CN106527550A - 一种设施草莓栽培的环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设施草莓栽培的环境监控系统，包括监控中心、GPRS通信模块和多个设施草莓环境参数采集与控制节点，草莓栽培的各设施大棚内设置有提供环境监控服务的设施草莓环境参数采集与控制节点，所述设施草莓环境参数采集与控制节点通过GPRS通信模块将监控数据传输给监控中心，所述监控中心根据监控数据向设施草莓环境参数采集与控制节点发送控制指令。本发明提供的设施草莓栽培的环境监控系统，采用节点设施概念并应用GPRS通信技术直接将环境数据发送至Web端，避免了繁琐的布线问题，并采用现场控制与远程Web控制相结合的控制系统，提高了系统的可靠性和稳定性。

Description

一种设施草莓栽培的环境监控系统

技术领域

本发明属于农业种植设施环境监控技术领域，更具体的涉及一种设施草莓栽培的环境监控系统。

背景技术

在设施条件下，通过高效、合理的环境调控与环境设施管理可大大提高草莓的产量和质量。草莓在成长过程中受影响的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及C0₂浓度是作物实现高产、优质的关键。但在温室大棚内对各种参数的测量需要大量布线，对耕作造成了很大的不便；另外大棚内高温高湿的环境对控制系统的可靠性控制要求很高，常用的系统难以满足要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种设施草莓栽培的环境监控系统，实现设施草莓环境信息实时在线监测，准确地采集大棚环境信息的同时将环境信息直接通过GPRS发送至监控中心。

本发明提供一种设施草莓栽培的环境监控系统，包括监控中心、GPRS通信模块和多个设施草莓环境参数采集与控制节点，草莓栽培的各设施大棚内设置有提供环境监控服务的设施草莓环境参数采集与控制节点，所述设施草莓环境参数采集与控制节点通过GPRS通信模块将监控数据传输给监控中心，所述监控中心根据监控数据向设施草莓环境参数采集与控制节点发送控制指令。

优选地，所述设施草莓环境参数采集与控制节点包括有控制采集模块、数据采集单元、设备驱动模块和显示模块；

所述控制采集模块通过串口转换MAX485芯片建立与GPRS通信模块的数据连接，所述控制采集模块与设备驱动模块、显示模块连接，所述数据采集单元包括有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器，所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器均与控制采集模块连接；所述控制采集模块用于接收温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器采集到的环境数据，一方面将采集到的环境数据传输给显示模块，再一方面所述控制采集模块对采集到的环境数据进行处理比较后输出指令至设备驱动模块，所述设备驱动模块根据控制采集模块输出的指令驱动各大棚环境调节设备的开启与闭合；所述显示模块用于对数据采集单元的各传感器采集到的环境数据进行显示。

优选地，所述控制采集模块为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种设施草莓栽培的环境监控系统，采用节点设施概念并应用GPRS通信技术直接将环境数据发送至Web端，避免了繁琐的布线问题，并采用现场控制与远程Web控制相结合的控制系统，提高了系统的可靠性和稳定性。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明设施草莓栽培的环境监控系统架构示意图；

图2为本发明监控节点结构框图；

图3为本发明设施草莓栽培的环境监控系统程序流程图。

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。

参照图1、图2，本发明实施例提供了一种设施草莓栽培的环境监控系统，该监控系统架构如图1所示，具体包括监控中心3、GPRS通信模块2和多个设施草莓环境参数采集与控制节点1，草莓栽培的各设施大棚内设置有提供环境监控服务的设施草莓环境参数采集与控制节点1，该设施草莓环境参数采集与控制节点1可用于采集设施草莓种植大棚环境信息(如：温度、湿度、光照等)，并可实现对大棚内设施的实时控制。在本发明实施例中，GPRS通信模块2采用H7118C GPRS DTU，用于接收设施草莓环境参数采集与控制节点1发送的信息，并将接收到的信息传输至监控中心3；设施草莓环境参数采集与控制节点1通过GPRS通信模块2将监控数据传输给监控中心3，监控中心3根据监控数据向设施草莓环境参数采集与控制节点1发送控制指令，监控中心3配置有服务器Web端。

如图2所示，设施草莓环境参数采集与控制节点1包括有控制采集模块10、数据采集单元、设备驱动模块12和显示模块11；

控制采集模块10通过串口转换(MAX485)9芯片建立与GPRS通信模块2的数据连接，MAX485串口转换芯片是RS-485通信的低功率收发器.最大传输速率可达2.5Mb/s，双线半双工方式。控制采集模块10与设备驱动模块12、显示模块11连接，数据采集单元包括有温度传感器4、湿度传感器5、光照传感器6、CO₂传感器7、土壤水分传感器8，温度传感器4、湿度传感器5、光照传感器6、CO₂传感器7、土壤水分传感器8均与控制采集模块10连接；控制采集模块10用于接收温度传感器4、湿度传感器5、光照传感器6、CO₂传感器7、土壤水分传感器8采集到的环境数据，一方面将采集到的环境数据传输给显示模块11，再一方面控制采集模块10对采集到的环境数据进行处理比较后输出指令至设备驱动模块12，设备驱动模块12根据控制采集模块10输出的指令驱动各大棚环境调节设备13的开启与闭合；显示模块11用于对数据采集单元的各传感器(温湿度、CO2浓度等传感器)采集到的环境数据进行显示，具体的，可应用LED显示器。在本发明实施例中，设备驱动模块12采用了MOC3041芯片，该芯片既有光电耦合，能进行强电与弱电隔离，同时具有触发晶闸管的功能，从而便于对各大棚环境调节设备(如卷帘输出、补光输出、加湿输出、排气通风输出、预警输出、灌溉阀输出)的开启闭合操作。

本发明实施例的设施草莓栽培的环境监控系统，每个设施大棚建立监控节点，采用免布线的设计方式，实现设施草莓环境信息实时在线监测，准确地采集大棚环境信息的同时将环境信息直接通过GPRS发送至监控中心。大棚监控节点加入控制模块，植入逻辑控制程序，可以独立完成棚内设施的控制、异常环境信息的预警等功能。

在本发明实施例中，控制采集模块10为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核，控制性能良好、操作简单方便，并内置128K的闪存。控制采集模块10主要完成对各传感器检测得到的参数信号的处理比较，并对设备驱动模块12发出指令。

本发明实施例提供的设施草莓栽培的环境监控系统，采用远程Web端监控与现场控制相结合的方式，实现每个设施大棚自主控制的同时又通过远程Web端实现了多个大棚的集中监控。每个大棚建立一个监控节点，并与环境传感器(湿度、湿度、光照等)相连实现环境数据的采集，并可通过隔离式继电器控制大棚内各个设施的启停。大棚与大棚之间的监控节点独立运行，互不干扰，每个大棚可以根据草莓种类或季节等因素，独立配置阈值参数，实现不同草莓品种、季节等差异化的精量化环境控制。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1)本发明可以同时监控设施草莓种植大棚所需要的多个环境参数，并能随时增减，可以同时满足多个设施大棚草莓种植需求；

2)采用B/S模式实现远程监控，客户端免维护，任何接入网络的电脑以及手机等移动网络智能终端都可随时查询草莓生长环境状况并对现场设施进行远程控制；

3)当用户设定好传感器参数范围后开启自动控制。系统可以自行检测数据并及时反馈给后台采集配置程序进而控制执行电路自动处理；

4)采用GPRS无线通信技术进行数据传输与控制，避免了传统数据传输方式带来的电缆施工，大大降低了施工的难度和系统安装成本；系统既可连续安装又可离散安装。

本发明监控系统的主程序执行流程如图3所示。其主要功能如下所示。

参数配置。即后台采集配置模块，配置系统所需参数，包括大棚区域、大棚号、数据库配置、短信报警配置、通讯端口配置以及传感器参数配置。大棚区域用于划分大棚所在区域；大棚号为区域内每个大棚编号；数据库配置用于保存连接数据库所用的信息；预警配置用于保存预警所需的信息，如电话号码和发送信息的端口等；通讯端口配置用于保存与各个大棚通讯采集数据所需的端口信息；传感器参数配置则用于保存采集数据所需的传感器信息，如温湿度、光照度等；

Web控制。Web程序和采集控制程序之间采用Socket通讯方式。由Web发布平台远程发送控制指令给后台采集配置程序,后台采集配置程序接收到正确指令之后控制执行电路完成相应指令,并返回给Web发布平台说明指令完成情况；

数据采集。为每个区域建立一个线程。区域线程循环采集本区域内所有的大棚传感器数据。如果在循环采集数据时接收到Web发送的控制指令，则暂停数据采集，优先处理Web控制指令，处理完Web控制指令后继续数据采集。将采集到的数据保存到相应的数据库表中。并实时刷新数据.以便于Web程序查看数据；

设施控制。采集到的数据进行分析、处理与对比，当设定好参数范围之后启用自动控制功能，完成相应的控制动作，如启动卷帘机、加湿器等。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种设施草莓栽培的环境监控系统，其特征在于，包括监控中心、GPRS通信模块和多个设施草莓环境参数采集与控制节点，草莓栽培的各设施大棚内设置有提供环境监控服务的设施草莓环境参数采集与控制节点，所述设施草莓环境参数采集与控制节点通过GPRS通信模块将监控数据传输给监控中心，所述监控中心根据监控数据向设施草莓环境参数采集与控制节点发送控制指令。

2.如权利要求1所述的一种设施草莓栽培的环境监控系统，其特征在于，所述设施草莓环境参数采集与控制节点包括有控制采集模块、数据采集单元、设备驱动模块和显示模块；

所述控制采集模块通过串口转换MAX485芯片建立与GPRS通信模块的数据连接，所述控制采集模块与设备驱动模块、显示模块连接，所述数据采集单元包括有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器，所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器均与控制采集模块连接；所述控制采集模块用于接收温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO₂传感器、土壤水分传感器采集到的环境数据，一方面将采集到的环境数据传输给显示模块，再一方面所述控制采集模块对采集到的环境数据进行处理比较后输出指令至设备驱动模块，所述设备驱动模块根据控制采集模块输出的指令驱动各大棚环境调节设备的开启与闭合；所述显示模块用于对数据采集单元的各传感器采集到的环境数据进行显示。

3.如权利要求1或2所述的一种设施草莓栽培的环境监控系统，其特征在于，所述控制采集模块为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。