CN102213966A - 温室无线智能测控系统 - Google Patents

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孙路
夏鹏
安竹林
李镜华
徐勇军
郑哲
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Abstract

本发明涉及微机自动控制领域,特别是涉及一种温室无线智能测控网络系统,包括无线传感节点、无线汇聚节点、无线控制节点和优化控制站点,无线传感节点用来采集不同的环境信息和生物信息,并通过无线多跳路由方式将数据传送到无线汇聚节点;无线汇聚节点对从各无线传感节点得到的数据进行适当的传感信息融合处理后,通过中长距离无线数传模块将传感信息传给优化控制站;优化控制站点将传感信息依据农作物专家系统计算出最优控制策略,或者根据远程或近程用户的指令,结合各控制设备的状态,产生控制指令,并将控制指令发送到无线汇聚节点;无线汇聚节点将控制指令转发到无线控制节点,来控制执行装置实现对环境信息的优化控制。

Description

温室无线智能测控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及微机自动控制领域,特别是涉及一种温室无线智能测控系统。 背景技术
[0002] 随着我国农业现代化的快速发展,农业正在走向精细、节能、高效和环保,对环境的要求也变得越来越苛刻,名贵景观植物其育种、生长、开花、结果等生长过程都严格受到各种自然环境的影响,名贵植物对生长环境因素的要求很高,需要非常精细的控制。然而, 光照、温度、水分等因素之间存在着直接的联系。如:喷溉可以增加水分,同时也会降低温度,减少光照(水雾);遮光可以减少光照且降低温度从而增加空气中的水分;加热可能会增加空气中的水分但会导致由于雾气增加而产生光照度降低,以及土壤的水分散失等现象,所以,温室是一个相互关联的复杂的生态系统,单纯的参数感知与简单开环控制不足以达到最好的效果。而温室控制系统正是实现温室自动化和高效生产的关键环节。
[0003] 目前,温室控制系统大都采用主从式分布结构,温室数据采集系统通过各种传感器对温室的环境参数(光照、温度、湿度、CO2浓度和营养液PH值和EC值等)和作物的生理参数(植物的表面电位、蒸腾量、微量生长、植株水势和植株形态等)进行检测,对采得的原始数据进行A/D转换和一定的预处理后,通过总线(如RS232和RS480向主机传输,可以实现网络化监控。但传感器至主机之间需要大量电缆,传感器越多,系统开支越大。由于温室大棚一般构造面积较大,传感器又属定点使用的仪表,故各类传感器的使用数量越多,布线就越复杂。同时,传感器要随时校正,而且有时传感器接线是临时性的,经常拆卸和重装, 既费时费钱又会降低系统的可靠性。另外,由于温室环境的特殊性,高温高湿,土壤盐渍化严重,使得布线材料容易受到腐蚀。
[0004] 无线传感器网络是由大量分布式传感节点组成的面向任务型的网络,它是信息领域的一项新兴的技术。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、 分布式信息处理技术等多种领域技术,通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测并处理后,通过无线网络完成信息传送和协同控制。我国高端的温室测控系统大多需要从国外引进,价格昂贵且难以适应我国不同地区栽培作物的生长规律,因此迫切需求研制具有自主知识产权的低成本高效无线温室测控系统。
发明内容
[0005] 为解决上述问题,本发明提供一种使用无线网络控制,无须布线,可在线实时M 小时连续地采集和记录监测点位的环境信息和生物信息,能根据各种不同植物生长规律的要求,自行智能地设定温度、湿度和光照强度等参数的采集时间和控制范围的温室无线智能测控网络系统。
[0006] 本发明的一种温室无线智能测控网络系统,包括无线传感节点、无线汇聚节点、无线控制节点和优化控制站点,所述无线传感节点用来采集不同的环境信息和生物信息,并通过无线多跳路由方式将数据传送到无线汇聚节点;
3[0007] 所述无线汇聚节点用来接收从所述无线传感节点传来的数据,并对从各无线传感节点得到的数据进行适当的传感信息融合处理后,通过中长距离无线数传模块将传感信息传给优化控制站;
[0008] 所述优化控制站点用来接收无线汇聚节点传来的传感信息,优化控制站点将传感信息依据农作物专家系统计算出最优控制策略,或者根据远程或近程用户的指令,结合各控制设备的状态,产生控制指令,并将控制指令发送到无线汇聚节点;
[0009] 所述无线汇聚节点将所述控制指令转发到无线控制节点,来控制执行装置实现对环境信息的优化控制。
[0010] 本发明的一种温室无线智能测控网络系统,所述优化控制站点将传感信息向用户实时提供传感信息和各控制设备的状态信息或通过GSM/GPRS将这些信息发送到远程服务器和远程用户进行交互。
[0011] 本发明的一种温室无线智能测控网络系统,所述的环境信息和生物信息包括温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度。
[0012] 本发明的一种温室无线智能测控网络系统,所述的执行装置包括排风扇、水帘、喷淋装置、照明灯和加热设备。
[0013] 本发明温室无线智能测控网络系统的有益效果为:1、可在线实时M小时连续地采集和记录监测点位的温度、湿度、二氧化碳、光照、供电电压等各项参数情况,以数字、图表等多种方式进行实时显示和记录监测信息、电池维护提醒信息和控制设备状态信息。2、 优化控制站提供协议端口,可接通信设备(GSM/GPRS/CDMA DTU等)进行远程无线传输。3、 系统能根据各种不同植物生长规律的要求,自行智能地设定温度、湿度和光照强度等参数的采集时间和控制范围,并支持人员的手工控制。4、可设定各监控点位的温湿度报警限值, 当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号,报警方式包括:现场声光报警、网络客户端报警、电话语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测,系统可在不同的时刻通知不同的值班人员。
附图说明
[0014] 图1是本发明温室无线智能测控网络系统的结构图。 具体实施方式
[0015] 下面结合说明书附图对本发明温室无线智能测控网络系统作进一步说明。
[0016] 参见图1,本发明的温室无线智能测控网络系统,包括无线传感节点1、无线汇聚节点2、无线控制节点3和优化控制站点4,无线传感节点1用来采集不同的环境信息和生物信息,并通过无线多跳路由方式将数据传送到无线汇聚节点,环境信息和生物信息包括温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度。
[0017] 无线汇聚节点2用来接收从所述无线传感节点1传来的数据,并对从各无线传感节点得到的数据进行适当的传感信息融合处理后,通过中长距离无线数传模块将传感信息传给优化控制站。
[0018] 优化控制站点4用来接收无线汇聚节点2传来的传感信息,优化控制站点4 一方面将传感信息依据农作物专家系统计算出最优控制策略,或者根据远程或近程用户的
4指令,结合各控制设备的状态,产生控制指令,并将控制指令发送到无线汇聚节点;优化控制站点4另一方面将传感信息向用户实时提供传感信息和各控制设备的状态信息或通过 GSM/GPRS将这些信息发送到远程服务器和远程用户进行交互。
[0019] 无线 汇聚节点2将控制指令转发到无线控制节点3,来控制执行装置实现对环境信息的优化控制,执行装置包括排风扇、水帘、喷淋装置、照明灯和加热设备。
[0020] 本发明的温室无线智能测控网络系统所采用的主要技术指标如下:
[0021] 1)、无线传感节点:体积小于50立方厘米、单跳通信距离为100米以上;通信时的工作电流低于20毫安,休眠时的工作电流低于200微安;
[0022] 2)、无线控制节点:体积小于300立方厘米、单跳通信距离为150米以上;
[0023] 3)、无线汇聚节点:体积小于400立方厘米、单跳通信距离为300米以上;提供20 个以上的传感节点的直接接入能力。
[0024] 本发明的温室无线智能测控网络系统所采用的温度指标、湿度指标和光照强度测量指标如下:
[0025] 温度测量指标:量程:-20°C〜+70°C ;灵敏度:0· 5mV/°C ;精度士0. 5°C (温度范围0°C〜55°C),彡士 1.0°C (其余温度范围)。
[0026] 湿度测量指标:量程:0%〜95% RH,分辨率:0. 5% RH,精度:彡士4% RH(湿度范围20%〜80% RH),彡士5% RH(其余湿度范围)。
[0027] 光照强度测量指标:量程:0Lux——40000Lux,精度士5%。
[0028] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1. 一种温室无线智能测控网络系统,包括无线传感节点、无线汇聚节点、无线控制节点和优化控制站点,所述无线传感节点用来采集不同的环境信息和生物信息,并通过无线多跳路由方式将数据传送到无线汇聚节点;所述无线汇聚节点用来接收从所述无线传感节点传来的数据,并对从各无线传感节点得到的数据进行适当的传感信息融合处理后,通过中长距离无线数传模块将传感信息传给优化控制站;所述优化控制站点用来接收无线汇聚节点传来的传感信息,优化控制站点将传感信息依据农作物专家系统计算出最优控制策略,或者根据远程或近程用户的指令,结合各控制设备的状态,产生控制指令,并将控制指令发送到无线汇聚节点;所述无线汇聚节点将所述控制指令转发到无线控制节点,来控制执行装置实现对环境信息的优化控制。
2.根据权利要求1所述的一种温室无线智能测控网络系统,其特征在于:所述优化控制站点将传感信息向用户实时提供传感信息和各控制设备的状态信息或通过GSM/GPRS将这些信息发送到远程服务器和远程用户进行交互。
3.根据权利要求1或2所述的一种温室无线智能测控网络系统,其特征在于:所述的环境信息和生物信息包括温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度。
4.根据权利要求3所述的一种温室无线智能测控网络系统,其特征在于:所述的执行装置包括排风扇、水帘、喷淋装置、照明灯和加热设备。
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