1.背景及需求
1.1項目背景
養(yǎng)殖場物聯(lián)網(wǎng)智能沼氣池建設(shè)方案(傳統(tǒng)沼氣池智能化改造設(shè)計)
現(xiàn)有10家養(yǎng)殖場企業(yè),需對這10家養(yǎng)殖場企業(yè)現(xiàn)有的沼氣池進行物聯(lián)網(wǎng)化改造建設(shè),實現(xiàn)沼氣池的遠程檢測與控制,并且需要一個3m*3m的指揮中心大屏,實現(xiàn)縣級、鎮(zhèn)級、鄉(xiāng)級等多部門監(jiān)管。
1.2需求明確
1)實現(xiàn)沼氣池中溫度、甲烷濃度、池內(nèi)壓力等參數(shù)的遠程檢測;
2)實現(xiàn)遠程控制進出料;
3)建設(shè)指揮中心,查看所轄范圍內(nèi)所有沼氣池的實時數(shù)據(jù)。
2.方案概述
物聯(lián)網(wǎng)沼氣池監(jiān)控系統(tǒng)基于云服務器平臺和LoRa私有化無線自組網(wǎng)技術(shù),采用物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)、節(jié)點組網(wǎng)設(shè)備、智能控制裝置、環(huán)境監(jiān)測傳感器等,實現(xiàn)對沼氣池池內(nèi)溫度、池內(nèi)壓力、池內(nèi)甲烷濃度、池外溫度、光照強度、環(huán)境濕度、安全閥處甲烷濃度、原料PH值、周邊煙霧濃度、火源情況等環(huán)境參數(shù)的實時采集、傳輸、分析、可視化、告警、控制。高效的做到沼氣池數(shù)據(jù)的本地采集、云端處理、前端展示、掌中控制。
監(jiān)管:云端將收集的數(shù)據(jù)進行匯總,并實時生成直觀的數(shù)據(jù)圖表和報告,各部門管理者可以通過指揮中心大屏或網(wǎng)頁,隨時查看養(yǎng)殖場沼氣池的各項環(huán)境參數(shù)及生產(chǎn)情況,對養(yǎng)殖場做到更加實時有效的監(jiān)管。
控制:企業(yè)主可以通過web端或手機端對相關(guān)設(shè)備發(fā)出控制指令,實現(xiàn)對鶴翔沼氣池進出料等操作的遠程控制。
監(jiān)測:沼氣池周邊各節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)采集后統(tǒng)一提交到中心控制節(jié)點,由中控設(shè)備傳至云端服務器進行實時的匯總分析展示。此外,根據(jù)用戶需求,可增加視頻監(jiān)控。
告警:養(yǎng)殖場企業(yè)主可以將微信、手機、郵箱與沼氣池進行綁定,當相關(guān)參數(shù)超限時,系統(tǒng)會第一時間通過微信消息、手機短信、郵件、系統(tǒng)消息等方式向企業(yè)主發(fā)送告警,提醒管理者采取相應的措施,以最大限度避免生產(chǎn)過程中安全事件的發(fā)生。
分析:云端服務器將收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與行業(yè)大數(shù)據(jù)進行比對分析,給出養(yǎng)殖場企業(yè)主更高效的生產(chǎn)建議,實現(xiàn)智能化養(yǎng)殖、精細化管理,有效增大企業(yè)產(chǎn)出。
3.設(shè)計要點
數(shù)據(jù)可靠性:控制指令及檢測數(shù)據(jù)全部采用SM2、SM4等國密算法進行多層加密處理,并使用SSL協(xié)議進行安全傳輸,有效避免不法分子對智能設(shè)備的惡意操控。
數(shù)據(jù)存儲:所有數(shù)據(jù)全部在云端保存5年以上,如有需要可永久保存。
時效性:節(jié)點數(shù)據(jù)需做到及時采集、及時傳輸、及時處理,對沼氣環(huán)境做到最有效的監(jiān)控;
技術(shù)標準化:系統(tǒng)成熟的標準化技術(shù),使系統(tǒng)具有先進性、易擴展性、易維護性和易用性。
4.系統(tǒng)架構(gòu)
4.1整體架構(gòu)
系統(tǒng)主要有節(jié)點數(shù)據(jù)采集、本地數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)傳輸、云端存儲、數(shù)據(jù)解析、云端告警、大屏展示、遠程控制等部分組成,如下圖所示:
4.2本地架構(gòu)
本地架構(gòu)主要有節(jié)點數(shù)據(jù)采集層、本地數(shù)據(jù)匯總層和本地控制層組成,架構(gòu)如下圖所示:
4.3云端架構(gòu)
云端主要由云端存儲、數(shù)據(jù)解析、云端告警、大屏展示等部分組成,如下圖所示:
5.關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
本地數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議:LoRa或Zigbee
協(xié)議特點:覆蓋廣、連接多、低成本、超低功耗、穩(wěn)定可靠
云端服務器:CentOS
支持全私有化部署:是
節(jié)點有效傳輸距離:2-5km,空曠處可達15km
工作頻段:ISM頻段,包括433、868、915MH等
網(wǎng)絡延遲:低
節(jié)點電池續(xù)航:理論為10年/AA電池
單網(wǎng)接入節(jié)點數(shù):理論6萬個,實際受信道數(shù)量、數(shù)據(jù)包大小等限制,可接入500-5000個
組網(wǎng)方式:基于LoRa網(wǎng)關(guān)