CN103907571A - 一种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统 - Google Patents
一种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统，利用物联网技术实时监测和控制催青环境的各个测量要素，对各催青单元的多点测量要素数据实行周期性采集，通过蓝牙发送模块传输至基站，再由基站通过数据传输线传输至数据中心后，进行加工、处理、存储并传输至互联网供远程终端服务器查询监控；当测量要素数据超出设定阈值时，数据中心将启动报警模块，并把指令信息传输至基站，基站则通过蓝牙发送模块向控制器发出指令信息，控制器接收到指令信息后根据要求启动相应的驱动设备，完成指令要求。本发明设备简单、成本低、功耗低、节能环保且能实时监测测量要素的状态,可应用于蚕室催青环境监控。
Description
—种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统，借助传感器、蓝牙技术和互联网技术等，对蚕室催青环境的测量要素包括温度、湿度、干湿差、光照、空气成分、气流速度进行实时监测控制，属于物联网技术领域。
背景技术
[0002] 人工催青是养蚕工艺流程中的重要环节，也是技术要求较高的生产阶段，人工催青工作的好坏直接关系到蚕种的孵化整齐、蚁体强健，直接影响到养蚕业的经济效益。因此，在养蚕业生产工具的开发和应用方面，智能化蚕室催青测控系统的研发始终处于领先地位，并成为国内外养蚕业技术竞争的焦点之一。
[0003] 蚕种催青是养蚕生产活动的第一阶段，是养蚕生产的基础环节，蚕种催青工作的质量直接影响到整个养蚕生产的生产效率和产品质量。在自然条件下已活化的蚕卵虽然也能孵化，但达不到孵化整齐、蚁体强健的要求。
[0004] 目前，我国养蚕业正在从一家一户的典型的小农经济生产活动，逐步融入社会化大生产，成为现代农业中一个具有浓郁传统色彩的经济门类。随着社会生产率的提高，和社会生产过程集约化程度的提高，我国养蚕业势将由第二阶段向第三阶段过渡。具有社会化大生产特征的现代养蚕业，客观要求人们将先进的技术和设备应用到养蚕生产过程中来，以提高生产效率，规范生产管理，加强生产过程的有序性，实现对养蚕活动的全面质量管理。尤其是在大规模的蚕种催青情况下，迫切需要改善蚕种催青手段的落后状况，来避免蚕种催青过程失控的风险，提高蚕种催青工作的水平，实现连续化的养蚕生产流程。为此各种蚕种催青方式，尤其是蚕种催青环境智能测控系统的研发得到了人们的充分重视。
[0005] 蚕种催青环境智能测控系统的产生和发展是社会化大生产的客观要求，表现为蚕种催青环境测控系统的研究和发展的必要性。
[0006] 专利CN201509511U公开了 “一种智能蚕种催青室”，该自动控制系统装置中温度传感器、湿度传感器和二氧化碳传感器以及电加热器、加湿器和制冷机均与自动控制器相互连接，该系统能确保孵化率和孵化度的整齐划一。但该系统存在以下不足:首先，该系统没有存储数据功能，不方便监控人员进行历史数据查询分析，以达到最优控制；其次，该系统控制时全都选用了电气设备，没有很好地利用自然资源，不节能环保；最后，该系统不能进行远程终端控制。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于物联网的蚕室催青控制方法及系统，以丰富蚕室催青环境的管理监控方法，实现对蚕室催青环境的全天候实时监控。
[0008] 为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下:
一种基于物联网的蚕室催青控制方法，其特征在于:利用物联网技术实时监测和控制催青环境的温度、湿度和干湿差测量要素，对各催青单元的多点测量要素数据实行周期性采集，通过蓝牙发送模块传输至数据收发缓存器，再由数据收发缓存器通过数据传输线接口输至数据中心后，进行加工、处理、存储并传输至互联网供远程终端服务器查询监控；当测量要素数据超出设定阈值时，数据中心将启动报警模块，并把指令信息传输至基站，基站则通过蓝牙发送模块向控制器发出指令信息，控制器接收到指令信息后根据要求启动相应的驱动设备，完成指令要求。
[0009] 所述阈值的设定依据为:刚出库的蚕种，第I — 4天，温度阈值为23 - 25°C，干湿差阈值为2 — 2.50C ;第5 — 10天，温度阈值为26 — 27°C，干湿差阈值为1.5 — 2V ;蚕种见点即刚发育的蚕种身上出现黑点后，在全黑暗密封室内培育两天后收蚁，收蚁当天早上5点到6点间感光，促使蚕种孵化后大小一致，待转移到蚕座上饲育。
[0010] 一种基于物联网的蚕室催青控制方法的系统，其特征在于:包括感知设备、基站、数据中心及控制设备；
所述感知设备通过蓝牙收发模块和基站进行数据通信连接，所述基站通过蓝牙收发模块向控制设备发送指令；所述数据中心通过数据传输线和基站进行数据传输，并通过互联网向远程终端服务器发送处理后的数据信息，远程终端服务器通过互联网发送指令信息至数据中心，再由数据中心通过基站传达给控制设备； 所述感知设备包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、空气传感器、气流速度传感器、微处理器、电源模块A及用以将采集到的数据传输至基站的蓝牙发送模块；所述温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、空气传感器、气流速度传感器及蓝牙发送模块分别通过数据传输线与微处理器相连接；电源模块A通过电源线与微处理器相连；
所述基站包括数据收发缓存器、用以与数据中心进行数据传输的数据传输接口及用以接收感知设备发送数据并发送指令信息给控制设备的蓝牙收发模块；数据传输接口和蓝牙收发模块通过数据传输线与数据收发缓存器连接；
所述数据中心包括数据库、主观输入模块、电源模块C、显示模块、报警模块、数据导出通道、互联网访问接口、用以与基站进行数据传输的数据传输接口及数据处理中心；所述数据库、主观输入模块、显示模块、报警模块、数据导出通道、互联网访问接口及数据传输接口分别通过数据传输线与数据处理中心相连接；电源模块C通过电源线与数据处理中心相连接；
所述控制设备包括控制驱动电路、电源模块B、用以接收基站发送出指令信息的蓝牙接收模块、加热器、加湿器、匀风扇、通气槽、窗户及窗帘、日光灯；所述蓝牙接收模块通过数据传输线与驱动电路连接；所述加热器、加湿器、匀风扇、窗户接窗帘、日光灯分别通过数据传输线与驱动电路连接；电源模块B通过电源线与驱动电路连接；通气槽则分别与加热器和加湿器连接。
[0011] 本发明具有有益效果。本发明的数据中心采用友好的人机界面，轻轻按动按键，或用鼠标轻轻点击，就可以设置所有的测量要素；本发明的数据中心配备有数据库，可以保存20年的全部催青数据，也可以随时进行小时积温测算，随时可以导出各个时间段的测量参数，供催青技术人员查询控制；本发明在加热加湿时采用通气槽，避免了强风直接接触蚕种，影响蚕种发育，而是通过通气槽采用低风、气雾的方式，使加热加湿更均匀；本发明在接收到数据中心发送过来的指令信息后，优先通过自然资源进行控制，既节能又环保，如，当光照强度不够时，优先控制窗帘打开，用太阳光进行光照，如果光照过强或昏暗时，关闭窗帘再选择日光灯进行光照；当室温较低时，优先选择打开窗户，如果外面的温度无法满足要求时，再选择加热设备；进行室内通风时，也是优先开启窗户，在自然资源无法满足的情况下再启动匀风扇进行通风；本发明对测量要素进行实时监控，并且数据中心会将采集到的测量要素数据和设置阈值进行分析和预警，使蚕室一直保持良好且有效的环境状态；本发明的感知设备具有快速识别、支持多种传感器模块、并具有良好的扩展性等功能；本发明是由分散的可独立运行的嵌入式计算机控制系统，取代了一台主机多点控制的方法，每台嵌入式计算机控制系统都可以完成催青过程所要求的各项控制功能；本发明还具有较好的可扩展性能，随时都可以修改或升级计算机软件，以提高整个催情室就软件控制系统的整体技术性能。总体来说，本发明设备简单、成本低、功耗低，充分利用自然资源，节能环保并且能实时监测测量要素的状态，智能性强、实用性良好，还具有性能稳定、抗干扰能力强、动作准确、安全可靠等特点，将会在蚕室催青监控领域得到很好且广泛的应用。
附图说明
[0012] 图1是本发明基于物联网的蚕室催青控制系统的硬件示意图；
图2是本发明感知设备的硬件示意图；
图3是本发明控制设备的硬件示意图；
图4是本发明数据中心的硬件示意图。
[0013] 图中:101窗户及窗帘，102匀风扇，103日光灯，104温度控制器，105通气槽，106蚕架，107传感器组，108微处理器，109蓝牙发送模块，110湿度控制器，111驱动电路，112蓝牙接收模块，113蓝牙收发模块，114数据缓存器，115数据传输接口，116远程终端服务器，117互联网，118数据中心，119打印机，201电源模块A ；
202传感器组包括:203温湿度传感器、204气流速度传感器和205光照强度传感器；206蓝牙发送模块，301加热器，302匀风扇，303通气槽，304窗口及窗帘，305日光灯，306加湿器，307蓝牙接收模块，308控制驱动电路，309电源模块B，401电源模块C，402显示模块，403报警模块，404数据库，405数据导出通道，406互联网访问接口，407主观输入模块,408数据传输接口，409数据处理中心。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0015] 本发明控制系统的硬件示意图如图1所示，主要包括安装在蚕架上如图2所示的感知设备 、如图3所示的控制设备、如图4所示的数据中心。
[0016] 感知设备通过蓝牙发送模块109与蓝牙收发模块113进行数据传输，蓝牙收发模块113与蓝牙接收模块112进行信息通信，数据中心118通过互联网117与远程终端服务器116进行数据通信，数据缓存器114通过数据传输接口 115与数据中心118进行数据传输，数据中心118通过数据传输线与打印机119连接。
[0017] 如图2所示，所述感知设备包括:电源模块A201、用以实现对测量要素数据实时采集的传感器组202、用以将数据发送至数据缓存器的蓝牙发送模块208 ;传感器组202包括温湿度传感器203，气流速度传感器204，光照强度传感器205。
[0018] 如图3所示，所述控制设备包括:加热器301、匀风扇302、通气槽303、窗户及窗帘304、日光灯305、加湿器306、用以接收数据中心103所发出的控制指令信息的蓝牙接收模块307、控制驱动电路308、电源模块B309。
[0019] 如图4所示，所述数据中心包括:电源模块C401、显示模块402、报警模块403、用以存放历史各个时段数据的数据库404、供监控员查询历史数据的数据导出通道405、用以与远程终端设备进行数据通信的互联网访问接口 406、供监控员设置初始阈值的主观输入模块407、用以与基站进行数据传输的数据通信接口 408、用以对接收到的数据进行加工、处理、分析并存储的数据处理中心409。
[0020] 本发明具体工作过程如下:
(O首先，安装在参加上的感知设备中集成的微型化传感器组107将周期性采集测量要素数据，并通过蓝牙发送模块109和蓝牙收发模块113传输至数据缓存器114，数据缓存器114通过数据传输线将数据传输至数据中心118 ；
(2)数据中心118中的数据处理中心409将对接收到的数据进行加工处理、分析并保存至数据库404中，监控者可以通过主观输入模块407对各个测量要素进行参照阈值设定，也保存在数据库404中。
[0021] (3)数据处理中心118将处理的数据与设定的阈值进行对比分析，蚕种出库后第I天，测得温度为20°C，超出阈值，启动报警模块403，并通过数据传输接口 408向数据缓存器114传输控制指令信息，再由蓝牙收发模块113转达控制指令信息给蓝牙接收模块112，收到指令信息后启动驱动控制电路308，先打开窗户及窗帘101，如果室外温度达不到加热程度时，再启动温度控制器104直至温度要素处于正常范围时，将关闭报警模块403，并向驱动电路308发送关闭指令信息。蚕种出库后第4天，测得干湿差为1.8°C，超出阈值，启动报警模块403，并向驱动电路308发出控制指令信息，启动湿度控制器110，直至湿度要素处于正常范围时，将关闭报警模块403，并向驱动电路308发送关闭指令信息。
[0022] 蚕种出库后第5天，测得温度为25°C，超出阈值，侧启动报警模块403，并通过数据传输接口 408向数据缓存器114传输控制指令信息，再由蓝牙收发模块113转达控制指令信息给蓝牙接收模块112，收到指令信息后启动驱动控制电路308，先打开窗户及窗帘101，如果室外温度达不到加热程度时，再启动温度控制器104直至温度要素处于正常范围时，将关闭报警模块403，并向驱动电路308发送关闭指令信息。蚕种出库后第10天，测得干湿差为1.4 C，超出阈值，启动报警t旲块403，并向驱动电路308发出控制指令彳目息，启动湿度控制器110，直至湿度要素处于正常范围时，将关闭报警模块403，并向驱动电路308发送关闭指令信息；当启动湿度控制器110或温度控制器104时，通过气流速度传感器205来监测加热或加湿气流的速度，适度调节湿度控制器110或温度控制器104的风速，使之处于平缓的状态；然后等蚕种见点后全黑暗保护两天，此时启动驱动电路308将窗户及窗帘101关闭。
[0023](4)如图3，控制设备中的蓝牙接收模块307接收到蓝牙收发模块113发送过来的指令信息后，立即智能启动控制驱动电路308控制相应设备，直至收到蓝牙收发模块113发送关闭指令才停止工作。
[0024] (5)当监控人员外出时，还可以使用远程终端服务器116，如计算机、Ipad或智能手机，通过互联网117及互联网访问接口 406访问数据中心118，通过数据导出通道405查询数据库404中保存的各个时间段的数据信息，同时也可以发送控制指令给蓝牙收发模块113传达给控制驱动电路308，以达到最优的催青环境。[0025] (6)监控人员可以通过数据导出通道405导出需要的时间段数据进行绘图分析，并通过打印机119打印出来向上级汇报或进行总结。
Claims (3)
1.一种基于物联网的蚕室催青控制方法，其特征在于:利用物联网技术实时监测和控制催青环境的温度、湿度和干湿差测量要素，对各催青单元的多点测量要素数据实行周期性采集，通过蓝牙发送模块传输至数据收发缓存器，再由数据收发缓存器通过数据传输线接口输至数据中心后，进行加工、处理、存储并传输至互联网供远程终端服务器查询监控；当测量要素数据超出设定阈值时，数据中心将启动报警模块，并把指令信息传输至基站，基站则通过蓝牙发送模块向控制器发出指令信息，控制器接收到指令信息后根据要求启动相应的驱动设备，完成指令要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的蚕室催青控制方法，其特征在于所述阈值的设定依据为:刚出库的蚕种，第I 一 4天,温度阈值为23 — 25°C,干湿差阈值为2 — 2.5°C ；第5 — 10天,温度阈值为26 — 27°C,干湿差阈值为1.5 — 2V ;蚕种见点即刚发育的蚕种身上出现黑点后，在全黑暗密封室内培育两天后收蚁，收蚁当天早上5点到6点间感光，促使蚕种孵化后大小一致，待转移到蚕座上饲育。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的蚕室催青控制方法的系统，其特征在于:包括感知设备、基站、数据中心及控制设备； 所述感知设备通过蓝牙收发模块和基站进行数据通信连接，所述基站通过蓝牙收发模块向控制设备发送指令；所述数据中心通过数据传输线和基站进行数据传输，并通过互联网向远程终端服务器发送处理后的数据信息，远程终端服务器通过互联网发送指令信息至数据中心，再由数据中心通过基站传达给控制设备； 所述感知设备包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、空气传感器、气流速度传感器、微处理器、电 源模块A及用以将采集到的数据传输至基站的蓝牙发送模块；所述温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、空气传感器、气流速度传感器及蓝牙发送模块分别通过数据传输线与微处理器相连接；电源模块A通过电源线与微处理器相连； 所述基站包括数据收发缓存器、用以与数据中心进行数据传输的数据传输接口及用以接收感知设备发送数据并发送指令信息给控制设备的蓝牙收发模块；数据传输接口和蓝牙收发模块通过数据传输线与数据收发缓存器连接； 所述数据中心包括数据库、主观输入模块、电源模块C、显示模块、报警模块、数据导出通道、互联网访问接口、用以与基站进行数据传输的数据传输接口及数据处理中心；所述数据库、主观输入模块、显示模块、报警模块、数据导出通道、互联网访问接口及数据传输接口分别通过数据传输线与数据处理中心相连接；电源模块C通过电源线与数据处理中心相连接； 所述控制设备包括控制驱动电路、电源模块B、用以接收基站发送出指令信息的蓝牙接收模块、加热器、加湿器、匀风扇、通气槽、窗户及窗帘、日光灯；所述蓝牙接收模块通过数据传输线与驱动电路连接；所述加热器、加湿器、匀风扇、窗户接窗帘、日光灯分别通过数据传输线与驱动电路连接；电源模块B通过电源线与驱动电路连接；通气槽则分别与加热器和加湿器连接。
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