基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)，包括顯示、傳輸、處理數(shù)據(jù)的控制終端，傳輸接收信號(hào)的協(xié)調(diào)器，控制反饋控制電路的繼電器，由繼電器控制、使溫室內(nèi)相應(yīng)設(shè)施啟停的反饋控制電路，采集溫室內(nèi)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)路和供用戶訪問(wèn)的遠(yuǎn)程瀏覽器；該管理系統(tǒng)針對(duì)報(bào)警的上下限以及報(bào)警停止值用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，性能穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的任意放置，系統(tǒng)組織靈活；對(duì)溫室環(huán)境多個(gè)物理對(duì)象進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)采集；可根據(jù)用戶實(shí)際需要增減網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，不同對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算、處理與傳輸，系統(tǒng)的自適應(yīng)性與兼容性好；具有良好的工作穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確性，監(jiān)控范圍廣、能耗低、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)溫室大棚【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種智能溫室，特別涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)模式在綠色環(huán)保、能源節(jié)約、高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)等方面存在很大的缺陷。普遍使用的農(nóng)田溫室中大多沒(méi)有土壤濕度監(jiān)測(cè)手段，而是以種植經(jīng)驗(yàn)、目測(cè)(觀察)等手段來(lái)主觀判斷是否灌溉，既浪費(fèi)水資源，又不能使農(nóng)作物在適宜的土壤濕度下生長(zhǎng)；也無(wú)法消除環(huán)境空氣溫濕度對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。
[0003]近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、國(guó)防、軍事、智能交通等各個(gè)方面。目前也已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能溫室控制方面，但現(xiàn)有的溫室管理系統(tǒng)操作復(fù)雜，不易被廣大用戶接受，還有系統(tǒng)容易受各種環(huán)境條件的影響性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、性能比較穩(wěn)定、易于被廣大用戶接受的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)，包括控制終端、協(xié)調(diào)器、繼電器、反饋控制電路、監(jiān)測(cè)網(wǎng)路和遠(yuǎn)程瀏覽器；其中，
[0006]監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，用于采集溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信傳輸給協(xié)調(diào)器；
[0007]協(xié)調(diào)器，用于接收監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給控制終端；用于接收控制終端發(fā)出的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳給繼電器；
[0008]控制終端，用于接收協(xié)調(diào)器傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)可視化方式予以顯示，在顯示界面上通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線顯示和直觀的數(shù)值顯示來(lái)實(shí)時(shí)地觀察溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況；并通過(guò)以太網(wǎng)將溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況發(fā)送給遠(yuǎn)程瀏覽器；用于預(yù)先設(shè)定控制參數(shù)的上限和下限，將接收到的溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)與設(shè)定的控制參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的上限或者下限時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸給協(xié)調(diào)器；
[0009]繼電器，用于接收協(xié)調(diào)器傳輸?shù)目刂菩盘?hào)，受該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而控制反饋控制電路；
[0010]反饋控制電路，受制于繼電器，通過(guò)繼電器產(chǎn)生的動(dòng)作控制燈、風(fēng)機(jī)、灌溉設(shè)施和遮陽(yáng)設(shè)施的啟動(dòng)與關(guān)閉；
[0011]遠(yuǎn)程瀏覽器，用于接收控制終端的Web服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，供用戶訪問(wèn)。
[0012]本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，免去布線的麻煩，提高自動(dòng)化程度，同時(shí)提高傳感器布置的靈活性，方便區(qū)域化測(cè)控。對(duì)報(bào)警的上、下限以及報(bào)警停止值進(jìn)行設(shè)置，使本系統(tǒng)可以應(yīng)用于更加廣泛的范圍，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，同時(shí)也可以對(duì)報(bào)警方式進(jìn)行選擇，對(duì)傳感器以及短信進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)在網(wǎng)關(guān)控制界面上進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，增加了多個(gè)溫度、濕度數(shù)據(jù)顯示區(qū)，網(wǎng)關(guān)界面的下部為溫濕度以及光照的動(dòng)態(tài)波形顯示圖，反饋控制增加了四路可以擴(kuò)展功能，針對(duì)報(bào)警的上下限以及報(bào)警停止值用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的性能穩(wěn)定性問(wèn)題?？梢詫?shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的任意放置，系統(tǒng)組織靈活；實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境中的多個(gè)物理對(duì)象進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)采集的功能；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)還可根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行增減，不同對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算、處理與傳輸，系統(tǒng)的自適應(yīng)性與兼容性好；本溫室管理系統(tǒng)具有良好的工作穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確性，且監(jiān)控范圍廣、能量消耗低、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)中傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)中匯聚節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)的溫濕度及光照功能實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0018]圖中:1.控制終端，2.GSM模塊，3.協(xié)調(diào)器，4.紅外傳感器，5.繼電器，6.反饋控制電路，7.安防系統(tǒng)，8.監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，9.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，10.匯聚節(jié)點(diǎn)，11.管理節(jié)點(diǎn)，12.單片機(jī)，13.燈，14.風(fēng)機(jī)，15.灌溉設(shè)施，16.遮陽(yáng)設(shè)施，17.移動(dòng)手機(jī)，18.遠(yuǎn)程瀏覽器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)，包括控制終端1、GSM模塊2、協(xié)調(diào)器3、繼電器5、反饋控制電路6、監(jiān)測(cè)網(wǎng)路8、遠(yuǎn)程瀏覽器18和安防系統(tǒng)7 ;其中，
[0021]監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)8，用于采集溫室內(nèi)的溫度、濕度和光照等溫室當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，并將采集的環(huán)境狀況數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信傳輸給協(xié)調(diào)器3 ；
[0022]協(xié)調(diào)器3，用于接收監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)8傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給控制終端I;用于接收控制終端I發(fā)出的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳給繼電器5 ；
[0023]控制終端1，用于接收協(xié)調(diào)器3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，將接收到的溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)通過(guò)可視化方式予以顯示，在顯示界面上通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線顯示和直觀的數(shù)值顯示來(lái)實(shí)時(shí)地觀察溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況；并通過(guò)以太網(wǎng)將溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況發(fā)送給遠(yuǎn)程瀏覽器18，同時(shí)將溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸給GSM模塊2 ;用于預(yù)先設(shè)定控制參數(shù)的上限和下限，將接收到的溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)與設(shè)定的控制參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的上限或者下限時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸給協(xié)調(diào)器3 ；
[0024]GSM模塊2，用于接收控制終端I傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況，然后以短信方式將該溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況發(fā)送到用戶的移動(dòng)手機(jī)17上；
[0025]繼電器5，用于接收協(xié)調(diào)器3傳輸?shù)目刂菩盘?hào)，受該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而控制反饋控制電路6 ;
[0026]反饋控制電路6，受制于繼電器5，通過(guò)繼電器5產(chǎn)生的動(dòng)作控制燈13、風(fēng)機(jī)14、灌溉設(shè)施15和遮陽(yáng)設(shè)施16的啟動(dòng)與關(guān)閉；
[0027]遠(yuǎn)程瀏覽器18，用于接收控制終端I的Web服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，供用戶遠(yuǎn)程訪問(wèn)；
[0028]安防系統(tǒng)7，用于溫室的安全性，應(yīng)用人體紅外傳感器制作安防系統(tǒng)，防止人為的惡意破壞。
[0029]如圖2所示，本實(shí)用新型智能溫室控制系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)8，包括無(wú)線采集傳感器網(wǎng)絡(luò)9、匯聚節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))10和管理節(jié)點(diǎn)11。無(wú)線采集傳感器網(wǎng)絡(luò)9包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，該多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)或監(jiān)測(cè)區(qū)域附近，以自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)眾多，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)冗余現(xiàn)象，但也正因此不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)9的缺點(diǎn)是存儲(chǔ)、通信等能力比較薄弱。而匯聚節(jié)點(diǎn)10的存儲(chǔ)、處理和通信能力較強(qiáng)，它連接著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)9和外部網(wǎng)絡(luò)，并完成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)9和外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信；在網(wǎng)關(guān)處開(kāi)發(fā)出界面，能使用戶更加直觀的得到所需的信息。管理節(jié)點(diǎn)11主要是通過(guò)基站以互聯(lián)網(wǎng)或者衛(wèi)星通信的方式發(fā)送在匯聚節(jié)點(diǎn)10上。
[0030]傳感器節(jié)點(diǎn)如圖3所示，它一般由控制模塊、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模塊以及電源模塊組成。控制器模塊由CORTEX A8DB開(kāi)發(fā)板(采用Windows Embedded CE6.0操作系統(tǒng))和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(其主要芯片是CC2530)組成，負(fù)責(zé)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和管理；傳感器模塊負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境信息(如光強(qiáng)、溫度、濕度等)進(jìn)行采集并做一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)中采用溫濕度傳感器(SHTlO)采集溫濕度信息，采用硅光電二極管(BPW34S)采集光照信息；無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)之間按一定的通信協(xié)議相互通信；電源模塊為傳感器節(jié)點(diǎn)供電，提供傳感器節(jié)點(diǎn)各部分運(yùn)行所需的電量，通常采用電池供電，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以確保兩節(jié)五號(hào)電池使用長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月到兩年左右的使用時(shí)間。此外，由于應(yīng)用場(chǎng)合不同，傳感器節(jié)點(diǎn)還可能會(huì)增加部分其它支持模塊，如GMS模塊等。
[0031]本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)中的匯聚節(jié)點(diǎn)10，如圖4所示，匯聚節(jié)點(diǎn)10中的處理器模塊采用CC2530無(wú)線微控制器。CC2530無(wú)線微控制器是一個(gè)兼容IEEE 802.15.4的真正的片上系統(tǒng)，支持專有的802.15.4市場(chǎng)以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標(biāo)準(zhǔn)。CC2530無(wú)線微控制器提供了 IOldB的鏈路質(zhì)量，優(yōu)秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性，四種供電模式，多種閃存尺寸，以及一套廣泛的外設(shè)集——包括2個(gè)USART、12位ADC和21個(gè)通用GP10，以及更多。除了通過(guò)優(yōu)秀的RF性能、選擇性和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)8051MCU內(nèi)核，支持一般的低功耗無(wú)線通信，CC2530無(wú)線微控制器還可以配備TI的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)兼容或?qū)Ｓ械木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(RemoTI, Z-Stack,或SimpliciTI)來(lái)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā),使你更快的獲得市場(chǎng)。對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行管理、控制；存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)匯聚節(jié)點(diǎn)10的信息或者數(shù)據(jù)信息等；節(jié)點(diǎn)通信模塊負(fù)責(zé)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間交互信息；串口通信模塊負(fù)責(zé)與上位機(jī)之間進(jìn)行串行通信。匯聚節(jié)點(diǎn)10的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)較強(qiáng)，它連接無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)9與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時(shí)發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)11的監(jiān)測(cè)任務(wù)，并把監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)8采集的溫室內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)。
[0032]繼電器5采用繼電器模塊，該繼電器模塊為I片帶中斷輸出的IIC接口的GPIO擴(kuò)展芯片，其中繼電器輸出可任意配置成常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)(使用雙刀雙觸繼電器，提高可靠性，使用跳線選擇)；按鍵或外部GPIN輸入可配置成高有效或低有效(有效時(shí)輸出中斷信號(hào))。管理節(jié)點(diǎn)11中的處理模塊需要在上電后，使用IIC接口配置IIC總線擴(kuò)展芯片，才能使用上述功能。IIC總線擴(kuò)展芯片未配置時(shí)為默認(rèn)輸入，有默認(rèn)狀態(tài)的需要時(shí)，需要在繼電器控制端使用上拉或下拉設(shè)計(jì)保證繼電器默認(rèn)的輸出邏輯的正確性。
[0033]協(xié)調(diào)器3是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(協(xié)調(diào)器3是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的一種)。其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立以及網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的相關(guān)配置，但是當(dāng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化時(shí)，其它的FFD設(shè)備也能擔(dān)負(fù)起路由器的作用。
[0034]本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)由濕度傳感器、光照傳感器、溫度傳感器作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用模塊的無(wú)線通信功能，將采集到的信號(hào)傳到協(xié)調(diào)器3上，協(xié)調(diào)器3經(jīng)串口將采集的信號(hào)傳輸?shù)娇刂平K端1，并在控制終端I上通過(guò)可視化的方式顯示，在控制終端I的控制界面上通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線顯示和直觀的數(shù)值顯示來(lái)實(shí)時(shí)的觀察當(dāng)前的環(huán)境，另外，控制終端I和GSM通信模塊2通過(guò)串口傳輸，可以每天定時(shí)的給指定客戶的移動(dòng)手機(jī)17發(fā)送短信，也可通過(guò)短信中心編輯短信，實(shí)時(shí)告知用戶當(dāng)前環(huán)境，同時(shí)對(duì)每次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行文檔的保存，隨時(shí)產(chǎn)生環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理后做出相應(yīng)的控制，如控制繼電器節(jié)點(diǎn)打開(kāi)電磁閥進(jìn)行灌溉等，從而使溫濕度、光照值控制在最佳的狀態(tài)。
[0035]采用CC2530無(wú)線微控制器讀取溫濕度傳感器SHTlO的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并由CC2530無(wú)線微控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)得到光照傳感器的數(shù)據(jù)。然后將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后傳送給協(xié)調(diào)器3。當(dāng)節(jié)點(diǎn)模塊采集的溫濕度、光照數(shù)據(jù)大于給定值的范圍時(shí)，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)上蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲音。溫度、濕度、光照數(shù)據(jù)采集流程圖如圖5。首先設(shè)置時(shí)鐘源和晶體振蕩器并對(duì)LCD進(jìn)行初始化，讀取溫度和濕度，將溫度和濕度結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串，并進(jìn)行顯示。使能AINO為ADC輸入通道，啟動(dòng)一個(gè)單一轉(zhuǎn)換，等待完成轉(zhuǎn)換，禁止ΑΙΝ0，讀取ADC值將光照結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串，顯示結(jié)果。并針對(duì)溫濕度以及光照采集顯示過(guò)程進(jìn)行循環(huán)操作，使數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)的顯示。其中溫濕度數(shù)據(jù)的讀取是由CC2530無(wú)線微控制器的I/O模擬類IIC的過(guò)程。光照數(shù)據(jù)是通過(guò)CC2530無(wú)線微控制器內(nèi)部的ADC來(lái)得到；0URS-CC2530開(kāi)發(fā)板上的光照傳感器輸出電壓，輸出電壓連接到CC2530無(wú)線微控制器的ΑΙΝ0。
[0036]本實(shí)用新型智能溫室管理系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)11和若干個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)及終端節(jié)點(diǎn)，搭建一個(gè)面向溫室大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用的簇樹狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)，采用CC2530無(wú)線微控制器為基礎(chǔ)平臺(tái)，基于ZigBee Pro協(xié)議棧進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能溫室管理系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境溫濕度等測(cè)量的要求。利用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信，構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，滿足溫室管理系統(tǒng)多種參數(shù)監(jiān)測(cè)的需求；根據(jù)ZigBee通信協(xié)議規(guī)范設(shè)計(jì)了組網(wǎng)、無(wú)線通信、數(shù)據(jù)顯示以及反饋控制四個(gè)個(gè)系統(tǒng)功能模塊，重點(diǎn)研究了終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的入網(wǎng)及通信原理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)采集和控制，并能將信息實(shí)時(shí)顯示和遠(yuǎn)程發(fā)送。利用本文設(shè)計(jì)的四個(gè)功能模塊構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)本地控制端、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集進(jìn)行了測(cè)試，完成了數(shù)據(jù)的顯示和比較，并進(jìn)行相應(yīng)的反饋控制。
[0037]采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)智能溫室管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三方面:(I)傳感器節(jié)點(diǎn)的體積小且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要部署一次，傳感器網(wǎng)絡(luò)部署對(duì)所監(jiān)測(cè)環(huán)境的影響很??；(2)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，分布密度高，具有數(shù)據(jù)采集量大，精度高的特點(diǎn)；(3)基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)用無(wú)線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，為農(nóng)作物的生產(chǎn)提供了實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程傳輸農(nóng)田環(huán)境信息的平臺(tái)；(4)傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有一定的計(jì)算能力、存儲(chǔ)與通信能力，可以根據(jù)物理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復(fù)雜的監(jiān)控，并且在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)同監(jiān)控。
[0038]。物聯(lián)網(wǎng)的傳感層通過(guò)無(wú)線組網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)各種物理量的傳感采集和反饋控制，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯聚到服務(wù)器，再由服務(wù)器通過(guò)Internet或3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)廣域的數(shù)據(jù)發(fā)布，與各種終端，包括手機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的交互與管理。其中硬件設(shè)備包括無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊、傳感器模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)和其他配套設(shè)備。無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊和傳感器模塊是無(wú)線采集部分，網(wǎng)關(guān)屬于控制端。還有其他的反饋設(shè)備。
[0039]整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊功能實(shí)現(xiàn)后，搭建了模擬測(cè)試環(huán)境，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證是否能夠達(dá)到預(yù)期的功能。
[0040]本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試得出可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的任意放置，系統(tǒng)組織靈活；實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境中的多個(gè)物理對(duì)象進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)采集的功能；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)還可根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行增減，不同對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算、處理與傳輸，系統(tǒng)的自適應(yīng)性與兼容性好；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)還可根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行增減，不同對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算、處理與傳輸，系統(tǒng)的自適應(yīng)性與兼容性好；本系統(tǒng)的用戶操作界面友好，使數(shù)據(jù)顯示與控制更加直接。測(cè)試表明本智能溫室管理系統(tǒng)具有良好的工作穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確性，傳感器節(jié)點(diǎn)所采集到的環(huán)境因素的數(shù)據(jù)達(dá)到了預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)的收集效果。
[0041]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使各方面更朝著能耗低、體積小、能量利用率高的趨勢(shì)發(fā)展。利用當(dāng)前先進(jìn)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及氣象與病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等，對(duì)溫室農(nóng)作物的管理和調(diào)控趨于精細(xì)化，有力地提高農(nóng)業(yè)的整體水平。更是有力的緩解了季節(jié)矛盾，使農(nóng)作物反季節(jié)上市打破其傳統(tǒng)的季節(jié)性，滿足了人們對(duì)生活品質(zhì)的更高需求。
【權(quán)利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)，其特征在于，包括控制終端(I )、協(xié)調(diào)器(3)、繼電器(5)、反饋控制電路(6)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)路(8)和遠(yuǎn)程瀏覽器(18);其中， 監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(8 )，用于采集溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信傳輸給協(xié)調(diào)器(3); 協(xié)調(diào)器(3)，用于接收監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(8)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)傳送給控制終端(O ;用于接收控制終端(I)發(fā)出的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳給繼電器(5)； 控制終端(1)，用于接收協(xié)調(diào)器(3)傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)可視化方式予以顯示，在顯示界面上通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線顯示和直觀的數(shù)值顯示來(lái)實(shí)時(shí)地觀察溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況；并通過(guò)以太網(wǎng)將溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況發(fā)送給遠(yuǎn)程瀏覽器(18);用于預(yù)先設(shè)定控制參數(shù)的上限和下限，將接收到的溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)與設(shè)定的控制參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)溫室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的上限或者下限時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)傳輸給協(xié)調(diào)器(3 ); 繼電器(5)，用于接收協(xié)調(diào)器(3)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)，受該控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而控制反饋控制電路(6)； 反饋控制電路(6)，受制于繼電器(5)，通過(guò)繼電器(5)產(chǎn)生的動(dòng)作控制燈(13)、風(fēng)機(jī)(14)、灌溉設(shè)施(15)和遮陽(yáng)設(shè)施(16)的啟動(dòng)與關(guān)閉； 遠(yuǎn)程瀏覽器(18)，用于接收控制終端(I)的Web服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前環(huán)境狀況數(shù)據(jù)，供用戶訪問(wèn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)，其特征在于，該智能溫室管理系統(tǒng)還包括GSM模塊(2)，GSM模塊(2)用于接收控制終端(I)傳輸?shù)臏厥覂?nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況，然后以短信方式將該溫室內(nèi)當(dāng)前的環(huán)境狀況發(fā)送到用戶的移動(dòng)手機(jī)(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理系統(tǒng)，其特征在于，該智能溫室管理系統(tǒng)還包括安防系統(tǒng)(7)，用于溫室的安全性，應(yīng)用人體紅外傳感器制作安防系統(tǒng)，防止人為的惡意破壞。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203705893SQ201320593822
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】宋海聲, 楊蕾, 王丹丹, 成科, 趙學(xué)深, 劉平和, 高明, 張道, 段宇 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)