CN108812244A - 一种用于基于物联网的园林系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器，传感器安装在园林的植物上或土壤中。并且其经由无线电力拾取单元将获取无线网络的无线电能或太阳能转换为电力信号存储使用。

Description

一种用于基于物联网的园林系统

技术领域

本发明涉及园林种植领域，具体而言，涉及一种用于基于物联网的园林系统。

背景技术

在全球信息化和数字化背景下，农业也由传统农业向现代农业转变，现代农业的重要标志是农业的信息化与数字化。农业监测技术按照农田信息获取手段不同，可以分为3S(遥感技术Remote sensing，RS、地理信息系统Geography informationsystems，GIS、全球定位系统Global positioning systems，GPS)技术和基于传感器的监测体系。目前，果园采用的传感器大多是通过有线方式连接的实时传感器，不仅价格高，安装布线不便，并且在实际使用过程中，还存在使用操作不便、数据处理及传输能力差、可用性差等不足。

在实现发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题，现场控制设备与控制站之间为有线连接方式，布线复杂，成本高昂，现有的一些无线的技术方案仍需要提供有线的电源即还是有线的电力连接，或者提供电池，但需要增加很大的维护成本，即需要定期的更换电池或者充电。

发明内容

本发明提出了一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

进一步的，所述传感器和控制器包括外壳，所述外壳具备安装部件，通过所述安装部件可以将所述传感器安装在园林的植物上或土壤中，并且通过安装部件将所述控制器安装在所述致动器附近。

进一步的，所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。

进一步的，所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。

进一步的，所述电源包括可充电电池，以及将所述无线网络的电讯号和太阳能转换为电力信号存储在所述可充电电池内的电力拾取单元。

进一步的，所述电力拾取单元具备天线和太阳能电池板。

进一步的，所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、光谱传感器的一种或多种。

进一步的，所述浇灌系统包括纯水和营养液浇灌系统。

本发明所取得的有益技术效果是，

通过无线的布置控制器和传感器从而减少布线成本，并且其可以便捷的布置安装在需要的位置，而且不需要更换电池或者进行连接充电。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明的电源结构示意图。

图2是本发明的无线电力拾取单元结构图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一。

一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

进一步的，所述传感器和控制器包括外壳，所述外壳具备安装部件，通过所述安装部件可以将所述传感器和控制器安装在园林的植物上或土壤中。

进一步的，所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。

进一步的，所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。

进一步的，所述电源包括可充电电池，以及将所述无线网络的电讯号和太阳能转换为电力信号存储在所述可充电电池内的电力拾取单元。

进一步的，所述电力拾取单元具备天线和太阳能电池板。

进一步的，所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、光谱传感器的一种或多种。

进一步的，所述浇灌系统包括纯水和营养液浇灌系统。

实施例二。

本实施例继续提供一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

可以理解的是，控制中心具备连接所述无线网络的部分，并且所述控制中心具有计算机系统，所述系统可被工程师用作控制中心的全部或一个部件。该计算机系统可包括计算机、键盘、网络路由器、打印机和监视器。监视器、处理器和键盘是计算机系统的一部分，该计算机系统可以是膝上型计算机、台式计算机、手持式计算机、大型计算机等。监视器可以是CRT、平板屏幕等。工程师可使用各种输入设备，诸如鼠标、键盘、轨迹球、触摸屏等，将命令输入计算机。如果计算机系统包括主机，工程师可使用例如终端或终端接口访问计算机。此外，计算机系统可使用网络路由器连接到打印机和服务器，其中所述路由器可连接到互联网或WAN。服务器可例如用于储存额外的软件程序和数据。在一个实施例中，实施本文所述的系统和方法的软件可储存于服务器中的存储介质上。因而，所述软件可从服务器中的存储介质运行。在另一个实施例中，实施本文所述的系统和方法的软件可储存于计算机中的存储介质上。因而，所述软件可从计算机系统中的存储介质运行。因此，在该实施例中，无论计算机是否连接至网络路由器，所述软件均可使用。打印机可直接连接至计算机，在这种情况下，无论是否连接至网络路由器，计算机系统均可进行打印。专用计算机系统包括计算机、与计算机耦接的监视器、耦接到计算机的一个或多个额外的工程师输出设备(可选)、耦接到计算机的一个或多个工程师输入设备(如键盘、鼠标、轨迹球、触摸屏)、耦接到计算机的可选通信接口，以及储存于计算机中有形计算机可读存储器中的计算机程序产品。计算机程序产品指引系统执行上文所述的方法。计算机可包括经由总线子系统与多个外围设备通信的一个或多个处理器。这些外围设备可包括工程师输出设备、工程师输入设备、通信接口，以及存储子系统诸如随机存取存储器(RAM)和非易失性存储驱动器(如磁盘驱动器、光盘驱动器、固态硬盘)，此类外围设备为有形计算机可读存储器形式。计算机程序产品可储存于非易失性存储驱动器或可由计算机访问的另一种计算机可读介质中，并且加载到存储器中。每个处理器可包括微处理器，诸如来自intel或AdvancedMicroDevices等的微处理器。为支持计算机程序产品，计算机运行的操作系统应处理产品与上文所述部件之间的通信，以及上文所述部件之间为支持计算机程序产品而进行的通信。示例性的操作系统包括微软公司的windows等、LINUX、UNIX等。通信接口提供通向其他通信网络和设备的接口，并且可用作从其他系统、WAN和/或互联网接收数据或向所述其他系统、WAN和/或互联网传输数据的接口。通信接口的实施例通常包括以太网卡、调制解调器(电话、卫星、电缆、ISDN)、(异步)数字工程师线路(DSL)单元、firewire接口、USB接口、无线网络适配器等。例如，通信接口可耦接到计算机网络、FIREWIRE总线等。在其他实施例中，通信接口可物理地集成到计算机的母板上，和/或可为软件程序等。RAM和非易失性存储驱动器是有形计算机可读介质的例子。

进一步的，所述传感器和控制器包括由氧化锌制成的基座部分，并且其均包括电源，所述电源固定在所述传感器和控制器的所述基座部分内部；并且所述传感器和所述控制器包括用于将信号进行转换以配合网络通信协议和控制协议的制式的数据。

所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的m无限扩展。

并且ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

并且为了支撑所述无线控制的分布式网络，所述电源包括可充电电池，以及将所述无线网络的电讯号以及太阳能电力转换为电力信号存储在所述可充电电池内的无线电力拾取单元。

实施例三。

本实施例提供本发明提出了一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

进一步的，所述传感器和控制器包括外壳，所述外壳具备安装部件，通过所述安装部件可以将所述传感器安装在园林的植物上或土壤中，并且通过安装部件将所述控制器安装在所述致动器附近。

进一步的，所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。

进一步的，所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。

进一步的，所述电源包括可充电电池，以及将所述无线网络的电讯号和太阳能转换为电力信号存储在所述可充电电池内的电力拾取单元。

进一步的，所述电力拾取单元具备天线和太阳能电池板。

进一步的，所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、光谱传感器的一种或多种。

进一步的，所述浇灌系统包括纯水和营养液浇灌系统。

参考图1和2，所述无线电力拾取单元为一种利用天线或太阳能电池给可充电电池充电的充电装置，其利用天线抓获无线能量，并由充电装置将无线能量信号电压转换为合适的电压给电池充电。

无线电力拾取单元包括，天线1、调频模块2、AC-DC模块3和电压转换模块4，所述天线1、调频模块2、AC-DC模块3和电压转换模块4依次连接可充电电池依次连接。

在充电时，由天线1抓获所述无线网络的无线能量信号，之后由调频模块2使天线接受的能量信号最大化，再由AC-DC模块3对调频模块传输的能量信号进行整流和稳压处理，使能量信号的电压稳定到固定的值，再由电压转换模块4将所述能量信号的电压转换为合适的充电电压给电池充电，从而实现了利用无线网络的电能进行充电。

所述调频模块2包括，第一可变阻抗和第二可变阻抗，所述第一可变阻抗的一端和第二可变阻抗的一端均连接天线1和AC-DC模块3，第一可变阻抗的另一端和第二可变阻抗的另一端均接地。所述第一可变阻抗和第二可变阻抗可根据无线网络的频率进行调整，使接受能量最大化。当然，该第一可变阻抗和第二可变阻抗可以为电阻、电容或电感来实现。

所述AC-DC模块3包括，第一二极管和第一电容；所述第一二极管的阳极连接所述第一可变阻抗的一端、第二可变阻抗的一端和天线1，第一二极管的阴极通过存储升压单元连接充电芯片42、还通过第一电容C1接地。

所述电压转换模块4包括无线连接单元41、充电芯片42、高压阈值单元43、低压阈值单元44、升压单元45和满充电电压设置单元46。

所述无线连接单元41用于采样所述无线网络的频率。所述无线连接单元41包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻一端连接第一二极管的阴极、第一电感的一端和电压转换模块4的直流输入端，所述第一采样电阻的另一端连接充电芯片42的采样输入端、还通过第二采样电阻接地。所述电压转换模块根据采样得到的频率变化规律相应地进行变换以提供最大的能量。

所述充电芯片42连接所述无线连接单元41、高压阈值单元43、低压阈值单元44、升压单元45和满充电电压设置单元46，并用于根据所述高压阈值单元43、低压阈值单元44、升压单元45和满充电电压设置单元46的设置输入将所述无线连接单元41获取的所述无线网络的无线电磁信号转换为适合的充电电压提供给所述可充电电池。

所述升压单元45用于保证低电压输入时有稳定的符合要求的高电平输出给电池充电，其包括的第一电感、第二电容和第三电容。所述第一电感的一端连接第一二极管的阴极，第一电感的另一端连接充电芯片42的电感连接端；所述第二电容的一端和第三电容的一端均连接充电芯片42的电压输出端，所述第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地；所述可充电电池的正极连接充电芯片42的充电输出端。

高压阈值单元43用于设置过压保护的门限电压，从而保护整个充电装置。，其包括第一高压阈值电阻和第二高压阈值电阻；所述第一高压阈值电阻的一端连接充电芯片42的过压设置端、还通过第二高压阈值电阻连接充电芯片42的偏置电阻输入端和满充电电压设置单元46，第一高压阈值电阻的另一端接地。

所述低压阈值单元44用于设置低压保护的门限电压，同样从而保护整个充电装置。其包括第一低压阈值电阻和第二低压阈值电阻；所述第一低压阈值电阻的一端连接充电芯片42的低压阈值设置端、还通过第二低压阈值电阻连接充电芯片42的偏置电阻输入端和满充电电压设置单元46，第一低压阈值电阻的另一端接地。

所述满充电电压设置单元46用于设置满充电电压以保护可充电电池，其包括第一满充电电压设置电阻、第二满充电电压设置电阻和第三满充电电压设置电阻，所述第一满充电电压设置电阻的一端和第二满充电电压设置电阻的一端均连接充电芯片42的满充电电压设置端，第一满充电电压设置电阻的另一端接地，所述第二满充电电压设置电阻的另一端和第三满充电电压设置电阻的一端均连接充电芯片42的停止充电时间设置端用于设置满充电后延迟关闭充电的时间，所述第三满充电电压设置电阻的另一端连接充电芯片42的偏置电阻输入端、第二高压阈值电阻的一端和第二低压阈值电阻的一端。

实施例四。

本实施例提供本发明提出了一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

进一步的，所述传感器和控制器包括外壳，所述外壳具备安装部件，通过所述安装部件可以将所述传感器安装在园林的植物上或土壤中，并且通过安装部件将所述控制器安装在所述致动器附近。进一步的，所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。进一步的，所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。进一步的，所述电源包括可充电电池，以及将太阳能转换为电力信号存储在所述可充电电池内的电力拾取单元。进一步的，所述电力拾取单元具备天线和太阳能电池板。进一步的，所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、光谱传感器的一种或多种。进一步的，所述浇灌系统包括纯水和营养液浇灌系统。

在本例中，其仅仅获取太阳能进行充电备用，以适用于无线网络信号较弱的环境，其电力拾取单元的结构与图1-2相似，不同的是，由太阳能电池板来替代了图2中的天线1、调频模块2、AC-DC模块3。其他的部分均不用改变。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基于物联网的园林系统，其包括控制中心，以及至少一个传感器，以及用于驱动浇灌系统工作的至少一个致动器，以及无线网络，以及用于根据所述控制中心的指令控制所述致动器的至少一个控制器；其特征在于，所述控制器和所述传感器均无线地连接到所述无线网络，所述传感器分布的安装在所述园林的植物上或土壤中，所述控制中心通过所述无线网络获取所述传感器获得的信号，并根据所述信号发出所述指令给所述控制器。

2.根据权利要求1的园林系统，其特征在于，所述传感器和控制器包括外壳，所述外壳具备安装部件，通过所述安装部件可以将所述传感器安装在园林的植物上或土壤中，并且通过安装部件将所述控制器安装在所述致动器附近。

3.根据权利要求2的园林系统，其特征在于，所述传感器和控制器均具备无线发射器，所述无线发射器被布置以配置用于与无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信。

4.根据权利要求3的园林系统，其特征在于，所述无线网络为zigbee网络，所述传感器和控制器被布置成被连续供电并且被配置用于监听来自无线网络中的其他传感器或其他控制器或控制中心通信的无线通信请求。

5.根据权利要求4的园林系统，其特征在于，所述电源包括可充电电池，以及使用天线将所述无线网络的电讯号和/或使用太阳能电池板将太阳能转换为电力信号存储在所述可充电电池内的电力拾取单元。

6.根据权利要求5的园林系统，其特征在于，所述传感器包括湿度传感器、温度传感器、光谱传感器的一种或多种。

7.根据权利要求6的园林系统，其特征在于，所述浇灌系统包括纯水和营养液浇灌系统。