CN105786067A - 基于物联网的温室环境智慧调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于物联网的温室环境智慧调控方法。本发明手动控制，当管理员在线时，管理员查看温室环境参数并判断各项参数是否在设定的温室参数阈值内，并远程发出控制命令；所述查看温室环境参数包括查看实时参数表、查看温室参数趋势图；自动控制，当管理员离线时，系统自动判断温室环境参数是否在设定的温室参数阈值内，并发出控制命令。本发明克服了使用485总线以及CAN总线等有线方式带来的施工及日后维护的困难和使用无线模块传输数据在数据量很大时造成信号的混乱拥堵，建设成本过高等缺陷。本发明将有线与无线相结合的方法，同一温室内使用485总线将环境参数汇总送至1个ZigBee无线模块，不同温室间通过ZigBee无线模块将数据无线发送出去。

Description

基于物联网的温室环境智慧调控方法

技术领域

本发明涉及智能软件领域，特别涉及基于物联网的温室环境智慧调控方法。

背景技术

在本发明作出之前，目前市场上的智能温室在环境参数的传输上主要有两种方式，一种是使用485总线以及CAN总线等有线方式将数据直接传输到电脑上，此种方法需要大规模铺线，这样降低了整体成本但是会造成施工上及日后维护的困难。另一种方法是使用无线模块传输数据，但目前温室内数据的无线传输主要采用一个传感器配一个无线模块的方法，此种方法的数据是单独传输的，虽然省去了铺线的麻烦，在维护时也更加方便，但是在数据量很大时，不仅可能造成信号的混乱拥堵，而且由于无线模块的大量使用，会造成温室建设成本过高。

在现代化的智慧温室中，对于系统整体的稳定性的要求越来越高。而目前智能温室大多不具有多级保障措施，导致在通信故障等特殊状况时系统稳定性受到影响。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制基于物联网的温室环境智慧调控方法。

本发明的技术方案是：

基于物联网的温室环境智慧调控方法，其主要技术特征在于步骤如下：

(1)手动控制，当管理员在线时，管理员查看温室环境参数并判断各项参数是否在设定的温室参数阈值内，并远程发出控制命令；所述查看温室环境参数包括查看实时参数表、查看温室参数趋势图；

(2)自动控制，当管理员离线时，系统自动判断温室环境参数是否在设定的温室参数阈值内，并发出控制命令。

所述步骤(1)查看实时参数表和查看温室参数趋势图的参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度。

所述步骤(1)判断各项参数是否在设定的阈值内，并发出远程控制器件指令控制器件，所述器件包括风扇、加热板、水泵、LED灯和卷帘。

所述步骤(1)中远程发出控制命令包括管理员观察实时环境参数，环境参数正常则判断是否结束；如果不正常，管理员点击打开或关闭温室器件，ControlSeverlet响应指令并发送给网关，网关收到指令并下发到相应各个器件，判断是否结束。

本发明有如下一些优点：

本发明综合使用485总线以及CAN总线等有线方式和无线模块的优点，提出了有线与无线相结合的方法，同一温室内使用485总线将环境参数汇总送至1个ZigBee无线模块，不同温室间通过ZigBee无线模块将数据无线发送出去。这样，解决了远距离通信过程中大规模铺线的困难和大量使用无线模块带来的高昂成本。

对于多级保障措施，本发明提出三级自动反馈控制，其分为模块级、网关级和服务器级，三级自动反馈控制要求必须可以独立工作，互为保险，共同保证系统稳定性，提高容错率。

顶层的是服务器级自动反馈控制，在系统正常运作时只有服务器级的自动控制正常工作，模块级和网关级的自动控制处于睡眠状态。

中层的是网关级自动反馈控制，当服务器网络故障时，服务器自动控制失效，此时，网关级的自动控制激活并实现对温室的自动控制，而模块级仍处于睡眠状态，

底层的是模块级自动反馈控制，当485总线通信或ZigBee无线通信故障时，网关将无法传输数据，服务器级和网关级的自动反馈控制均失效，此时，模块级自动反馈控制被激活，模块接收温室环境数据后实时调控，数据即时更新不存储，以此实现对温室的自动控制。

本发明可广泛应用于温室高档花卉的培育。在改变专家系统的数据后可应用于其他作物种植。由于其可远程监测控制温湿度等各种环境参数，使用便捷，在移动设备上也可操作，不受距离地域影响，在现存温室系统内安装方便，并且，系统稳定性高，在网络出现故障时，温室仍能正常工作。国内与本作品中类似的技术未见报道，而且现有的产品成本高昂，所以本发明具有广阔的应用前景。

附图说明

图1——本发明流程示意图。

图2——本发明获取端口及管理员登录流程示意图。

图3——本发明中查看温室参数示意图。

图4——本发明远程控制流程示意图。

图5——本发明自动控制流程示意图。

具体实施方式

本发明的技术思路是：

基于物联网的智慧温室调控方法，主要用于智慧农业中。基于物联网主要体现在物联网的三层模型：感知层、网络层和应用层。

感知层由各种传感器、摄像头以及Zigbee通信等模块构成，其中传感器主要有二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器等感知终端。感知层相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，是身体最表层的器官，它是物联网识别物体、采集信息的来源。本系统中运用了很多传感器来感知温室的环境参数。

网络层主要由有线或者无线等通信系统组成，相当于人的神经中枢和大脑，是网络层和感知层的中转站，主要负责传递感知层获取的信息。本系统中运用ZigBee来接收传感器传输过来的数据，ZigBee再传输给网关。

应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用，包括数据分析处理平台和具体应用服务系统。本系统中，管理平台发出对温室实时环境参数的查询请求，网关便会回馈给管理平台数据。管理平台也可以发出控制命令给网关来控制温室中的各种器件的开关，从而改变温室环境参数。

下面具体说明本发明，如图1所示，本发明的流程如下：

步骤1)当管理员在线时，管理员查看温室环境参数并判断各项参数是否在设定的温室参数阈值内，并远程发出控制命令；所述查看温室环境参数包括查看实时参数表、查看温室参数趋势图；

步骤2)当管理员离线时，系统自动判断温室环境参数是否在设定的温室参数阈值内，并发出控制命令。

所述步骤1)和步骤2)中判断管理员是否在线，其具体实现过程如下：

首先，管理员的登录与网关和管理平台的通信有关。管理平台与感知层由于存在操作系统的差异性，不能直接通信，需要网关作为通信协议中转站。因此网关和管理平台是通过TCP/IP协议的套接字来实现通信，套接字需要知道双方通信的IP地址和端口号，本发明设置网关与管理平台的IP和端口号如表1所示。但由于网关的端口号未知。当管理平台准备好后，网关会发送一个OK指令给管理平台，管理平台接收到这个OK指令之后就存储了网关的端口号port，在之后的通信中，都利用port来进行通信。通过Socket来实现双方的通信，忽略了上层的异构性，从而简化了双方的通信过程。获取端口号流程图如图2所示。获得通信的端口号之后管理员并可以正常登录，若未登录，则管理员是离线状态。

表1网关与管理平台通信套接字对应关系

	IP地址	端口号
			网关	192.168.1.10	未知
管理平台	192.168.1.11	8899

所述步骤1)中查看温室实时参数，具体实施过程如下：

查看温室实时参数分为查看实时参数表和查看温室参数趋势图。当温室管理员查看温室环境参数时，需要结合实时参数表以及温室参数趋势图来判断温室环境参数的走向以及趋势，及早做出判断，手动控制温室中的相应器件。

(1)查看实时参数表

本发明设置了监听器DatebaseListener每隔5分钟向网关发出SEN查询请求；网关收到SEN后发送数据采集命令至感知层，感知层的传感器(温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照强度传感器等)采集数据，发送给网关，网关初步处理数据后通过Socket通信传输给管理平台；管理平台接收到数据，经过处理后存储到ghdata数据库的g_data数据表中；当管理平台中的环境感知模块需要显示动态趋势图时，向数据库查询，并显示折线图；监听器LineListener继续监听，每隔一个小时查询一次。

(2)查看温室参数趋势图

本发明设置了监听器LineListener每隔一个小时向网关发出SEN查询请求；网关收到SEN后发送数据采集命令至感知层，感知层的传感器(温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照强度传感器等)采集数据，发送给网关，网关初步处理数据后通过Socket通信传输给管理平台；管理平台接收到数据，经过处理后存储到ghdata数据库的line_data数据表中；当管理平台中的环境感知模块需要显示动态趋势图时，向数据库查询，并显示折线图；监听器LineListener继续监听，每隔一个小时查询一次。

查看温室参数流程图如图3所示。本发明不仅能查看温室环境的实时环境参数，还能参看温室环境的动态趋势图，管理员根据趋势图能够更好地预测温室环境变化的趋势，

所述步骤1)中远程控制，具体实施过程如下：

远程控制流程图如图4所示。管理员观察温室的实时参数或者动态趋势图，与正常参数作对比，若非正常，管理员通过远程控制模块，点击打开或者关闭温室器件(风扇、加热板、水泵、LED灯和卷帘等)，ControlSeverlet响应管理员的点击事件，并将对应的指令通过Socket通信发送给网关；网关收到控制指令后下发到温室中相应的器件上，使器件运转或者关闭。温室管理员能够足不出户地参看温室中的参数，不需要自己统计数据，更不需要自己测量就能查看到参数，并能够根据温室情况作出远程控制操作，进一步简化了现代农业的繁琐过程。

所述步骤2)中自动控制，具体实施过程如下：

在管理员离线的条件下，监听器DatabaseListener每5分钟会向网关提出查询指令，网关接受到指令后采集数据并反馈给管理平台，管理平台接收数据处理之后存储到g_data数据表中，智能控制模块查询g_data中的数据，并与数据库中的预先设定的上下限作比较。若非正常化，管理平台自动向网关发送打开或者关闭器件的指令，网关接收到指令并下发到对应的器件。智能控制做到了当管理员离线时也能自动观察温室环境参数，并作出相应的控制操作。智能控制流程图如图5所示。

Claims (4)

1.基于物联网的温室环境智慧调控方法，其特征在于步骤如下：

(1)手动控制，当管理员在线时，管理员查看温室环境参数并判断各项参数是否在设定的温室参数阈值内，并远程发出控制命令；所述查看温室环境参数包括查看实时参数表、查看温室参数趋势图；

(2)自动控制，当管理员离线时，系统自动判断温室环境参数是否在设定的温室参数阈值内，并发出控制命令。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的温室环境智慧调控方法，其特征在于步骤(1)查看实时参数表和查看温室参数趋势图的参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的温室环境智慧调控方法，其特征在于步骤(1)判断各项参数是否在设定的阈值内，并发出远程控制器件指令控制器件，所述器件包括风扇、加热板、水泵、LED灯和卷帘。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的温室环境智慧调控方法，其特征在于步骤(1)中远程发出控制命令包括管理员观察实时环境参数，环境参数正常则判断是否结束；如果不正常，管理员点击打开或关闭温室器件，ControlSeverlet响应指令并发送给网关，网关收到指令并下发到相应各个器件，判断是否结束。