密码：admin

②    设置网络参数（时间）

③设置网关网络频点和网络ID

网络频点为“0x04”、“0x09”、“0x0E”、“0x0F”时网络状况最好，干扰源最少。此网络频点和网络ID设置为“0x09”和 “0x0020”。

③    设置传感器网络频点和网络ID

用手操器设置传感器网络频点和网络ID,分别为0x09和0x0020，详细设置步骤见“JZH-PZQ ZigBee网络配置器使用说明书”。

④    传感器入网

在新节点列表里查看传感器，并进行入网配置。

在节点映射表中，设置传感器的设备地址（各只传感器不能重复），设备名称为客户自定义，掉线时间为传感器主动上报时间的两到三倍，例如，传感器主动上报时间为60秒，网关掉线时间可设置为180秒。传感器主动上报时间设置见传感器说明书。

不断重复上述步骤，直到所有传感器入网。

ZigBee网络配置完毕，回到ZigBee网络参数页面，保存ZigBee网络。

可以在节点数据显示页查看传感器的监控值。

⑤    网关服务模式及3G参数设置

由于大棚环境相对比较好， AC 220V供电充足，以太网接入方便，网关可以优先采用以太网入网方式，也可以选择3G入网方式。工作模式可设置为客户端模式。

服务器模式：

客户端模式

8、控制系统

控制系统可采用有线控制器来实现，客户可根据实际情况应用控制系统来完场大棚设备的控制。

9、软件监控

①    用户可基于Modbus TCP通讯协议开发上位机软件。

用户可基于数据库的二次开发来编写上位机软件。