一、 系统概述
1.1 方案背景
近年来，随着经济和科技的发展，电子技术和信息技术的日趋成熟，带来了温室控制方面的一场革命。计算机自动控制的智能温室自问世以来，已成为现代农业发展的重要手段和措施。它的功能在于以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。
食用菌菇种植实现了科学化、标准化、现代化、数据化的管理。菌菇房主要用来为食用菌的生长创造适宜的环境条件。因此在建造菌菇房时，必须根据食用菌对环境条件的要求，慎重考虑，周密设计。总体来说，菌菇房的环境必须满足以下几点。
保温保湿性能好：一方面要防止热气外流(如培养料后发酵)，另一方面则能阻止外面冷热空气侵入;
CO2和光照度好：保障大棚内二氧化碳和光照度良好，是保存菌菇生长的重要因素；
通风换气良好：要求通风换气良好。既能使菇房内的废气及时排出，又能使外界新鲜空气迅速进入;
土壤温湿度和PH值：大棚内土壤温湿度和PH值在规定范围内也是菌菇生长的重要因素。
1.2 方案概述
智慧菌菇房是基于物联网、大数据信息系统技术，通过各种传感设备对空气温湿度、空气中二氧化碳含量、光照强度等数据进行采集，利用以LORA无线传输技术将采集到的数据传输到环境监控云平台，环境监控与平台会根据人工经验所设置的各种参数来进行比较，判断实时的数据是否符合预制参数要求，并通过手机APP或电脑端查看菌菇房内实况，并进行远程控制。
1.3 蘑菇棚环境监测方案拓扑图
二、 方案简介
2.1 方案组成
2.1.1 LORA温湿度采集器
RS-WS-LORA-2 是一款低功耗 LORA 温湿度采集器。产品采用公司独有的 LORA 无 线通信协议，通信上既避免了信号传输过程中测点之间的相互干扰，又避免了传统无线设 备通信传输距离过短、穿透性不足、功耗高的问题。温湿度采集精度高于国标，设备电池 可更换（通用 3.6V 锂亚电池）。外壳采用 IP65 防护等级，可满足室外场合使用。
2.1.1.1 功能特点
■ 高精度温湿度采集。
■ 采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。
■ 通信距离最远可达视距 3000 米。
■ 电池可更换。通用 3.6V 锂亚电池。
■ 连接 LORA 网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。
■ 可对自身的电量，信号，实时数据进行实时监测并通过LORA无线通信方式上传。
■ IP65 防护等级，可于室外使用。
2.1.1.2 技术参数
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供电 |
内置电池（3.6V 锂亚电池） |
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续航时间 |
搭配我司提供电池，5min 上传一次数据可连续使用 3 年 |
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A 准精度 |
温度 |
±2%RH(60%RH,25℃) |
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温度 |
±0.4℃（25℃） |
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B 准精度 （默认） |
湿度 |
±3%RH(60%RH,25℃) |
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温度 |
±0.5℃（25℃） |
|
变送器电路工作温度 |
-40℃~+60℃，0%RH~80%RH |
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探头工作温度 |
探头代号：-B 宽温探头 |
-40℃~+120℃ |
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其余探头代号 |
-40℃~+80℃ |
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探头工作湿度 |
0~100%RH |
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长期稳定性 |
湿度 |
≤1%RH/y |
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温度 |
≤0.1℃/y |
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响应时间 |
探头代号 |
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其他 |
湿度 |
≤8s(1m/s 风速) |
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温度 |
≤25s(1m/s 风速) |
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-B |
湿度 |
≤6s(1m/s 风速) |
|
温度 |
≤18s(1m/s 风速) |
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输出信号 |
LORA 无线信号 |
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传输距离 |
室内市区 |
可穿 3-4 堵混凝土墙 |
|
室外 |
视距 3000 米 |
2.1.2 LORA光照采集器
RS-GZ-LORA-2是一款无线通信的光照度测点。产品采用LORA无线扩频技术，通信距 离远，视距可达3000米，穿透能力强，室内应用可穿透3~4堵混凝土墙，独有的LORA通信 协议，通信抗干扰能力强，设备内置电池供电，续航时间3年。
2.1.2.1 功能特点
■ 采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。
■ 电池可更换。通用3.6V锂亚电池。
■ 连接 LORA 网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。
■ 可对自身的电量、信号、实时数据进行实时监测并通过LORA无线通信方式上传。
■ 采用高灵敏度的感光探头，信号稳定，精度高。
■ 测量范围宽、线形度好。
■ 通信距离最远可达视距3000米或穿透4堵墙。
2.1.2.2 技术参数
|
供电 |
内置电池（3.6V 锂亚电池） |
|
续航时间 |
搭配我司提供电池，5min 上传一次数据可连续使用 3 年 -GZWS，5min 上传一次数据可连续使用 2 年 |
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精度 |
湿度 |
±3%RH(5%RH~95%RH,25℃) |
|
温度 |
±0.5℃（25℃） |
|
光照强度 |
±7%(25℃) |
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光照强度量程 |
0-20 万 Lux |
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长期稳定性 |
温度 |
≤0.1℃/y |
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湿度 |
≤1%/y |
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光照强度 |
≤5%/y |
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传感器响应时间 |
温度 |
≤18s(1m/s 风速) |
|
湿度 |
≤6s(1m/s 风速) |
|
光照强度 |
0.1s |
|
输出信号 |
LORA 无线扩频信号 |
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精度 |
±7%(25℃) |
|
LORA 传输距离 |
室内市区 |
可穿 3-4 堵混凝土墙 |
|
室外 |
视距 3000 米 |
2.1.3 LORA土壤采集器
RS-TR-LORA-2 是一款低功耗 LORA 土壤温度水分采集器。产品采用公司独有的 LORA 无线通信协议，通信上即避免了信号传输过程中测点之间的相互干扰，又避免了传统无线设备通信传输距离过短、穿透性不足、功耗高的问题。
2.1.3.1 功能特点
■ LORA土壤采集器采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。
■ 采集器通信距离最远可达视距 3000 米。
■ 采集器电池可更换。通用 3.6V 锂亚电池。
■ 采集器连接网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。
■ 采集器可对自身的电量，信号及传感器的实时数据进行实时监测并通过 LORA 无线通 信方式上传。
■ 采集器防护等级 IP65，可于室外使用。
■ 传感器测量精度高，响应速度快、互换性好。
■ 传感器受土壤含盐量影响较小，可适用于各种土质。
■ 传感器完全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤或直接投入水中进行长期动态检测。
2.1.3.2 技术参数
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供电 |
DC 3.6V 锂亚电池 |
|
续航时间 |
搭配我司提供电池，5min 上传一次数据可连续使用 3 年 |
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采集器电路工作温度 |
-20℃~+60℃ |
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采集器输出信号 |
LORA 无线信号 |
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采集器传输距离 |
室内市区 |
可穿 3-4 堵混凝土墙 |
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室外 |
视距 3000 米 |
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采集器防护等级 |
IP65 |
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传感器工作温度 |
-40℃~+60℃ |
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传感器内核芯片耐温 |
85℃ |
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传感器土壤水分参数 |
量程 |
0-100% |
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分辨率 |
0.1% |
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精度 |
0-50%内±2%,@（棕壤，30%,25℃） 50-100%内±3%,@（棕壤，60%,25℃） |
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传感器土壤温度参数 |
量程 |
-40~80℃ |
|
分辨率 |
分辨率：0.1℃ |
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精度 |
±0.5℃（25℃） |
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传感器防护等级 |
IP68 |
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传感器探针材料 |
防腐特制电极 |
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传感器密封材料 |
黑色阻燃环氧树脂 |
|
传感器默认线缆长度 |
2 米，线缆长度可按要求定制 |
|
传感器外形尺寸 |
45*15*123mm |
2.1.4 LORA485数据采集器
RS-485-LORA-2是一款基于LORA无线扩频通信技术的工业级数据采集器，通过485总线接入我司所有的 RS485型的变送器（温湿度、水浸、断电检测、烟感等）。
2.1.4.1 功能特点
■ 具有1路ModBus-RTU主站接口，最多采集4个要素（例如：温度、湿度、二氧化 碳，光照度）。
■ 可采集符合标准 ModBus-RTU 协议的 485 设备的数据。
■ 可通过手机配置软件“碰一碰 NFC 配置”进行配置和读取实时值，方便快捷。
■ 采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。
■ 通信距离最远可达视距 3000 米。
■ 10~30V 宽压供电。
■ 连接网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。
■ 可对自身的信号及采集到的实时数据通过 LORA 无线信号上传。
■ IP65 防护等级，可于室外使用。
2.1.4.2 技术参数
|
供电 |
10~30V 宽压供电 |
|
设备功耗 |
0.06W |
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数据上传间隔 |
默认 5min |
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设备工作环境 |
-20℃~+60℃ |
|
防水等级 |
IP65 |
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1 路 Modbus-RTU 主站 |
4 芯对插线连接 |
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主从 RS485 接口通讯距离 |
2000 米 |
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与网关通讯 |
LORA 无线信号 |
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设备配置 |
NFC（手机“碰一碰 NFC 配置”） |
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LORA 无线传输距离 |
室内市区 |
可穿 3~4 堵混凝土墙 |
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室外 |
3000 米（视距） |
2.1.5 二氧化碳变送器
该变送器采用新型红外检定技术进行CO2浓度测量，反应迅速灵敏，避免了传统电化学 传感器的寿命及长时间漂移问题，广泛适用于农业大棚，花卉培养、食用菌种植等需要CO2 及温湿度监测的场合。
2.1.5.1 功能特点
■ 新型红外检定技术进行 CO2 浓度测量，准确度高，漂移小，寿命长。
■ 测量范围宽，默认 0-5000ppm（默认），自带温度补偿，受温度影响小。
■ 485 通信，标准ModBus-RTU通信协议，通信地址及波特率可设，最远通信距离2000 米。
■ 产品采用壁挂式防水壳，安装方便，防护等级高。
2.1.5.2 技术参数
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项目 |
内容 |
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功耗 |
0.3W（24VDC） |
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供电 |
10~30V DC （平均电流<85mA） |
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CO2测量范围 |
0~5000ppm（默认）可选：0~2000ppm 0~10000ppm |
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CO2精度 |
0 ~ 5000 ppm : ±(50ppm +3% F•S)（25℃）
0 ~10000 ppm : ±(50ppm +5% F•S)（25℃） |
高精度：0 ~ 5000 ppm : ±(45ppm +3% F•S)（25℃）
0 ~10000 ppm : ±(45ppm +5% F•S)（25℃） |
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系统预热时间 |
2min(可用)、10min(最大精度) |
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响应时间 |
90%阶跃变化时一般小于 90S |
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稳定性 |
<2%F·S |
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非线性 |
<1%F·S |
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分辨率 |
1 ppm |
|
工作环境 |
-10℃~+50℃，0%RH~95%RH 非结露 |
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数据更新时间 |
2s |
2.1.6 土壤PH变送器
RS-PH-N01-TR-1 是我司研制的一款土壤 PH 变送器，该变送器精度高，响应快，输出 稳定，适用于各种土质。可长期埋入土壤中，耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水可广泛应用于土壤酸碱度的检测、精细农业、林业、地质勘探、植物培育、水利、环保等领 域酸碱度的测量。
2.1.6.1 功能特点
■ 门槛低，步骤少，测量快速，无需试剂，不限检测次数。
■ 测量精度高，响应速度快，互换性好。
■ 电极采用特殊处理的合金材料，可承受较强的外力冲击，不易损坏。
■ 完全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤进行长期动态检测。
■ 探针插入式设计保证测量精确，性能可靠。
2.1.6.2 技术参数
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直流供电（默认） |
DC 5-30V |
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最大功耗 |
0.5W（24V DC 供电） |
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量程 |
3—9 PH |
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分辨率 |
0.1 |
|
工作温度 |
-20℃~60℃ |
|
长期稳定性 |
≤5%/year |
|
响应时间 |
≤10S |
|
稳定时间 |
≤5min |
|
防护等级 |
IP68 |
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探针材料 |
防腐特制电极 |
|
密封材料 |
黑色阻燃环氧树脂 |
|
外形尺寸 |
45*15*123mm |
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输出信号 |
RS485(Modbus 协议) |
2.1.7 LORA网关
LORA网关是我司为了解决农业大田、果园、药园、公园、园林此类具有供电难度大，面积广袤，布线成本高，维护成本高等特点的使用环境而推出的产品。
2.1.7.1 功能特点
■ 直流 10~30V 宽电压供电。现场可采用电源适配器供电或太阳能供电系统供电。
■ 金属钣金外壳，自带屏蔽，抗干扰能力强，现场运行更加稳定。
■ 具有通信、运行指示灯，现场可轻松判断设备问题。
■ 采用 LORA 扩频通信技术，多信道通信，增强链路通讯稳定性，增加穿透及传输能力。
■ 与我司 LORA 阀门控制器搭配，可实现 2S 内开关阀门的控制响应。
■ 最多可同时接我司 32 路采集（具体采集器型号可查看附录 2）及 32 路控制。
■ 通信过程采用特有加密技术确保不被监听，确保控制可靠，杜绝误动作。
■ 上传协议开放，我司提供多款平台供用户选择，用户也可自己开发的平台。
■ 具有远程升级功能，可现场进行功能定制远程升级。
2.1.7.2 技术参数
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参数名称 |
范围或接口 |
说明 |
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通信接口 |
RJ45 网口 |
通过网口方式上传数据，仅 ETH 版 |
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4G |
通过 4G 方式上传数据，仅 4G 版 |
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LORA |
LORA 扩频通信 |
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RS-485 接口 |
预留接口 |
|
供电范围 |
DC 10~30V |
直流宽电压供电。 |
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设备配置 |
NFC |
可使用中性手机 APP“碰一碰 NFC 配置”配置网关参数 |
|
数据上传间隔 |
5-65535 S |
默认 20S |
|
功耗 |
0.9W |
|
三、综合环境监控云平台
3.1 概述
环境监控云平台是我司旨在为用户提供便捷的服务而专门]开发的网页登录平台。云平台部署于公网服务器，可方便的接入我司所有网络型设备。客户无需再自行架设服务器，省去了服务器的维护费用，无需具备公网IP或者域名解析服务。设备到现场后用户无需再进行复杂的网络设置，便可连接到云平台，极大的节省了现场施工的时间。
公司云平台免费，界面完全中性，支持多级权限访问、支持客户增添子账号。客户可凭账号随时随地登录，方便的查看自己的设备状态、查询数据记录、下载打印数据等，还可以根据需要选择短信报警、邮件报警等服务，平台稳定可靠，已接入设备数量超过万台。
3.2 功能介绍
3.2.1 数据实时监控
平台支持实时查看所气体检测数据。数据可以通过图形化界面、列表等方式反映，图形化界面的优势在于让用户直观看到数据和传感器相对位置，列表则更利于用户对数据进行对比。
【首页数据展示】
【列表展示】
3.2.2 实时地图显示
系统以物联网技术和GIS技术为支撑，使用户更加直观的观测所有测点分布位置及状态。
3.2.3 超限告警
当任一要素超过预置报警值、设备处于离线状态时，系统能提供平台界面告警、短信告警、电话告警、邮件告警等报警方式，并进行事件记录，供调用和分析。
支持所有监测因子报警上限、下限，预警上限、下限设置，支持因子数据异常字体变色，因子告警数据颜色用户可自定义。
针对短信、振铃、微信、邮件告警方式有专门的告警联系人管理列表，便于当报警联系人变动时快速查询、添加、删除。
3.2.4 视频监控
全面性的监管，实现水雨情监测站周边环境画面联网呈现，支持在现场安装摄像头及传感器，传感器监测到的数据通过视频字符叠加器可叠加在监控画面上，其界面显示全部信息，避免反复切换，实现远程监控。
3.2.5 历史数据查询、导出
可通过系统查询每个监测点的设备信息，对设备监测数据、历史数据进行查询。并生成数据曲线图，具有单个或多个因子数据存储/查询/导出数据功能，支持PDF、excel等多种数据格式导出，导出内容标题、使用单位名称用户可自定义，同时可导出数据查询的时间段、查询数据账号、保存数据间隔、离线判断间隔等重要信息。
【历史数据列表查看】
【历史数据曲线查看】
3.2.6 继电器控制
支持电脑端、APP端远程手动控制现场设备继电器，且继电器名称可自定义编辑，相应继电器控制功能是否启用客户可自行编辑。
3.2.7 系统管理
平台具有完善的权限分级和管辖分区等等功能，无限级权限设定，根据要求自由组合权限。用户操作具有完善的日志记录，方便查看操作记录。
3.2.8 账号分级
支持账号分级管理，针对项目实际需求增设子账号，并分配不同管理权限，做到项目管理分工明确，用户可定义不同的用户角色，并赋予角色的不同权限管理，所有的用户操作都进行自动记录，没有权限的用户将不能进行操作。
【账号管理】
3.2.9 设备管理
可对设备进行节点、报警、储存进行设置。
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名称 |
解释 |
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设备名称 |
填写设备名称，默认名称为设备地址 |
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设备地址 |
显示设备地址，不可更改 |
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设备经纬度 |
写入设备经纬度，可在地图中查看设备显示位置。（注意：如果以设备自带经纬度信息为准，此处可不填写） |
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告警记录 |
开启告警记录，当设备报警时，数据库中会记录告警信息，关闭告警记录，则无法查询告警记录。 |
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离线短信 |
开启离线短信，当设备离线时会发送告警短信至绑定手机号 |
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离线邮件 |
开启离线邮件，当设备离线时会发送告警邮件至绑定邮箱。 |
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离线判断间隔 |
设置设备离线时间，当设备在设置时间内重新上线，平台默认此设备未离线。 |
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短信告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警短信，时间最低设置5分钟。 |
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邮件告警间隔 |
当设备在平台告警后，告警信息按照设置时间间隔发送告警邮件。 |
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保存数据间隔 |
设置时间间隔保存设备数据。 |
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短信最多发送次数 |
防止设备超限时间过长，一直发送告警短信，可设置最多发送短信次数。 |
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节点列表 |
设备节点设置，详情见节点信息设置。 |
3.2.10流量卡预警功能
实时获取现场4G型物联网设备的卡号，自动分析卡号剩余流量，自动分析，到期时间预警提醒，让项目管理人员及时充值，防止流量卡到期运营商销号造成项目停滞。.
3.2.11大屏可视化
可投屏显示，自动刷新，集中滚动显示各监测点的环境监测数据，实时展现温湿度等要素的动态曲线，数据清晰、直观，便于管理人员进行系统查看。
3.2.12二次开发
山东仁科提供的云平台完全免费，界面完全中性，并支持用户二次开发。
3.2.13千人千面
针对小规模应用的用户，云平台提供可配置的“千人千面”界面与私有域名解析的服务，客户只需要投入几十元购买一个域名，备案成功后就能拥有自己的私有登录链接，且登录界面平台名称可根据用户要求更改。
3.3手机APP
为方便移动端用户监测数据，推出“云控通”手机APP，方便用户24小时实时监测。可以通过账号密码登录云平台，一键控制上万个设备。支持视频查看，设备故障/异常报警，支持离线告警功能，支持实时数据查看，历史数据曲线查看，还可连接蓝牙打印机进行数据打印。
