CN101944280A - 一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统 - Google Patents

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张伟
缪聪聪
严虹
李洁
孙世滔
吴斯斌
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Abstract

一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，包括传感器节点、传感器中心节点无线传感网络、通用无线分组业务模块和触摸屏测试中心。传感器节点包括采集电路、无线模块和传感器，采集电路和无线模块采用串口连接，采集电路将采集到传感器检测的环境信息通过无线模块传输至无线传感器中心节点。传感器中心节点通过串口连接接入通用无线分组业务模块，使通用无线分组业务模块与无线传感网络结合通过互联网传送数据给触摸屏测试中心进而管理数据和监测环境。本发明可用于完成对日光温室葡萄栽培的环境实时全面监控，和数据记录，根据环境参数及时采取相应措施和历史记录进行分析，掌握葡萄的品质与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系，以指导葡萄园管理者采取相应措施。

Description

一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统 
技术领域
本发明涉及环境监测系统，特别是一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统。 
技术背景
日光温室葡萄栽培，是人为的控制日光、温室和湿度的方法，来达到“反季节、超时令、优品种”的效果。而且在不同的时间段，葡萄栽培所需的环境也有所不同。如：催芽期，白天保特15～20℃左右，夜间10～15℃，最低不低于3℃。萌芽发育时白天升到20～25℃，夜间保持15℃左右，最低不低于5℃。在发芽前的催芽期间，空气湿度保持在80％以上。新梢生长发育期，白天温度控制在20～25℃，夜间保持在15℃左右，最低不低于10℃，严格控制湿度，湿度控制在60％左右。开花期为了提高花粉发芽率，保证授粉受精过程的顺利进行，白天保持20℃左右，夜间保持5～10℃，最低不可低于5℃，开花期要停止灌水，湿度保持在50％左右，以利开花和散粉。幼果时期白天温度保持20～25℃，夜间保持在15～20℃，湿度保持在70％左右。着色期白天20～30℃，夜间16～18℃，湿度保持70％～80％。 
由此日光温室葡萄栽培的环境在线监测也显得非常重要，我们可以在线监测环境各个参数，并根据监测的数据采取相应的措施。而且，葡萄园气候的细微变化也会影响葡萄的品质，这种影响对葡萄酒的生产尤为重要，会极大地影响葡萄酒的质量。所以我们需要根据长年的数据记录以及相关分析，能精确的掌握葡萄的品质与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系，以指导葡萄园管理者采取相应措施。 
国内葡萄栽培的环境信息采集大多采用有线方式。此方式维修费用高，布局困难。而无线传感网络具有功耗低、优良的网络拓扑能力和成本低的特点。再结合通用无线分组业务(General Packet Radio Service，简称GPRS)与无线传感网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)可加大通信距离。在采集信息方面，一个传感器节点可多路采集也是一个亮点。采用MCGS组态软件管理数据，可以快速、方便的开发监测系统，可无人值守，实现人机界面等优点。 
发明内容
本发明的目的是提供一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，对采集的信息采取相应的措施和记录采集信息以供分析。 
本发明所采用的技术方案如下：一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于，包括无线传感网络、通用无线分组业务模块和触摸屏测试中心；所述无线传感网络包括传感器节点和传感器中心节点，上述传感器节点包括采集电路、无线模块和传感器，采集电路和无线模块采用串口连接，采集电路将采集到传感器检测的环境信息通过无线模块传输至无线传感器中心节点；所述传感器中心节点通过串口连接接入通用无线分组业务模块，使通用无线分组业务模块与无线传感网络结合通过互联网传送数据给触摸屏测试中心，所述触摸屏测试中心采用监视与控制通用系统组态软件管理数据和监测环境。 
进一步，所述传感器节点与中心节点采用ZigBee协议通信，所述传感器节点的采集电路为多通道采集电路，所述传感器节点的传感器包括温度传感器、光照传感器和湿度传感器。 
所述采集电路和无线模块采用RS232/RS485串口连接，所述传感器中心节点与通用无线分组业务模块采用RS232串口连接，所述通用无线分组业务模块型号为：F2103GPRS DTU(厦门四信通信科技有限公司)。 
进一步，温湿度传感器为DB171(大连盛世瑞恩科技有限公司)、光照度传 
感器为BYT20YSCGJ(北京中西远大科技有限公司)。 
本发明的有益效果是： 
1、采用无线传感网络，优良的网络拓扑能力、低成本、低功耗、实用寿命长的优点。 
2、多通道采集电路，可使一个节点接多个传感器，减少节点数，降低成本。 
3、GPRS与无线传感网络结合，可大大加大通信距离。 
4、采用组态软件对WSN与GPRS联合通信数据进行管理，可以快速、方便的开发监测系统，可无人值守，实现人机界面，HIM具有数据存储能力，方便进行数据分析。 
附图说明
图1是整体结构图 
图2无线传感网络通信流程图 
具体实施方式
本发明的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统的一种具体实施示例，如图1所示，在检测范围1内布置多个相同的无线传感包括无线传感器节 点2，并在中心位置设置一无线传感器节点2，无线传感器节点2和无线传感器中心节点3构成了无线传感器网络，即WSN。其中无线传感器节点2包括多通道采集电路、无线通信模块、温湿度传感器、光照度传感器等，本实施例中，多通道采集电路和无线模块采用RS232/RS485串口连接，温湿度传感器为DB171(大连盛世瑞恩科技有限公司)、光照度传感器为BYT20YSCGJ(北京中西远大科技有限公司)。 
多个相同结构的无线传感器节点2负责环境参数(光照度、温度和湿度)的检测，并将检测的环境信息通过通过Zigbee协议传输给无线传感器中心节点3，当无线传感器节点2所在的环境发生变化时，触发Zigbee模块的I/O中断将信息传送给Zigbee模块，所述模块从睡眠状态唤醒，模块利用自身的控制芯片对信息进行处理后，再以无线的方式传送给无线传感器中心节点3，无线传感器中心节点3主要用于接收传感器节点的数据上报，并将其进行融合处理，传给GPRS模块4通过GPRS网络5和Internet网络6传递给触摸屏监测中心7。触摸屏检测中心运行组态软件工程，把采集到的数据进行处理，读取各节点、温湿度传感器、光照度传感器的ID(编号)，以及各参数数据，并将这些信息加以显示及存储。运用组态软件可以快速、方便的编辑工程。该工程的功能包括：数据分析(结合GPRS数据格式、能对数据是否准确进行校验、数据所代表的真实值进行校正)、实时数据显示、报警上下限设计、存储、历史记录查询、报警、权限设计等等 
本实施例中，GPRS模块4的信号为F2103GPRS DTU(厦门四信通信科技有限公司)无线传感器中心节点3与GPRS模块4采用串口RS232连接，F2103GPRS DTU通过GPRS网络5和internet网络6，根据的触摸屏监测中心7的IP向触摸屏监测中心7建立连接，发送数据。 
如图2所示，无线传感网络通信流程为：无线传感器中心节点3主动向无线传感器节点2连接信令，在无线传感器节点2成功地接收和验证后，无线传感器中心节点3返回确认信息，无线传感器节点2的ZigBee模块被置于Sleep工作模式，接下来无线传感器中心节3点与无线传感器节点2进行主从角色转换，中心节点模块处于从模式工作状态，等候响应主模式工作状态的传感器节点的连接请求；当需要数据传输时传感器节点被唤醒工作在主模式下，发起连接请求。中心节点地接收和验证后，向传感器节点返回确认信息，传感器节点开始发送数据，发送完后，发出断开连接请求。中心节点接收和验证后，向传 感器节点返回确认信息，断开连接。 
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于，包括无线传感网络、通用无线分组业务模块和触摸屏测试中心；所述无线传感网络包括传感器节点和传感器中心节点，上述传感器节点包括采集电路、无线模块和传感器，采集电路和无线模块采用串口连接，采集电路将采集到传感器检测的环境信息通过无线模块传输至无线传感器中心节点；所述传感器中心节点通过串口连接接入通用无线分组业务模块，使通用无线分组业务模块与无线传感网络结合通过互联网传送数据给触摸屏测试中心，所述触摸屏测试中心采用监视与控制通用系统组态软件管理数据和监测环境。
2.根据权利要求1所述的一种用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述传感器节点与中心节点采用ZigBee协议通信。
3.根据权利要求1所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述传感器节点的采集电路为多通道采集电路。
4.根据权利要求1所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述传感器节点的传感器包括温度传感器、光照传感器和湿度传感器。
5.根据权利要求4所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述温湿度传感器为DB171、所述光照度传感器为BYT20YSCGJ。
6.根据权利要求1所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述采集电路和无线模块采用RS232/RS485串口连接。
7.根据权利要求1所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述传感器中心节点与通用无线分组业务模块采用RS232串口连接。
8.根据权利要求1所述的用于日光温室葡萄栽培的环境在线监测系统，其特征在于：所述通用无线分组业务模块型号为：F2103 GPRS DTU。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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