CN105652930A - 一种环境控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种环境控制系统包括数据采集装置、传输装置、服务器装置，其中：数据采集装置，用于实时采集并发送生物生长过程中的环境参数；传输装置，用于获取数据采集装置发送的环境参数，并通过预设网络发送环境参数；服务器装置，用于获取传输装置发送的环境参数，并在环境参数不符合预设要求时，输出包括有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息。由此，工作人员可以根据提示信息对环境变量进行控制，以使得环境参数符合预设要求，利于生物生长。无需人工介入，不仅大大降低了人工成本，且避免了由于工作人员的原因造成对生物所需环境的误判，从而保证了生物的顺利生长，有利于物联网化的智慧生物培养业。

Description

一种环境控制系统

技术领域

本发明涉及生物状态分析技术领域，更具体地说，涉及一种环境控制系统。

背景技术

无论是工业还是日常生活中，植物都发挥着不可代替的作用，而为了更好的培育植物，需要确定出利于植物生长的环境。

因此，在培育植物时，需要依据其对环境的实际需要实时调节其所处的环境。现有技术中，通常是由工作人员根据其植物培育经验控制植物所处的环境，但是，这种方式不仅人工成本较高，还可能因为工作人员的培育经验不足等原因造成对植物所需环境的误判，进而对环境的控制出现失误，导致植物无法正常生长。

综上所述，现有技术中用于对植物生长过程中进行控制的方法存在人工成本较高，且容易出现误判的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境控制系统，以解决现有技术用于对植物生长过程中进行控制的方法存在的人工成本较高，且容易出现误判的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环境控制系统，包括数据采集装置、传输装置、服务器装置，其中：

所述数据采集装置，用于实时采集并发送生物生长过程中的环境参数；

所述传输装置，用于获取所述数据采集装置发送的环境参数，并通过预设网络发送所述环境参数；

所述服务器装置，用于获取所述传输装置发送的环境参数，并在所述环境参数不符合预设要求时，输出包括有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息。

优选的，所述数据采集装置包括光照度传感器、土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器及单片机，其中：

所述光照度传感器，用于对生物生长过程中的光照进行实时感应，得到光照电信号；

所述土壤温湿度传感器，用于对生物生长过程中的土壤的温湿度进行实时感应，得到土壤温湿度电信号；

所述空气温湿度传感器，用于对生物生长过程中的空气的温湿度进行实时感应，得到空气温湿度电信号；

所述单片机，用于将所述光照电信号转换成光照度，将所述土壤温湿度电信号转换成土壤温湿度，将所述空气温湿度电信号转换成空气温湿度，并将包括有所述光照度、所述土壤温湿度及所述空气温湿度的环境参数发送至所述传输装置。

优选的，所述服务器装置包括绘图模块，所述绘图模块用于以时间为横轴，分别以所述光照度、土壤温湿度及空气温湿度为纵轴，绘制对应的光照度曲线、土壤温湿度曲线及空气温湿度曲线，并显示。

优选的，所述数据采集装置具体为空心的感知杆，其中，所述土壤温湿度传感器位于所述感知杆的底部，所述空气温湿度传感器及光照度传感器位于所述感知杆的顶部，所述单片机位于所述感知杆的内部。

优选的，所述传输装置包括ZigBee模块及GPRS模块，其中；

所述ZigBee模块，用于获取有所述数据采集装置发送的环境参数，并发送所述环境参数；

所述GPRS模块，用于获取所述ZigBee模块发送的环境参数，并将所述环境参数发送至所述服务器装置。

优选的，还包括报警装置，所述报警装置用于在所述环境参数不符合预设要求时，发出报警信号。

优选的，所述报警装置具体为警鸣报警器或者报警灯。

优选的，还包括语音播放装置，所述语音播放装置用于获取所述传输装置发送的环境参数，并对所述环境参数进行语音播报。

本发明提供的一种环境控制系统，数据采集装置实时采集到生物生长过程中的环境参数后，由传输装置将环境参数通过预设网络发送至服务器装置，服务器装置在环境参数不符合预设要求时，输出包含有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息，由此，工作人员可以根据提示信息对环境变量进行控制，以使得环境参数符合预设要求，利于生物生长。无需人工介入，不仅大大降低了人工成本，且避免了由于工作人员的原因造成对生物所需环境的误判，从而保证了生物的顺利生长，有利于物联网化的智慧生物培养业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种环境控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种环境控制系统中数据采集装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种环境控制系统，可以包括数据采集装置1、传输装置2、服务器装置3，其中：

数据采集装置1，用于实时采集并发送生物生长过程中的环境参数；

传输装置2，用于获取数据采集装置1发送的环境参数，并通过预设网络发送环境参数；

服务器装置3，用于获取传输装置2发送的环境参数，并在环境参数不符合预设要求时，输出包括有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息。

其中，生物可以是植物，也可以是动物，具体可以根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。对应的，对于不同的生物，采集环境参数的对象可能是不同的，如生物是植物时，采集环境参数的对象可以是土壤、光照等，而生物是动物时，采集环境参数的对象可以是空气、光照等，总之，采集环境参数的对象为对生物的生长过程存在一定影响的物质因素。

需要说明的是，预设要求是由工作人员根据生物实际需要的环境进行确认的，如可以是符合生物生长要求的环境参数的取值范围，如果环境参数在该取值范围内，则说明环境参数符合预设要求，此时，可将环境参数及其采集时刻进行存储，以供后期分析或者查询；如果环境参数不在该取值范围内，则说明环境参数不符合预设要求，此时，需要输出提示信息，提示信息中包含有为了将环境参数修正至取值范围内所需进行的控制该环境参数对应的环境变量的操作。如环境参数为光照度，环境变量即为光照度的大小，当环境参数不符合预设要求，可通过改变光照度的大小，即遮光或者补光来使光照度达到预设要求。其中，提示信息可以由一显示器进行显示，也可以直接发送至预先设定的终端，当然也可以根据实际需要进行其他设置，均在本发明的保护范围内。

数据采集装置实时采集到生物生长过程中的环境参数后，由传输装置将环境参数通过预设网络发送至服务器装置，服务器装置在环境参数不符合预设要求时，输出包含有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息，由此，工作人员可以根据提示信息对环境变量进行控制，以使得环境参数符合预设要求，利于生物生长。无需人工介入，不仅大大降低了人工成本，且避免了由于工作人员的原因造成对生物所需环境的误判，从而保证了生物的顺利生长，有利于物联网化的智慧生物培养业。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，如图2所示，数据采集装置可以包括光照度传感器11、土壤温湿度传感器12、空气温湿度传感器13及单片机14，其中：

光照度传感器11，用于对生物生长过程中的光照进行实时感应，得到光照电信号；

土壤温湿度传感器12，用于对生物生长过程中的土壤的温湿度进行实时感应，得到土壤温湿度电信号；

空气温湿度传感器13，用于对生物生长过程中的空气的温湿度进行实时感应，得到空气温湿度电信号；

单片机14，用于将光照电信号转换成光照度，将土壤温湿度电信号转换成土壤温湿度，将空气温湿度电信号转换成空气温湿度，并将包括有光照度、土壤温湿度及空气温湿度的环境参数发送至传输装置。

各个传感器通过模数转换口与单片机相连，通过模数转换口将采集到的模拟信号(即各传感器感应得到的电信号)转换成对应的数字信号(电压或电流)，由单片机通过轮询算法不断读取模数转换口的数字信号，并通过转换公式(不同的传感器对应的转换公式不同，在此不再赘述)将数字信号转换为模拟信号进行存储并作为环境参数发送至传输装置。

对应于上述环境参数，服务器装置对其进行分析时，可以通过设置不同生物的不同预设要求来达到预警和控制，对应于同一生物的不同生长时期，可以通过改变预设要求来适应生物在不同生长时期对于环境的要求。如西瓜是一种喜高温干燥的植物，其适宜的生长温度，即预设要求应控制在25度至30度，湿度，也即预设要求应低于50％；随着其生长，温湿度要求会有所变化，此时需改变温湿度阈值(即预设要求)保证其生长状况，减少病害。此外，本发明中通过光照度传感器实时模拟生物的采光量，通过以时间为横轴、以光照度为纵轴的函数模拟光照度曲线，通过求解积分的方式求取一定时间段内的光照度，以判断该短时间内的总光照度与预设要求的关系，并采取少光补灯、强光遮阴的方式控制不同植生物的采光量在其最合适的区间中。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，服务器装置可以包括绘图模块，绘图模块用于以时间为横轴，分别以光照度、土壤温湿度及空气温湿度为纵轴，绘制对应的光照度曲线、土壤温湿度曲线及空气温湿度曲线，并显示。

通过将时间为横轴，以上述环境参数为纵轴绘制曲线，并显示，能够使得工作人员能够通过这些环境参数的曲线直观的获取到不同环境参数的变化规律，进而实现对生物生长环境的控制。

需要说明的是，数据采集装置可以通过嵌入式系统来实现，该嵌入式系统包括光照度传感器、土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器及单片机等组成部分。其中，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分，其是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统硬件主要包含嵌入式处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。在嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了嵌入式核心控制模块。其中，操作系统和应用程序都可以固化在存储器中。总之，嵌入式系统具有以下优点：(1)可裁剪性，支持开放性和伸缩性的体系结构；(2)强实时性，实时性比较强，具有很强的反馈能力，可用于各种控制设备中；(3)统一的接口，嵌入式系统提供设备同一的驱动接口；(4)强稳定性，弱交互性，嵌入式系统一旦开始运行就不需要工作人员过多的干预，这也变相的要求系统具有良好的稳定性和鲁棒性，嵌入式系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统的调用命令向用户程序提供服务；(5)生命周期长，嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。对应的，本发明实施例提供的一种环境控制系统中的数据采集装置也具有以上特点。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，数据采集装置具体可以为空心的感知杆，此时，可以将传感器及上述嵌入式系统以箱盒封装后固定于感知杆上，其中，土壤温湿度传感器位于感知杆的底部，空气温湿度传感器及光照度传感器位于感知杆的顶部，单片机位于感知杆的内部。由此，在使用时，只需将感知杆直接插入土壤中，土壤温湿度传感器即可充分接触土壤，空气温湿度传感器及光照度传感器可充分接触空气和阳光，有利于采集到较准确的数据，而将单片机设置于感知杆的内部，可以将单片机保护起来，一定程度上避免其受到其他物质的影响造成损坏等。且感知杆可移动性强，而ZigBee模块传输距离远，因此本发明实施例提供的一种环境控制系统具有一定的便携性和自组织能力，可在大棚或空旷田地灵活使用。

当然，对于数据采集装置的具体设定还可以根据实际需要进行其他设置，均在本发明的保护范围之内，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，传输装置可以包括ZigBee模块及GPRS模块，其中；

ZigBee模块，用于获取有数据采集装置发送的环境参数，并发送环境参数；

GPRS模块，用于获取ZigBee模块发送的环境参数，并将环境参数发送至服务器装置。

需要说明的是，预设网络可以根据实际需要进行确定，本发明实施例中优选使用了ZigBee网络及GPRS(或者3G/4G)网络。其中，与ZigBee网络对应的ZigBee协议是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。ZigBee网络的数据传输速率适应用于传感和控制领域，其在可靠性方面具有很多保证，如在物理层上采用扩频技术，而应用层有应答重传功能等；另外，其能耗很低，在不需要通信时，可以进入很低功耗的休眠状态，此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一，因此可以达到很高的节能效果。对应的，本发明实施例提供的一种环境控制系统也具有对应的优点。

具体来说，本申请中可以由数据采集装置将采集到的环境参数包装成帧，通过延时程序固定数据发送频率，按照该固定数据发送频率将环境参数发送至ZigBee模块，ZigBee模块开启透传模式，将环境参数通过ZigBee中继节点传输给GPRS模块，最后由GPRS模块将环境参数发送给服务器装置供分析处理。ZigBee模块的数量可以为一个或者多个，可以根据实际需要进行设定，在此不再赘述；当其数量为多个时，多个ZigBee模块可以通过同一个ZigBee中继节点将数据传输至GPRS模块。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，还可以包括报警装置，报警装置用于在环境参数不符合预设要求时，发出报警信号。

由此，在环境参数不符合预设要求时，报警装置发出报警信号，以达到工作人员能够及时获知环境参数不符合预设要求这一信息，进而及时对生物所处环境进行控制，保证生物的正常生长。

具体来说，报警装置可以为警鸣报警器或者报警灯，也可以同时包括警鸣报警器和报警灯。当然，还可以根据实际需要进行其他设置，均在本发明的保护范围之内。当报警装置为警鸣报警器，环境参数不符合预设要求时，警鸣报警器可以开始发出警鸣声，直至工作人员发出控制信号控制其停止发出警鸣声为止，也可以每隔一定时间则发出一定市场的警鸣声，直至工作人员发出控制信号控制其停止发出警鸣声为止，当然也可以根据实际需要进行其他设定，均在本发明的保护范围之内。当报警装置为报警灯，环境参数不符合预设要求时，报警灯可以开始持续发亮，直至工作人员发出控制信号控制器停止发亮为止，也可以以一定时间间隔进行闪烁发光，直至工作人员发出控制信号控制器停止发亮为止，当然，也可以根据实际需要进行设定，均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供的一种环境控制系统中，还可以包括语音播放装置，语音播放装置用于获取传输装置发送的环境参数，并对环境参数进行语音播报。

由此，无需工作人员自行查看，语音播放装置即会将环境参数播报出来，便于工作人员对环境参数的获取。

本发明实施例提供的一种环境控制系统，实现了基于ZigBee网络的实时生物生长环境监测，不仅记录了生物的生长环境，还可以根据不同生物环境参数不同，实现对生物环境的实时调节，除了通过设置土壤温湿度、空气温湿度的阈值外，还可以通过对光照度的后台处理进行补光及遮阴等操作，以根据不同批次的生物光照度和最终生物生长效果，不断逼近最佳光照度区间。从而保证了生物的顺利生长。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种环境控制系统，其特征在于，包括数据采集装置、传输装置、服务器装置，其中：

所述数据采集装置，用于实时采集并发送生物生长过程中的环境参数；

所述传输装置，用于获取所述数据采集装置发送的环境参数，并通过预设网络发送所述环境参数；

所述服务器装置，用于获取所述传输装置发送的环境参数，并在所述环境参数不符合预设要求时，输出包括有控制环境参数对应的环境变量的操作的提示信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置包括光照度传感器、土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器及单片机，其中：

所述光照度传感器，用于对生物生长过程中的光照进行实时感应，得到光照电信号；

所述土壤温湿度传感器，用于对生物生长过程中的土壤的温湿度进行实时感应，得到土壤温湿度电信号；

所述空气温湿度传感器，用于对生物生长过程中的空气的温湿度进行实时感应，得到空气温湿度电信号；

所述单片机，用于将所述光照电信号转换成光照度，将所述土壤温湿度电信号转换成土壤温湿度，将所述空气温湿度电信号转换成空气温湿度，并将包括有所述光照度、所述土壤温湿度及所述空气温湿度的环境参数发送至所述传输装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述服务器装置包括绘图模块，所述绘图模块用于以时间为横轴，分别以所述光照度、土壤温湿度及空气温湿度为纵轴，绘制对应的光照度曲线、土壤温湿度曲线及空气温湿度曲线，并显示。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置具体为空心的感知杆，其中，所述土壤温湿度传感器位于所述感知杆的底部，所述空气温湿度传感器及光照度传感器位于所述感知杆的顶部，所述单片机位于所述感知杆的内部。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输装置包括ZigBee模块及GPRS模块，其中；

所述ZigBee模块，用于获取有所述数据采集装置发送的环境参数，并发送所述环境参数；

所述GPRS模块，用于获取所述ZigBee模块发送的环境参数，并将所述环境参数发送至所述服务器装置。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置用于在所述环境参数不符合预设要求时，发出报警信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述报警装置具体为警鸣报警器或者报警灯。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括语音播放装置，所述语音播放装置用于获取所述传输装置发送的环境参数，并对所述环境参数进行语音播报。