CN104920114A - 一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，包括：应用层、通讯层、传感层，所述应用层为监控中心功服务器，通讯层包括Wifi无线路由器、zigbee无线网关，传感层安装分布在对比试验箱内，传感层包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头，监控中心功服务器通过Wifi无线路由器连接到zigbee无线网关。本发明利用物联网技术，构建珍稀种苗生长环境监控系统，通过对育苗过程中不同的环境参数的调整，测试环境参数对育苗的影响，在一定筛选试验基础上获取最佳的石斛种苗生长参数，整个系统都是模拟自然状态下石斛生长状态，而且无需长时间人工控制和干预。

Description

一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统

技术领域

本发明涉及植物种植技术领域，具体为一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统。

背景技术

石斛是常用名贵中药材，主要分布在亚洲热带和亚热带地区及大洋洲，中国有74种。安徽霍山因拥有得天独厚的地理位置及气候条件，分布有石斛3种。但20世纪中后期人们掠夺性地采挖，致使野生的石斛资源已近枯竭，该地区一些已处于极危状态；而市场对石斛原料的需求在逐年增加，出现供不应求的局面。因此，运用现代生物技术及农业技术，尽快实现石斛的规模化、集约化栽培及产业化开发具有显著的经济效益、社会效益和生态效益，霍山石斛的规模化种植尚处于起步阶段，在当前探讨霍山石斛产业化开发前景及种植区划，具有十分重要的意义。

目前石斛种苗的组织培养及工厂化生产不仅是技术，也需要较高的投入和管理；石斛种植由于技术性强，需要较高投入建设大棚设施。以霍山石解试管苗为实验材料，研究继代周期时间对霍山石解试管苗生长及培养基成分的影响，光照、温湿度对霍山石解试管苗生长及有效成分积累的影响，旨在为优化霍山石解试管苗的培养技术体系，提高试管苗生长和有效成分含量提供理论依据，为霍山石斛试管苗的工业化生产提供技术参数。但是试管苗由于石斛生长的空间过于狭小，难以模拟自然状态下石斛生长环境，且实验规模有限，并且存在长期需要人工进行控制和干预。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，包括：应用层、通讯层、传感层，所述应用层为监控中心功服务器，通讯层包括Wifi无线路由器、zigbee无线网关，传感层安装分布在对比试验箱内，传感层包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头，监控中心功服务器通过Wifi无线路由器连接到zigbee无线网关，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

所述对比试验箱内安装有环境自动控制系统，环境自动控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统和光照控制系统，对比试验箱内安装有托架，托架上安装有石斛培养皿，对比试验箱上侧安装有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器，对比试验箱一侧安装有视频探头，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

所述温度控制系统包括加热器、冷风机、暖风机，温度控制系统安装在托架下侧。

所述湿度控制系统加湿器、除湿机，湿度控制系统安装在托架下侧。

所述光照控制系统可调灯、紫外线灯，光照控制系统安装在石斛培养皿上侧。

所述监控中心功服务器包括数据处理模块、数据存储模块，所述数据处理模块连接有数据存储模块、多接口通讯单元、WEB发布模块、自动管理模块、实时数据显示模块、趋势图分析模块，所述数据存储模块上连接有报警管理模块、人员管理模块、数据仓库模块，所述数据仓库模块连接有历史数据查询模块、海量数据分析模块。

与已公开技术相比，本发明存在以下优点：本发明利用物联网技术，构建珍稀种苗生长环境监控系统，通过对育苗过程中不同的环境(土壤)参数的调整，测试环境(土壤)参数对育苗的影响，在一定筛选试验基础上获取最佳的石斛种苗生长参数，整个系统都是模拟自然状态下石斛生长状态，而且无需长时间人工控制和干预。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明的对比试验箱结构示意图。

图3为本发明的监控中心功服务器架构图。

图中：1、对比试验箱；11、可调灯；12、视频探头；13、无线采集传输设备；14、冷风机；15、暖风机；16、加湿器；17、托架；18、石斛培养皿；19、紫外线灯。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，包括：应用层、通讯层、传感层，所述应用层为监控中心功服务器，通讯层包括Wifi无线路由器、zigbee无线网关，传感层安装分布在对比试验箱1内，传感层包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头，监控中心功服务器通过Wifi无线路由器连接到zigbee无线网关，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

环境参数采集实现对温湿度、光照的数据的定时采集。数据由无线上传至监控中心功服务器，监控中心功服务器实现对数据的存储与分析，以数据表、趋势图等多种形式表现，超出正常范围，将自动产生报警。传感层主要包括温湿度检测和光照检测。①温湿度检测采用工业防护型温湿度探头，该探头采用原装进口温湿度传感器为核心部件，具有精度高、稳定性好。具有非常高的一致性，可完全互换。②光照传感器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，该传感器具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点，适用于各种场所，尤其适用于农业大棚、城市照明等场所。无线测控终端接收传感器节点发送过来的温湿度以及光照强度等数据，并将数据传送到ZigBee网关，该ZigBee网关是基于嵌入式Linux的智能网关，数据传输到网关后再通过wifi将采集到的数据传送到监控中心。

如图2所示，所述对比试验箱内安装有环境自动控制系统，环境自动控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统和光照控制系统，对比试验箱内安装有托架，托架上安装有石斛培养皿，对比试验箱上侧安装有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器，对比试验箱一侧安装有视频探头，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头12通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

所述温度控制系统包括加热器、冷风机14、暖风机15，温度控制系统安装在托架下侧。

所述湿度控制系统加湿器16、除湿机，湿度控制系统安装在托架下侧。

所述光照控制系统可调灯11、紫外线灯19，光照控制系统安装在石斛培养皿上侧。

环境自动控制系统包括温度控制、湿度控制和光照控制。其中被控对象包括冷风机、暖风机、除湿机、加湿机、日光灯和紫外线灯。温度控制目标值通过监控软件录入，当温度高，输入空调冷风，当温度低，输入空调热风。湿度控制目标值通过监控软件录入，当湿度超出设定范围，湿度不足将自动启动加湿器，湿度过大，通过除湿实现环境空气交换。光照控制目标值通过监控软件录入，通过控制日光灯开灯数量的方法实现光照的调节。

石斛培养皿放置在对比测试箱中。其中传感器和执行器安装于箱壁，箱子中心安装托架，用于安放种苗培养皿。为了检测石斛生长环境参数，实验箱中应安装了温度、湿度和光照传感器，同时安装了可调的日光灯，日光灯满足箱内培养皿中的石斛光合作用所需的光照，并且设计的光照强度是模拟外面的光照强度变化，即中午光照强度最大，夜晚光照强度和微弱。根据石斛的生长特性，避免石斛被细菌侵蚀，需要对石斛生长的环境进行定期的杀菌，实验箱中应安装紫外线灯。

如图3所示，所述监控中心功服务器包括数据处理模块、数据存储模块，所述数据处理模块连接有数据存储模块、多接口通讯单元、WEB发布模块、自动管理模块、实时数据显示模块、趋势图分析模块，所述数据存储模块上连接有报警管理模块、人员管理模块、数据仓库模块，所述数据仓库模块连接有历史数据查询模块、海量数据分析模块。

监控中心按模块化设计，实现了数据的采集、存储、显示、分析、报警、发布、打印等功能。

多接口通讯单元，实现对网络通讯、总线通讯、ZIGBEE通讯等类型数据解析，转化为标准格式化数据。提供统一的标准接口，供各功能模块调用。实现对数据和指令的上传、下发。

实时数据显示模块已数据表、实际工况模拟图形式，直观显示当前采集到的数据和各设备的运行状态、阀门的开关状态等。

趋势图分析模块，针对种苗一个或多个参数点，以图形形式实现一定时间内的变化趋势，帮助掌握和分析，工况变化对种苗生长的影响。

自动控制管理模块实现对控制逻辑的编辑，定时控制设置、控制类型选择和手自动控制切换等。实现温湿度、光照的自动控制以及紫外线的控制，定时操作等不同控制方式。

数据存储模块和数据仓库模块实现了对采集数据、运行状态、系统操作LOG、报警类型和报警值的存储。可以设置不同的存储周期，数据仓库的选择可以满足大小系统对数据的存储要求。

报警管理模块划分检测值限定条件报警，通讯状态报警，非法登录报警，设置1-3级报警等级，不同的报警等级实现界面报警提示、语音提醒、声光报警等。

海量数据分析模块，可以按月、按季、按种苗生长周期，查询一组或多组生长过程参数，综合比较，获取最佳生长数据。指导生产人员不断应用生长数据，逐步达优。

本发明的工作原理为：

一、石斛生长环境参数采集

石斛培养皿放置在对比测试箱中的中心托架上，其中传感器和执行器安装于箱壁为了检测石斛生长环境参数，实验箱中安装了温度、湿度和光照传感器，同时安装了可调的日光灯，日光灯满足箱内培养皿中的石斛光合作用所需的光照，并且设计的光照强度是模拟外面的光照强度变化，即中午光照强度最大，夜晚光照强度和微弱。根据石斛的生长特性，避免石斛被细菌侵蚀，需要对石斛生长的环境进行定期的杀菌，实验箱中应安装紫外线灯。

二、石斛生长环境参数控制

石斛的生长环境参数进行自动控制，主要对温度控制、湿度控制和光照控制。其中被控对象包括冷风机、暖风机、除湿机、加湿机、日光灯和紫外线灯。具体控制过程如下：

温度控制目标值通过监控软件录入，当温度高，输入空调冷风，当温度低，输入空调热风。湿度控制目标值通过监控软件录入，当湿度超出设定范围，湿度不足将自动启动加湿器，湿度过大，通过除湿实现环境空气交换。光照控制目标值通过监控软件录入，通过控制日光灯开灯数量的方法实现光照的调节。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，包括：应用层、通讯层、传感层，其特征在于：所述应用层为监控中心功服务器，通讯层包括Wifi无线路由器、zigbee无线网关，传感层安装分布在对比试验箱内，传感层包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头，监控中心功服务器通过Wifi无线路由器连接到zigbee无线网关，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，其特征在于：所述对比试验箱内安装有环境自动控制系统，环境自动控制系统包括温度控制系统、湿度控制系统和光照控制系统，对比试验箱内安装有托架，托架上安装有石斛培养皿，对比试验箱上侧安装有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器，对比试验箱一侧安装有视频探头，温度传感器、湿度传感器、光照传感器、紫外线传感器、视频探头通过Wifi无线路由器或zigbee无线网关连接通讯监控中心功服务器。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，其特征在于：所述温度控制系统包括加热器、冷风机、暖风机，温度控制系统安装在托架下侧。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，其特征在于：所述湿度控制系统加湿器、除湿机，湿度控制系统安装在托架下侧。

5.根据权利要求2所述的一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，其特征在于：所述光照控制系统可调灯、紫外线灯，光照控制系统安装在石斛培养皿上侧。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的石斛育苗环境对比实验系统，其特征在于：所述监控中心功服务器包括数据处理模块、数据存储模块，所述数据处理模块连接有数据存储模块、多接口通讯单元、WEB发布模块、自动管理模块、实时数据显示模块、趋势图分析模块，所述数据存储模块上连接有报警管理模块、人员管理模块、数据仓库模块，所述数据仓库模块连接有历史数据查询模块、海量数据分析模块。