CN107942880A - 一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法，其中系统包括至少一个本地主控装置、接口转换器、下位机、环境传感器和执行机构、云端服务平台、移动控制端和web控制端。采用上述结构后，通过在各种需要监测的区域设置相应的传感器，下位机将传感器监测到的数据信号通过接口转换器上传到本地主控装置，本地主控装置会定时把这些信息发送到云端，云端收到这些信息后会进行解析，然后同步云端数据库。用户可以在任何时间任何地点利用手机和计算机登录云端服务平台，即可查看实时监测数据、历史记录、增加/删除数据、远程操控现场设备，判断设备运行状态等。当手机和电脑端与云端连接失败的时候，我们可以通过操控本地主控端来监测数据信息，操控设备。

Description

一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域,具体涉及一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法。

背景技术

苗床育苗是在特定的环境和营养中培育幼苗的意思。原意是指在苗圃、温床或温室里培育幼苗，以备移植至土地里去栽种。也可指各种生物细小时经过人工保护直至能独立生存的这个阶段。在育苗过程中，需要对苗床的温度湿度以及育苗时间做到精准的控制才能培育出较为优质的幼苗。

随着物联网技术的发展，现有技术中苗床控制多采用物联网技术对苗床的育苗环境进行自动化控制。在物联网控制技术应用中，通常有两种方式来与设备交互，一种是本地主控端通过串口或者网络等方式连接到控制器，本地主控端通过发送命令可以对设备进行实时信息采集、处理、智能控制等。但是此方式有一个已知缺陷：非现场人员不能随时随地监测和控制设备；另一种方式是web控制端或者App控制端将请求发送到服务端，服务端与控制端进行通讯从而对设备进行监测和控制。这种方式解决了非现场人员不能随时随地监测和控制设备的问题，可以用手机和电脑对设备随时进行监测和操控，但是也存在一个缺陷：在有些情况下，由于网络故障或者服务端硬件设备故障等原因造成web控制端和手机控制端与云端服务通讯失败，从而使系统瘫痪，无法及时控制设备，由此可能会造成安全隐患和经济损失。

所以，基于上述情况，需要一种既可以用手机和电脑可以随时随地对设备进行监测和控制也可以在本地主控端对设备直接控制的装置及系统。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法，利用物联网技术，用手机和电脑可以随时随地对设备进行监测和控制，可以在本地主控端对苗床直接控制。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，包括至少一个本地主控装置、接口转换器、下位机、环境传感器和执行机构、云端服务平台、移动控制端和web控制端；

所述本地主控装置通过所述接口转换器与所述下位机进行通讯，用于接收并存储下位机采集的苗床状态数据，用于向所述下位机下发苗床控制指令；

所述下位机与所述环境传感器和执行机构电连接，用于接收并处理环境传感器采集的苗床状态信息，并上传至所述本地主控装置；用于根据所述本地主控装置下发的指令，控制执行机构动作；

所述本地主控装置通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于上传苗床状态数据；

所述移动控制端和web控制端通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于查看实时监测数据、历史记录，用于增加/删除数据，用于远程操控设备。

本发明的有益效果是：采用上述结构后，通过在各种需要监测的区域设置相应的传感器，下位机将传感器监测到的数据信号通过接口转换器上传到本地主控装置，本地主控装置会定时把这些信息发送到云端，云端收到这些信息后会进行解析，然后同步云端数据库。用户可以在任何时间任何地点利用手机和计算机登录云端服务平台，即可查看实时监测数据、历史记录、增加/删除数据、远程操控现场设备，判断设备运行状态等。当手机和电脑端与云端连接失败的时候，我们可以通过操控本地主控端来监测数据信息，操控设备。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进

进一步，所述所述本地主控装置包括：工业安卓显示屏、以及与所述工业安卓显示屏电连接的电源接口、数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；

所述工业安卓显示屏通过所述数据输入输出接口与所述接口转换器电连接，用于接收下位机采集的苗床状态数据或向所述下位机下发苗床控制指令；

所述工业安卓显示屏通过所述无线通讯接口或以太网通信接口与所述云端服务平台连接，用于上传苗床状态数据或接收移动控制端或web控制端下发的控制指令。

所述工业安卓显示屏包括苗床信息展示模块、育苗工艺配置模块、智能化模式配置模块、历史信息存储及查询模块和系统管理模块；

所述苗床信息展示模块，用于展示育苗时间、出苗日期、目标温度/湿度和实际温度/湿度；

所述育苗工艺配置模块，用于配置苗的出苗期，发根期，生长期，联苗期，温度范围和湿度范围；

所述智能化模式配置模块，用于选择育苗开始时间、苗床开膜时间、以及开膜频率和浇水频率；

所述历史信息存储及查询模块，用于存储并查询开关控制记录、最近温度变化曲线和湿度变化曲线；

所述系统管理模块，用于根据需要对苗床数量进行配置，对采集实时数据时间间隔进行配置；修改用户密码；

还包括指令解析和收发控制模块，用于监听数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；用于接收云端服务平台的控制指令；用于解析数据存入历史信息存储及查询模块；

还包括优先级管控模块，用于当本地主控装置、手机控制端、web控制端有操作指令时，暂停下位机采集苗床信息指令，优先执行操作指令，提高操作实时性。

采用上述进一步方案的有益效果是：

1、24小时在线实时监测，克服传统监测的费时费力，数据不连续和滞后性等缺陷。

2、远程监控。用户可随时随地利用计算机和手机登入云服务平台后，即可查看实时监测数据、历史记录、增加/删除数据、远程操控现场设备，判断设备运行状态等。

3、指令优先级管控，当本地主控端、手机端、web端有操作指令的时候，系统先会暂停采集苗床信息等指令，优先执行操作指令，提高操作实时性。

4、管理员可以对不同的用户设置不同的访问和操控权限，增加安全性。

当手机和电脑连接云服务失败时，可以通过操作本地主控装置来进行监测和设备控制，提高了系统的健壮性。。

进一步，所述云端服务平台包括用于与本地主控装置通信的第一通信模块、用于与手机控制端或Web控制端通信的第二通信模块、存储模块和Web模块；所述存储模块用于储存所述本地主控装置上传的苗床状态历史记录，所述Web模块用于实现Web后台服务与前端web页面展示苗床信息与开关控制的设计。

进一步，所述本地主控装置还包括用于联机调试的USB0接口、用于连接外部设备的USB1接口和用于扩展内部存储的Micro SD接口；所述USB0接口、USB1接口和Micro SD接口均与所述工业安卓显示屏电连接。

进一步，本地主控装置还包括AV-IN端口和耳机接口。

进一步，所述接口转换器为RS232转RS485接口转换器。

本发明基于上述系统实现的一种基于物联网技术的苗床自动化控制方法，包括以下步骤：

(1)当移动控制端/web控制端需要浏览苗床信息时，直接请求云端服务平台，云端服务平台返回相应数据展示到移动控制端/web控制端；

(2)当移动控制端/web控制端需要进行某项操作，移动控制端和web控制端发送相应的操作指令到云端服务平台，云端服务平台接收到指令后，解析重新封装成本地主控装置可识别的操作指令；工业安卓显示屏收到操作指令后进行解析，同步本地数据，然后把所述控制指令转化成下位机可识别的命令下发到下位机，然后下位机根据命令来执行相应的操作；

(3)工业安卓显示屏通过轮询方式定时向下位机发送指令采集苗床的状态信息；

(4)用户通过本地主控装置、web控制端、移动控制端浏览苗床状态信息，对苗床进行操作，实现了本地与云端控制一体化，如果云端服务器出现了故障，直接操作本地主控装置。

(5)管理员可以针对不同的用户配置不同的浏览、配置、操控权限，提高系统的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的本地主控装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的工业安卓显示屏结构示意图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统结构示意图；如图1所示，系统包括：至少一个本地主控装置、接口转换器、下位机、环境传感器和执行机构、云端服务平台、移动控制端和web控制端；

所述本地主控装置通过所述接口转换器与所述下位机进行通讯，用于接收并存储下位机采集的苗床状态数据，用于向所述下位机下发苗床控制指令；

所述接口转换器为RS232转RS485接口转换器；

所述下位机与所述环境传感器和执行机构电连接，用于接收并处理环境传感器采集的苗床状态信息，并上传至所述本地主控装置；用于根据所述本地主控装置下发的指令，控制执行机构动作；

所述本地主控装置通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于上传苗床状态数据；

所述移动控制端和web控制端通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于查看实时监测数据、历史记录，用于增加/删除数据，用于远程操控设备。

采用上述结构后，通过在各种需要监测的区域设置相应的传感器，下位机将传感器监测到的数据信号通过接口转换器上传到本地主控装置，本地主控装置会定时把这些信息发送到云端，云端收到这些信息后会进行解析，然后同步云端数据库。用户可以在任何时间任何地点利用手机和计算机登录云端服务平台，即可查看实时监测数据、历史记录、增加/删除数据、远程操控现场设备，判断设备运行状态等。当手机和电脑端与云端连接失败的时候，我们可以通过操控本地主控端来监测数据信息，操控设备。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进

进一步，所述所述本地主控装置，如图2所示，包括：工业安卓显示屏、以及与所述工业安卓显示屏电连接的电源接口、数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；

所述工业安卓显示屏通过所述数据输入输出接口与所述接口转换器电连接，用于接收下位机采集的苗床状态数据或向所述下位机下发苗床控制指令；

所述工业安卓显示屏通过所述无线通讯接口或以太网通信接口与所述云端服务平台连接，用于上传苗床状态数据或接收移动控制端或web控制端下发的控制指令。

所述工业安卓显示屏，如图3所示，包括苗床信息展示模块、育苗工艺配置模块、智能化模式配置模块、历史信息存储及查询模块、系统管理模块、指令解析和收发控制模块以及优先级管控模块；

所述苗床信息展示模块，用于展示育苗时间、出苗日期、目标温度/湿度和实际温度/湿度；

所述育苗工艺配置模块，用于配置苗的出苗期，发根期，生长期，联苗期，温度范围和湿度范围；

所述智能化模式配置模块，用于选择育苗开始时间、苗床开膜时间、以及开膜频率和浇水频率；

所述历史信息存储及查询模块，用于存储并查询开关控制记录、最近温度变化曲线和湿度变化曲线；

所述系统管理模块，用于根据需要对苗床数量进行配置，对采集实时数据时间间隔进行配置；修改用户密码；

所述指令解析和收发控制模块，用于监听数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；用于接收云端服务平台的控制指令；用于解析数据存入历史信息存储及查询模块；

所述优先级管控模块，用于当本地主控装置、手机控制端、web控制端有操作指令时，暂停下位机采集苗床信息指令，优先执行操作指令，提高操作实时性。

所述移动控制端与web控制端与所述工业安卓显示屏采用相同设置，同样包括苗床信息展示模块、育苗工艺配置模块、智能化模式配置模块、历史信息存储及查询模块、系统管理模块、指令解析和收发控制模块和优先级管控模块。

采用上述进一步方案的有益效果是：

1、24小时在线实时监测，克服传统监测的费时费力，数据不连续和滞后性等缺陷。

5、远程监控。用户可随时随地利用计算机和手机登入云服务平台后，即可查看实时监测数据、历史记录、增加/删除数据、远程操控现场设备，判断设备运行状态等。

6、指令优先级管控，当本地主控端、手机端、web端有操作指令的时候，系统先会暂停采集苗床信息等指令，优先执行操作指令，提高操作实时性。

7、管理员可以对不同的用户设置不同的访问和操控权限，增加安全性。

当手机和电脑连接云服务失败时，可以通过操作本地主控装置来进行监测和设备控制，提高了系统的健壮性。

所述云端服务平台包括用于与本地主控装置通信的第一通信模块、用于与手机控制端或Web控制端通信的第二通信模块、存储模块和Web模块；所述存储模块用于储存所述本地主控装置上传的苗床状态历史记录，所述Web模块用于实现Web后台服务与前端web页面展示苗床信息与开关控制的设计。

所述本地主控装置还包括用于联机调试的USB0接口、用于连接外部设备的USB1接口和用于扩展内部存储的Micro SD接口；所述USB0接口、USB1接口和Micro SD接口均与所述工业安卓显示屏电连接。

进一步，本地主控装置还包括AV-IN端口和耳机接口。

本发明基于上述系统实现的一种基于物联网技术的苗床自动化控制方法，包括以下步骤：

(1)当移动控制端/web控制端需要浏览苗床信息时，直接请求云端服务平台，云端服务平台返回相应数据展示到移动控制端/web控制端；

(2)当移动控制端/web控制端需要进行某项操作，如给一个苗床加热，移动控制端和web控制端发送相应的操作指令到云端服务平台，云端服务平台接收到指令后，解析重新封装成本地主控装置可识别的操作指令，如①所示：

①{“CMDType”:”HotControl”,“userId”:”1000”,”seedNo”:”1”,

”seedName”:”西红柿苗”,”ControlStatus”:”00”,”greenhouseName”:”温室一”}

工业安卓显示屏收到操作指令后进行解析，同步本地数据，然后把所述控制指令转化成下位机可识别的命令，如②所示的16进制命令，下发到下位机，然后下位机根据命令来执行相应的操作；

②AA55010A030200

(3)工业安卓显示屏通过轮询方式定时向下位机发送指令采集苗床的状态信息；用户也可以直接在工业安卓显示屏上对苗床进行操作。为了保持本地主控装置与云端服务平台数据的同步，本地主控装置会定时向云端服务平台发送同步数据，云端服务平台接收到同步数据后进行解析，然后同步云端服务平台的数据库。

(4)用户通过本地主控装置、web控制端、移动控制端浏览苗床状态信息，对苗床进行加热、浇水等操作，实现了本地与云端控制一体化，如果云端服务器出现了故障，直接操作本地主控装置。

(5)管理员可以针对不同的用户配置不同的浏览、配置、操控权限，提高系统的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，包括至少一个本地主控装置、接口转换器、下位机、环境传感器和执行机构、云端服务平台、移动控制端和web控制端；

所述本地主控装置通过所述接口转换器与所述下位机进行通讯，用于接收并存储下位机采集的苗床状态数据，用于向所述下位机下发苗床控制指令；

所述下位机与所述环境传感器和执行机构电连接，用于接收并处理环境传感器采集的苗床状态信息，并上传至所述本地主控装置；用于根据所述本地主控装置下发的指令，控制执行机构动作；

所述本地主控装置通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于上传苗床状态数据；

所述云端服务平台，用于实现移动控制端和web控制端与本地主控装置之间的控制指令的解析与传递，同时用于存储苗床状态实时信息和历史信息，

所述移动控制端和web控制端通过有线或无线通信方式云端服务平台进行通讯，用于查看实时监测数据、历史记录，用于增加/删除数据，用于远程操控设备。

2.根据权利要求1所述一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述本地主控装置包括：工业安卓显示屏、以及与所述工业安卓显示屏电连接的电源接口、数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；

所述工业安卓显示屏通过所述数据输入输出接口与所述接口转换器电连接，用于接收下位机采集的苗床状态数据或向所述下位机下发苗床控制指令；

所述工业安卓显示屏通过所述无线通讯接口或以太网通信接口与所述云端服务平台连接，用于上传苗床状态数据或接收移动控制端或web控制端下发的控制指令。

3.根据权利要求2所述一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述工业安卓显示屏包括苗床信息展示模块、育苗工艺配置模块、智能化模式配置模块、历史信息存储及查询模块和系统管理模块；

所述苗床信息展示模块，用于展示育苗时间、出苗日期、目标温度/湿度和实际温度/湿度；

所述育苗工艺配置模块，用于配置苗的出苗期，发根期，生长期，联苗期，温度范围和湿度范围；

所述智能化模式配置模块，用于选择育苗开始时间、苗床开膜时间、以及开膜频率和浇水频率；

所述历史信息存储及查询模块，用于存储并查询开关控制记录、最近温度变化曲线和湿度变化曲线；

所述系统管理模块，用于根据需要对苗床数量进行配置，对采集实时数据时间间隔进行配置；修改用户密码。

4.根据权利要求3所述基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述工业安卓显示屏还包括指令解析和收发控制模块，用于监听数据输入输出接口、无线通讯接口、以太网通信接口；用于接收云端服务平台的控制指令；用于解析数据存入历史信息存储及查询模块。

5.根据权利要求4所述基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述工业安卓显示屏还包括优先级管控模块，用于当本地主控装置、手机控制端、web控制端有操作指令时，暂停下位机采集苗床信息指令，优先执行操作指令，提高操作实时性。

6.根据权利要求5所述基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述云端服务平台包括用于与本地主控装置通信的第一通信模块、用于与手机控制端或Web控制端通信的第二通信模块、存储模块和Web模块；所述存储模块用于储存所述本地主控装置上传的苗床状态历史记录，所述Web模块用于实现Web后台服务与前端web页面展示苗床信息与开关控制的设计。

7.根据权利要求2所述一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述本地主控装置还包括用于联机调试的USB0接口、用于连接外部设备的USB1接口和用于扩展内部存储的Micro SD接口；所述USB0接口、USB1接口和Micro SD接口均与所述工业安卓显示屏电连接。

8.根据权利要求5所述一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述本地主控装置还包括AV-IN端口和耳机接口。

9.根据权利要求1或2所述一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统，其特征在于，所述接口转换器为RS232转RS485接口转换器。

10.一种基于物联网技术的苗床自动化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)当移动控制端/web控制端需要浏览苗床信息时，直接请求云端服务平台，云端服务平台返回相应数据展示到移动控制端/web控制端；

(2)当移动控制端/web控制端需要进行某项操作，移动控制端和web控制端发送相应的操作指令到云端服务平台，云端服务平台接收到指令后，解析重新封装成本地主控装置可识别的操作指令；工业安卓显示屏收到操作指令后进行解析，同步本地数据，然后把所述控制指令转化成下位机可识别的命令下发到下位机，然后下位机根据命令来执行相应的操作；

(3)工业安卓显示屏通过轮询方式定时向下位机发送指令采集苗床的状态信息；

(4)用户通过本地主控装置、web控制端、移动控制端浏览苗床状态信息，对苗床进行操作，实现了本地与云端控制一体化，如果云端服务器出现了故障，直接操作本地主控装置。

(5)管理员可以针对不同的用户配置不同的浏览、配置、操控权限，提高系统的安全性。