基于nfc技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，具體地說是基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)科技的迅速發(fā)展，原有的種植管理技術不能滿足社會發(fā)展的需要，必須對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進行技術更新與改造。發(fā)達國家與發(fā)展中國家都紛紛采取措施、加大投資力度，提升農(nóng)業(yè)的智能化和現(xiàn)代化水平。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)人口占全國人口的大多數(shù)，如何很好地改善農(nóng)業(yè)種植技術是實現(xiàn)農(nóng)村全面發(fā)展的關鍵。溫室農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是指在人工保溫設施中經(jīng)營的農(nóng)業(yè)，是對天然種植的一種補充，將溫室農(nóng)業(yè)工廠化是溫室農(nóng)業(yè)的高級發(fā)展階段，它是利用高科技設施材料，運用先進的工程技術手段，構建與田間傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)截然不同的生產(chǎn)環(huán)境，如同在工廠中進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，它屬于集約型高效農(nóng)業(yè)，在我國尚處于實驗階段。
[0003]溫室農(nóng)業(yè)工廠化需要環(huán)境信息監(jiān)測、傳輸、處理、調(diào)控等關鍵技術。溫室環(huán)境監(jiān)測是連接溫室環(huán)境與信息處理的紐帶，是實現(xiàn)溫室農(nóng)業(yè)工廠化的重要前提。目前市場上常見的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)有藍牙技術、無線傳感器網(wǎng)絡、ZIGBEE無線網(wǎng)絡技術等，這些監(jiān)測系統(tǒng)雖然能監(jiān)測到環(huán)境信息，但存在靈敏度不高、數(shù)據(jù)不能實時監(jiān)控、節(jié)點數(shù)量多、結(jié)構復雜、耗電量大、價格昂貴等缺點?，F(xiàn)提出一種基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能很好解決這些問題。
[0004]NFC技術是一種短距離的高頻無線通信技術，工作頻率在13.56MHz，允許電子設備之間進行非接觸式數(shù)據(jù)傳輸。NFC是在RFID的基礎上發(fā)展而來，都是基于地理位置相近的兩個物體之間的信號傳輸。但NFC在功能上與RFID還是有區(qū)別的，NFC技術增加了點對點通信功能，可以快速建立藍牙設備之間的P2P (點對點)無線通信，NFC設備彼此尋找對方并建立通信連接。NFC技術有容量大的優(yōu)點，可以同時記錄多組數(shù)據(jù)。目前，NFC技術在各行各業(yè)得到應用與發(fā)展，一般應用于門禁、公交、手機支付等領域，在農(nóng)業(yè)種植管理中，應用于溫室環(huán)境信息采集、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量追溯等。將NFC技術應用于在溫室環(huán)境監(jiān)測，是創(chuàng)新性應用，具有廣闊的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及其控制方法，實現(xiàn)對溫室環(huán)境的實時監(jiān)測。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制中心、用于采集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器、用于讀寫溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的NFC讀寫器和NFC標簽，傳感器的輸出端連接控制中心并將采集到的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)傳遞給控制中心，控制中心的輸出端連接NFC讀寫器，NFC讀寫器將采集到的數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換寫入NFC標簽，NFC標簽定時將數(shù)據(jù)通過短信發(fā)送給使用NFC手機的用戶，還設有用于控制時間的時鐘模塊，時鐘模塊與控制中心連接。
[0007]本發(fā)明所述的傳感器包括二氧化碳濃度傳感器和溫濕度傳感器，且二氧化碳濃度傳感器和溫濕度傳感器分別連接控制中心。
[0008]對NFC標簽進行扇區(qū)與塊的劃分，包括小時扇區(qū)、分鐘扇區(qū)、溫濕度扇區(qū)和二氧化碳濃度扇區(qū)，并在各扇區(qū)寫入相應數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明所述的基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟: 步驟一:通過控制中心設置寫數(shù)據(jù)總時間T和寫數(shù)據(jù)時間間隔t ;
步驟二:到達設定寫時間間隔t時控制中心下達數(shù)據(jù)讀寫指令給傳感器，將時間、溫室內(nèi)環(huán)境的數(shù)據(jù)，以二進制幀格式從高位到低位寫入NFC標簽中；
步驟三:第一組數(shù)據(jù)讀寫完畢后，傳感器進入休眠狀態(tài)，再次等待時間t后，控制中心下達下一組數(shù)據(jù)讀寫指令給傳感器，如此循環(huán)，直到到達寫數(shù)據(jù)總時間T ;
步驟四:系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)讀取結(jié)束短信給用戶，控制中心關閉，不再讀取數(shù)據(jù)；
步驟五:數(shù)據(jù)讀取結(jié)束后，控制中心調(diào)用NFC扇區(qū)的清零指令對NFC標簽數(shù)據(jù)進行清零處理。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:解決了現(xiàn)有技術存在的缺陷，利用溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器采集溫室內(nèi)環(huán)境信息，將采集的數(shù)據(jù)信息和相對應的時刻通過控制中心傳遞給NFC讀寫器，并將采集數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫入NFC標簽中，到達設定時間，發(fā)送短信提醒用戶通過NFC手機讀取數(shù)據(jù)，并將讀取后的數(shù)據(jù)存儲起來便于分析比較。對讀取后的NFC標簽進行清零處理，便于下次從新記錄數(shù)據(jù)。結(jié)構簡單，使用方便、穩(wěn)定可靠、價格低廉的特點，解決了傳統(tǒng)上監(jiān)測系統(tǒng)靈敏度不高、難以安裝和維護、價格昂貴的問題；
設計NFC扇區(qū)塊的數(shù)據(jù)存儲地址，能夠簡單快捷的對數(shù)據(jù)進行大量存儲，并使用NFC手機對數(shù)據(jù)進行直接讀取，解決了傳統(tǒng)上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以安裝和維護的問題，避免了上位機等設備對數(shù)據(jù)的處理，大大地節(jié)約成本，系統(tǒng)方便實用，檢測數(shù)據(jù)準確可靠，具有廣闊的發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構示意圖；
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)控制操作流程圖；
圖3為本發(fā)明NFC標簽扇區(qū)與塊劃分圖；
圖4為本發(fā)明溫度的十位、個位、小數(shù)位以幀格式形式傳送圖；
圖5為本發(fā)明NFC手機讀取NFC標簽數(shù)數(shù)據(jù)圖；
圖6為本發(fā)明記錄數(shù)據(jù)存儲Access表。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，基于NFC技術的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括包括控制中心、NFC讀寫器、傳感器、時鐘模塊和NFC標簽。傳感器包括溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器，溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器采集溫室環(huán)境內(nèi)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用二進制幀格式將數(shù)據(jù)從高位到低位逐字節(jié)寫入NFC標簽中，并通過奇校驗進行數(shù)據(jù)校驗，確保數(shù)據(jù)發(fā)送正確性。
[0013]控制中心用于對溫濕度、二氧化碳濃度數(shù)據(jù)的采集和傳遞；所述的NFC讀寫器將溫度、濕度、二氧化碳濃度、相對應的小時、分鐘二進制幀格式將數(shù)據(jù)從高位到低位逐字節(jié)寫入NFC標簽中，并通過奇校驗進行數(shù)據(jù)校驗，確保數(shù)據(jù)發(fā)送正確性。
[0014]通過Arduino語言編寫程序，對NFC標簽進行扇區(qū)與塊的劃分，在小時扇區(qū)、分鐘扇區(qū)、溫濕度扇區(qū)、二氧化碳濃度扇區(qū)寫入相應數(shù)據(jù)。
[0015]時鐘模塊采用美國DALLAS公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘芯片，板上帶有記憶電池，能夠準確的校正時間信息。
[0016]NFC標簽記錄數(shù)據(jù)模塊，選用基于Sony FeliCa體系的NFC標簽，對NFC標簽進行扇區(qū)與塊的劃分，在小時扇區(qū)、分鐘扇區(qū)、溫濕度扇區(qū)、二氧化碳濃度扇區(qū)寫入相應數(shù)據(jù)。
[0017]如圖3所示是對NFC標簽進行扇區(qū)與塊的劃分。選用基于Sony FeliCa體系的NFC標簽，該標簽具有2KByte內(nèi)存容量。對標簽通過程序讀寫地址不同劃分為32個扇區(qū)ID:0-31)，每個扇區(qū)分為8 (10:0-7)±夬，其中每塊可以儲存16Byte數(shù)據(jù)。不同扇區(qū)塊可以作為時間、溫濕度、二氧化碳濃度數(shù)據(jù)儲存地址。各個扇區(qū)塊