易百科技《大棚环境监测控制系统》可行性研究报告.docx
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易百科技《大棚环境监测控制系统》可行性研究报告
大棚环境监测控制系统
可行性研究报告
项目名称:
大棚环境监测控制系统
申报单位:
哈尔滨易佰科技发展有限公司
申请人:
郝妍
联系电话:
82736677
申请日期:
2011-11-16
目录
1企业基本情况-3-
1.1企业现状-3-
1.2企业发展历程-3-
1.3企业负责人情况-3-
2项目基本情况-4-
2.1项目提出的背景和意义-4-
2.2项目简介-5-
2.3关键技术内容-5-
2.3.1实现原始农业信息的自动采集和无线传输-5-
2.3.2物联网嵌入式系统中间件-5-
2.3.3适合于大棚温室管理和信息上报查询系统-6-
2.4技术特点-6-
2.4.1系统功能-6-
3项目创新性-8-
3.1与项目有关的国内外技术水平及发展趋势-8-
3.1.1前景展望-8-
3.1.2监控组态软件功能的变迁-8-
3.1.3关于嵌入式应用-9-
3.1.4用户对监控组态软件的需求变化分析-10-
3.1.5关于我国监控组态软件及影响其发展的因素-11-
3.1.6未来技术走势-11-
3.1.7国际化及入世的影响-11-
3.2项目技术来源与产学研合作情况-12-
4项目经济可行性分析-12-
4.1国内外市场需求的调查、研究、预测及风险分析-12-
4.2社会经济效益分析-13-
4.2.1主要经济指标-13-
4.2.2社会效益指标-13-
5项目资金预算-13-
5.1资金来源及用途-13-
5.2申请资金用途明细-14-
1企业基本情况
1.1企业现状
哈尔滨易佰科技有限公司始终以民主信息产业为己任,以创新为动力,凭借优良的技术和开发人才,不断的完善公司的技术水平,业绩逐月增长,但由于公司为新成立的公司,产品研发周期较长,产品市场化率进程相对缓慢,存在资金不足,宣传推广不理想等困境。
但我们坚信,凭借着丰富的技术、经验和完整的开发体系,在不久的将来,公司会像更高的目标高速前进。
1.2企业发展历程
2011年3月公司成立,在成立初期就树立了科技创新、服务社会的公司理念,同期建立了《大棚环境监测控制系统》研发项目,同年5月与依兰县农业开发办签订了《大棚环境监测控制系统》项目工程,使研究项目得以初步向市场转化,受到客户的好评。
同年9月为了使产品更加完善,技术更加成熟,实现产品的批量生产,我公司建立了第二代《大棚环境监测控制系统》科研小组,现正在紧锣密鼓的进行第二代系统的研发过程之中。
1.3企业负责人情况
郝妍,2005年——2009年在哈尔滨商业大学市场营销专业学习,在校期间,担任宣传部部长、系学生会主席等学生管理工作,并以优异的成绩毕业,毕业后入职哈尔滨酷睿科技发展有限公司就职,担任销售经理,2011年3月创办了哈尔滨易佰科技发展有限公司。
2项目基本情况
2.1项目提出的背景和意义
黑龙江省是我国最大的绿色食品加工基地,拥有粮食总产量居全国第二位的农业优势地位。
近年我省提出大力发展农业物联网应用,打造龙江优质优价的绿色生态农业品牌。
一方面重点推广农业大棚温室监控。
通过连续监测土壤养分、土壤湿度、墒情数据的监测,实现农、田间自动化管理,为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据。
另一方面通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息,确保食品安全。
由于农业生产不同于工业生产,农业生产过程不可完全模拟,要素的投入不具备完全可控性,而且各要素对产量的影响是一个交叉作用的结构,因此,以微观层面研究为主所取得的结论在实际推广中可能会得到南辕北辙的后果。
基于此本项目将作物的模型限定在大棚温室,考虑的因素主要有土壤水分和作物具体属性等自然和生物影响因素,在大量实时测量数据的基础上建立大棚温室的作物模型,解决农业决策依据的问题。
《大棚环境监测控制系统》项目利用研发的农业专家系统实现对农业生产的科学合理的控制,达到节能、增产、高质量、高效的目的。
采用物联网技术实现农业生产环境信息的实时采集和利用自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送,并基于传感器网络和全球定位系统实现农产品的数字化物流,集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等实现农产品质量跟踪和溯源。
去年以来,国务院先后批准11个国家级区域发展规划。
在东北地区,辽宁省沿海经济带开发区、吉林省长吉图经济先导区都已经上升为国家发展战略,而黑龙江省作为国家最重要的商品粮基地,以能源、资源著称,为共和国建设做出重要贡献的老工业基地,至今没有一个国家级战略的发展规划。
黑龙江省应该借助于物联网技术,在第三次创业浪潮中抓住机遇,提高农业的科技水平,争取将黑龙江省农业的发展尽快纳入到国家区域发展的总体战略中。
2.2项目简介
随着近年来我国居民的物质生活的改善,温室大棚日渐普及,然而在传统领域里温室大棚的自动化程度极低,最起码的温湿度都是人为定时读数,通过读取温度值来知道大棚内的实际温度,然后根据现有温度与额定温度进行比较,看温度是否过高或过低,如果过高,就对大棚进行降温处理,如果过低就升温,就对大棚进行升温。
这些操作都是在人工情况下进行的,这些都浪费了大量的人力物力,对于大棚数量很多来说,是面临的一个难题。
现在,随着农业产业规模的不断提高,农产品在大棚中培育的品种越来越多,对于数量较多的大棚,传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。
针对于此哈尔滨易佰科技发展有限公司提出了基于组态软件和ZIGBEE技术的温室大棚监控系统,实现对大棚温湿度的实时监控,异常情况及时报警。
本项目采用物联网技术术实现农业生产环境信息的实时采集和利用自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送,基于传感器网络和全球定位系统实现农产品的数字化物流,集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等实现农产品质量跟踪和溯源。
以便实现对大棚农作物从种植、培养、灌溉,到施肥、收割、加工、销售等所有环节进行有效地全程监控和信息查询。
2.3关键技术内容
2.3.1实现原始农业信息的自动采集和无线传输
在原有的传感器技术的基础上,采用Zigbee技术实现无线传感器网络,对温度、湿度、CO2浓度、PH值和土壤水分等基础的农业信息,进行低功耗、低成本无线采集和传输。
2.3.2物联网嵌入式系统中间件
物联网嵌入式中间件包括硬件和软件设计两个方面,在硬件方面要注意通用性、低功耗性、可扩展性和可靠性的设计,在软件方面要注意跨平台开发工具的选取、中间件软件接口的规范化、各方面功能之间的耦合关系、传输速率等问题。
2.3.3适合于大棚温室管理和信息上报查询系统
在采集的大棚温室信息的基础上,建立作物的成长模型,进而实现温室管理的专家系统,及时、准确地发现问题,解决问题,指导农业生产,从而有助于保持并提高农作物的产量和质量。
通过实现农产品的电子信息写入工作,并同国家质量信息系统相连,以便实现农产品质量跟踪和溯源。
2.4技术特点
本系统主要实现了温室的农业信息自动采集、自动控制和农产品的质量跟踪和溯源工作,本系统关键的技术主要体现在:
一方面,实现了原有传感器的无线通信和无线数据的中间件设计技术,实现了多样的传感器数据和接收输出端口的一致性,另一方面实现了农业的RFID中间件的设计。
2.4.1系统功能
1.采集传输监控硬件:
DAM-3058R:
8路模拟量采集。
DAM-3024D:
4路隔离数字量输入/4路继电器输出模块。
ZIGBEE1080:
中心接收模块配合ZIGBEE1080A和配套的服务程序,可以方便的使用户的远端设备与组态软件连接
ZIGBEE1080A:
无线发送模块
2.中心控制服务器主要完成以下功能:
数据采集:
对该中心各大棚进行实时数据采集.对温度,湿度等信息实时监控。
若出现大棚节点丢失或大棚温湿度超标,则出现声音,短信等报警;
流程图:
图形界面展现,对温度,湿度等状况用曲线的形式展现出来;
数据报表:
系统提供日报,月报等报表,并可以方便的查询历史报表,及报表的打印等。
数据存储:
系统可以对历史数据存储,并形成知识库,可对选定时间段内的数据进行任意的查询。
异常报警:
针对系统设定的报警限制,快速的发现问题并通知管理员。
网络浏览:
可以实现整个互联网的浏览,即使出差在外也可以实时了解大棚的情况。
控制功能:
如果大棚内有智能调温等系统,也可以通过软件实现控制。
当湿度超过设定值的时候,自动开启或者关闭喷雾设备。
本系统可实时采集温室内温度、湿度信号外,还可以扩展采集到光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数,自动开启或者关闭指定设备。
可以根据用户需求,进行处理。
相信通过实施本系统,可以实现对设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
3项目创新性
3.1与项目有关的国内外技术水平及发展趋势
3.1.1前景展望
监控组态软件是工业应用软件的一个组成部分,其发展受到很多因素的制约,归根结底,用户的需求对其发展起着最为关键的推动作用。
需求是推动其发展的源动力,触摸屏人机界面的快速发展有力地证明了这一点。
组态软件市场的崛起不仅为最终用户节省了系统投资,同时也为用户解决了实际问题。
现在用户购买组态软件虽然也需要一定的投资,但是和以前相比,投资额却大大降低了。
使用组态软件,用户可以做到花少量的钱,做成大事情。
中国的现代化建设正处于上升期,新项目的上马、基础设施的改造大量需要组态软件;另一方面,传统产业的改造、原有系统的升级和扩容也需要组态软件的支撑。
社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力,随着经济发展水平的提升,信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会。
未来的传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高,实时数据浏览和管理的需求日益高涨,有的用户甚至要求在自己的办公室里监督定货的加工制造过程。
有的装置直接内嵌WebServer,通过以太网就可以直接访问过程实时数据。
即使这样,也不能认为不再需要组态软件了。
用户要求的多样化,决定了不可能有哪一种产品能囊括全部用户的所有要求,直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式,因此直接用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。
这就导致监控组态软件不可能退出市场。
由于类似OPC这样的组织的出现,以及现场总线、尤其是工业以太网的快速发展,大大简化了异种设备间互连、开发I/O设备驱动软件的工作量。
I/O驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展。
3.1.2监控组态软件功能的变迁
监控组态软件正在由单一的人机界面朝数据处理机方向发展。
管理的数据量越来越大。
最早的组态软件用来支撑自动化系统的硬件,硬件系统如果没有组态软件的支撑就很难发挥作用,甚至不能正常工作。
现在的情况有了很大改观,一方面软件部分地与硬件发生分离,大部分自动化系统的硬件和软件不是由同一个厂商供应,这样就为自动化软件的发展提供了可以充分发挥作用的舞台。
实时数据库的作用将进一步加强,实时数据库存储和检索的是连续变化的过程数据,在计算机处理能力日益提高的今天,实时数据库的性能和处理能力有了明显提高,也日益受到用户的重视。
现在越来越多的用户通过实时数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据,作为指挥、决策的依据。
在很多组态软件中,实时数据库已经作为独立的商品单独出售,三维力控、Intellution、Wonderware都在宣传各自的实时数据库产品。
在数据处理量大、历史数据存储时间较长(超过半年)的应用中,实时数据库具有不可比拟的优势。
以存储200个过程历史数据的应用为例,如果使用关系型数据库,假设采样时间是1s,半年的历史数据将占用31.54亿个记录,其数据检索速度显然是实时应用所无法忍受的。
在最终用户的眼里,组态软件在一个自动化系统中发挥的作用逐渐增大,有的系统甚至根本就不能缺少组态软件,尤其是远程监控和数据采集应用。
其中的主要原因是软件的功能强大,用户也存在普遍的需求,广大用户在厂家强大的宣传攻势面前逐渐认清了软件的价值所在。
3.1.3关于嵌入式应用
嵌入式应用是组态软件的一个重要发展方向,但是我们应该学习以商务通为代表的掌上电脑的发展模式,也就是说产品应该以用户为中心,要满足用户的某种需要,没有必要非让用户知道该产品是否嵌入了软件。
嵌入式组态软件以一定形式的硬件为载体是十分必要的,使用者是不会特意去了解其中嵌入的是何种操作系统的。
目前有很多工控产品在采用嵌入式模式,例如带图形显示界面的控制器、无纸记录仪、触摸屏等。
嵌入式组态软件的发展一定要以PC机的CPU(尤其是IntelCPU)为对象,如果能够弥补老式嵌入式产品在性能上的不足,将会有很大的成长空间。
在过去的10年间,工业PC及其相关的数据采集、监控系统硬件的销售额一直保持高速增长。
工业PC的成长是因为软件开发工具丰富,比较容易上手,而用户接受工业PC的主要原因是一次性硬件成本的降低,但是后续的维护和升级费用明显高昂,经常带来一些间接损失。
基于嵌入式组态软件的工控产品可以有效地解决工业PC监控系统的工作效率低、维护和升级难等问题,使工业PC监控系统大踏步地走入自动化系统的高端市场。
3.1.4用户对监控组态软件的需求变化分析
专用系统所占比例日益提高。
组态软件的灵活程度和使用效率是一对矛盾,虽然组态软件提供了很多灵活的技术手段,但是在多数情况下,用户只使用其中的一小部分,而使用方法的复杂化又给用户熟悉和掌握软件带来了很多不必要的麻烦。
这也是目前仍然有很多用户还在自己用VB编写自动化监控系统程序的主要原因。
在某些应用领域,自动监控系统的目标及其特性比较单一(或可枚举,或可通过某种模板自主定义、添加、删除与编辑)且用量较多,用户希望能自动生成大部分自动监控系统,如电梯自动监控、动力设备监控、铁路信号监控等应用系统。
这类应用系统具有一些“傻瓜”型软件的特征,用户只需利用组态软件进行一些系统硬件及其参数的配置,就可以自动生成某种特定模式的自动监控系统;如果用户对自动生成的监控系统的图形界面不满意,还可以进行任意修改和编辑,这样既满足了用户对简便性的要求,又同时配备比较完善的编辑工具。
组态软件应向更多的应用领域拓展和渗透。
目前的组态软件均产生于过程工业自动化,很多功能没有考虑其他应用领域的需求,例如化验分析(色谱仪、红外仪等,包括在线分析)、虚拟仪器(例如LabVIEW的口号是TheSoftwareistheInstrument)、测试(如测井、机械性能试验、碰撞试验等的数据记录与回放等)、信号处理(如记录和显示轮船的航行数据:
雷达信号、GPS数据、舵角、风速等)等。
这些领域大量地使用实时数据处理软件,而且需要人机界面,但是由于现有组态软件为这些应用领域考虑得太少,不能充分满足系统的要求,因而目前这些领域仍然是专用软件占统治地位。
随着计算机技术的飞速发展,组态软件应该更多地总结这些领域的需求,设计出符合应用要求的开发工具,更好地满足其对软件的需求,进一步减少自动测试、数据分析方面的软件成本,提高系统的开放程度。
3.1.5关于我国监控组态软件及影响其发展的因素
我国以组态王、力控为代表的监控组态软件已取得了优良的业绩,但是由于不断有新的企业进入,行业缺乏领导者,导致竞争不断加剧,甚至会出现过度竞争。
在这种情况下,企业内在机制、规模、服务体系建设、科研开发的资金投入量、软件质量保证体系的建设等都将直接决定企业未来的命运。
软件质量是影响产品发展的主要因素,受多方面因素的制约。
建立完善的软件开发质量保证体系,同时让开发人员参与利益分配以稳定开发队伍,是当前每个企业都必须正视的最大质量问题。
组态软件进入控制领域之初是颇受怀疑的,在其发展过程中也经历过坎坷,现在用户已能接受它。
国内组态软件是在借鉴国际同类产品的基础上发展起来的,起点明显比国外高,发展速度也快,在可靠性和稳定性方面,国外产品的优势正在逐渐丧失,用户在使用过程中通过比较就会得出相应的结论。
3.1.6未来技术走势
很多新的技术将不断地被应用到监控组态软件中,组态软件装机总量的提高会促进应用于某些专业领域的专用版软件的诞生,市场被自动地细分了。
为此,一种称为“软总线”的技术将被广泛采用。
在这种体系结构下,应用软件以中间件或插件的方式被“安装”在总线上,并支持热插拔和即插即用。
其优点是:
所有插件遵从统一标准,且专用性强,每个插件开发人员之间不需要协调,一个插件出现故障不会影响其他插件的运行。
XML技术将被组态软件厂商善加利用,以改变现有的体系结构,它的推广也将改变现有组态软件的某些使用模式,满足更为灵活的应用需求。
3.1.7国际化及入世的影响
长期以来,中国的组态软件市场都是国外的产品占主角,国产组态软件进入国际市场还有很长的路要走,需要具有综合优势。
随着中国的工程公司、自动化设备生产商在国际市场取得优势,对组态软件进入国际市场也将产生一定的推动作用。
相信国产监控组态软件的崛起是迟早的事情。
与其他软件产品相比,组态软件和IT类软件不同,它有自己的特殊性,具有系统的概念,使用范围也不是很广,面临的国际竞争没有其他类似办公自动化软件或操作系统那样激烈,因此中国的本土软件有崛起的机会。
但是毕竟我们是在国外产品之后发展起来的,要想全面超过国外的竞争对手,就必须搞创新。
国内的厂商一定要在保证产品质量的前提下,坚持走好自己的路,尽量减少效仿,突出特色,以客户需求为中心,积极创新。
只有这样,本土软件才能具有稳固的根基。
3.2项目技术来源与产学研合作情况。
本项目以黑龙江省智能教育与信息工程实验室为平台,以黑龙江省信息技术教育实验教学示范中心和黑龙江省服务外包人才培养基地为依托,在网络信息安全、网络通信、无线传感器网络,云计算问题等方面具有较好的研究基础,为本项目的顺利实施提供了可靠保障。
4项目经济可行性分析
4.1国内外市场需求的调查、研究、预测及风险分析
黑龙江省农业大棚温室监控系统以模块的方式用户提供,提供整个大棚温室的控制系统设计、施工方案和后期的培训和维护。
年生产能力根据需要,预测为每年100套左右。
专家预计,农业大棚温室物联网系统作为一种与互联网、移动互联网同等重要的网络,随着技术日益成熟,应用日益普及,市场规模将会达到数百亿元。
本项目的开发不存在技术风险、人员风险和政策风险,但存在一定的市场风险。
这种市场风险主要表现在竞争对手的介入。
自2009年9月我国成立传感器网络标准工作组以来,全国各省各市均已根据实际情况开展物联网产业。
为了在竞争中占据并保持一定的市场份额,并逐步扩大自身的竞争优势,就必须不断的调试和改进产品,最大限度地满足农业生产的需求,巨大的潜在需求和良好的市场前景将使该产品能为本项目的研发提供获得可观的销售收入和丰厚的利润回报。
4.2社会经济效益分析
4.2.1主要经济指标
农作物温室物联网应用系统的研发在社会主义新农村的信息化建设起到积极的推动作用,能够统一标准、资源整合、节约成本,具有较高的推广应用价值。
系统投入运行使用后,预计3年内节约信息管理与维护成本100万元,对于促进农作物增产增收,产业结构调整,自然灾害预报预警及推动农业发展方面创造利润将超过300万元。
4.2.2社会效益指标
本项目的实施可以提高我省农业信息化的水平与能力,可以提高政府对农业生产的宏观监控与应急指挥处理能力,通过大量涉农信息的管理、维护、更新,可以促进基于平台的大规模沟通与多层次、多角度、多对象之间的联系,可以很好的促进农村物质文明建设和精神文明建设。
5项目资金预算
5.1资金来源及用途
资金主要来源本企业自筹资金。
5.2申请资金用途明细
申请资助金额(万元)
按年度
2011
2012
2013
8
15
5
用途科目
金额(万元)
计算根据及明细
1.设备购置费
7.0
购置无线传感器、网络通讯设备、电子元器件所需费用
2.能源材料费
7.0
购置温室大棚的建筑材料3年共计4.5万元,车辆及棚内消耗能源费用2.5万元
3.试验外协费
6.0
数据采集处理、分类、集成,农作物温室物联网系统平台的设计与开发。
4.资料、印刷费
1.5
相关文献查阅、检索与资料印刷费用
5.租赁费
1.5
项目试验过程中租赁大棚费用3年共1.5万元。
6.旅差、会议费
1.6
项目研究过程中实验调研、参加国内学术会议中的会务、交通等费用
8.管理费
1.4
占总资助额度的5%
9.通讯、劳务和其他费用
2
无线网络通讯费用3年共2.25万元
其他经费及来源(万元)
0
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