CN114745607A - 一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，包括若干子系统、数据物联模块、监测控制单元和客户端，子系统与监测控制单元通过数据物联模块相连接；所述子系统通过坐标进行标记，数据物联模块用于环境监测采集模块与监测控制单元之间数据的双向通信，客户端获取监测控制单元的信息，显示当前温室环境状况，能够向监测控制单元发送指令调节温室环境;子系统包括环境监测采集模块和主控单元；本发明针对大棚内环境微小地域性差异，采用多节点分布式控制的方式对温室大棚进行监测控制，从而提高了温室环境数据采集与控制的准确性；采用坐标的形式对温室大棚各子系统进行命名，在整体使用方面更体现系统的直观简洁性。
Description
技术领域
本发明涉及温室环境的监测技术与智能控制技术，具体涉及温室大棚的智能监控系统。
背景技术
温室大棚的自然生存环境直接关系农作物的成长趋势，某些因素的变化甚至直接决定了农作物的长势，可见对于多变温室环境的监控是不可少的，需要人为管控来调节温室大棚的环境。
现有技术中，对于大棚环境的监测控制一般容易出现操作方式单一、精确度欠缺、实时性不足以及操作便捷性低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术问题，本申请提出一种操作简单、精确度高、使用方便、实时性好的温室大棚监控系统，本申请基于物联网技术，对关系农作物成长的环境因素进行分布式采集，根据采集的信息对温室大棚环境进行精准的管控。
本申请技术方案如下：
一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，包括若干子系统、数据物联模块、监测控制单元和客户端，子系统与监测控制单元通过数据物联模块相连接；
所述子系统通过坐标进行标记，方便对各个子系统进行准确定位，亦可以便捷排查出故障子系统；各个子系统对应不同的坐标标签；数据物联模块用于环境监测采集模块与监测控制单元之间数据的双向通信，客户端获取监测控制单元的信息，显示当前温室环境状况，能够向监测控制单元发送指令调节温室环境。
子系统包括环境监测采集模块和主控单元；
环境监测采集模块与主控单元通过串口相连，环境监测采集模块与主控单元之间通过Modbus通信协议进行数据通信，应用RS485型物理接口方便数据通信。
环境监测采集模块包括空气温湿度传感器、二氧化碳溶度传感器、光照监测传感器、土壤温湿度监测传感器和酸碱度监测传感器。
子系统还包括本地显示终端，本地显示终端与主控单元相连接；
本地显示终端为OLED显示屏，将保存到串口的环境监测采集模块采集的数据显示在OLED显示屏上，主控单元还包括SD卡存储模块，能够将关键数据以及系统日志保存。
子系统还包括设备控制扩展版，所述设备控制扩展版上设置有按键控制模块和OLED模块接口；按键控制模块用于通过按键输入控制子系统的主控单元；本地显示终端为OLED显示屏，OLED显示屏通过OLED模块接口与主控单元相连接。
子系统还包括数据采集扩展板，数据采集扩展板上设置有若干RS485接口，方便添加其他的485型号传感器。
监测控制单元包括云平台，云平台与数据物联模块ESP8266之间通过MQTT协议进行数据通讯，将环境监测采集模块采集的实时温室环境数据保存在云平台的云空间内，对实时温室环境数据进行分析处理；
云平台包括云应用，云应用能够显示数据，显示当前子系统的环境参数值与变化曲线。
对实时温室环境数据进行分析处理具体包括以下步骤：
S1）定位子系统：将子系统标记的坐标同步显示到客户端；
S2）冗余处理：采用加权平均法将数据解析后所得到的数据进行数据融合，以降低相近事件相近数据对整个信息存储过程的影响，减少冗余度。
S3）系统错误分析：当某子系统与相邻子系统之间监测数据偏差大于阈值，或者某个子系统限定时长时间内环境参数值超出对应设定的阈值范围时，说明所述子系统可能存在故障，在本地显示终端、云应用和客户端预警提示。
S4）调节温室环境参数方法：识别各个环境参数值与对应设定的阈值的大小关系，超出设定的阈值范围时，通过坐标定位子系统，调节相应继电器工作。子系统环境参数不在理想状态，对子系统的继电器（控制光照灯和水泵的继电器）进行自动或者手动调节，直到环境参数值满足要求。
监测控制单元控制环境监测采集模块进行数据采集包括以下步骤：
对环境监测采集模块的每种传感器设置固定的地址码；一种传感器设置相同的地址码，并不是每个传感器设定不同的地址码，方便快速传感器定位。
子系统包括485变送器，主控单元控制485变送器，一种传感器设置一个地址码，通过485变送器的配置软件设置地址码；。
地址码的目的是为了区分不同种类的监测传感器，每个子系统都包含众多测量类别不同的传感器；保存在串口缓存区中的数据流包括各类传感器的地址码，环境监测采集模块问询、应答过程中的数据流是带有地址码的信息，对于各个传感器监测数据直接反馈，显得更直接明了。
对串口缓存区进行初始化，向各个环境监测采集模块发送读取数据指令，主控单元发送带有地址码的问询帧，问询对应的传感器，环境监测采集模块回复应答帧，主控单元与环境监测采集模块之间基于MODBUS进行通讯，问询与应答后得到初始数据；
将初始数据保存在串口缓存区，将初始数据进行CRC校验处理，若校验失败，则返回发送读取数据指令步骤，继续问询采集数据，直到CRC校验成功；若校验成功后，对所采集的数据进行初步数据解析，并存入对应数据流，采集数据过程结束。
初步数据解析的对象是CRC校验完成后的传感器的应答帧，应答帧格式为地址码、功能码、有效字节数、数据区和校验码，数据解析时，对应地址码解析指定传感器，获取数据区十六进制数据，将十六进制数据转换为十进制传感器测量值，完成数据解析。
在检测到数据物联模块成功联网以及MQTT协议对接成功后，保存在串口缓存区中的初始数据形成数据流，将所述数据流发送到云平台按照时序存储，数据流格式为key-value。
同类型传感器采集的数据整合为一个数据流，数据流格式为key-value，即数据流名称和数据点。数据流发送至云平台后以时序存储，用户可以随时查询数据流的不同时间的数据点的值。
数据流的形式为key-value，即数据流名称和数据点，读取某一个子系统的一项传感器数据时，具体包括以下步骤：首先进行查询数据流信息，在查询请求中输入相应的设备ID和数据流ID，设备ID对应各个子系统，数据流ID对应其中一个传感器，在进行数据解析时子系统上各类传感器名称通过地址码区分，且子系统和传感器以数据流名称的形式呈现，实际查询时对应数据流名称key，进行查询相应数据。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明针对大棚内环境微小地域性差异，采用多节点分布式控制的方式对温室大棚进行监测控制，从而提高了温室环境数据采集与控制的准确性；采用坐标的形式对温室大棚各子系统进行命名，在整体使用方面更体现系统的直观简洁性；系统采用多种控制方式，本地按键手动控制、线上手动控制以及智能控制方式，操作方式丰富，能满足多种情况的使用需求；采用多种显示终端，使用灵活多样。
本发明数据采集扩展板上设置有若干RS485接口，留有足够485接口，便捷添加传感器采集内容。
本发明控制方式多样，结合线上线下一体，本地控制、远程手动控制、系统自动控制自由切换。显示终端多样，本地OLED显示、云应用、微信小程序。
本发明客户端能够在设备列表中自由查看各子系统环境参数、更改系统环境参数阈值、系统故障报警、系统日志显示。
附图说明
图1为本发明一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统的结构示意图。
图2为子系统结构图；
图3为监测控制单元控制环境监测采集模块进行数据采集流程图；
图4为数据监测控制流程图；
图5为系统异常响应流程图；
图6为本实施例微信小程序功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，包括若干子系统、数据物联模块（本实施例为ESP8266）、监测控制单元和客户端（本实施例为微信小程序），子系统与监测控制单元通过数据物联模块相连接；
所述子系统通过坐标进行标记，方便对各个子系统进行准确定位，亦可以便捷排查出故障子系统；各个子系统对应不同的坐标标签；数据物联模块用于环境监测采集模块与监测控制单元之间数据的双向通信，客户端获取监测控制单元的信息，显示当前温室环境状况，能够向监测控制单元发送指令调节温室环境。
子系统包括环境监测采集模块和主控单元；本实施例主控单元采用主控芯片为LS1C300B的集成电路模块。
环境监测采集模块与主控单元通过串口相连（环境监测模块中的传感器是RS485型号的传感器，直接通过RS485物理接口与主控单元相连），环境监测采集模块与主控单元之间通过Modbus通信协议进行数据通信，应用RS485型物理接口方便数据通信。
环境监测采集模块包括空气温湿度传感器、二氧化碳溶度传感器、光照监测传感器、土壤温湿度监测传感器和酸碱度监测传感器。实际工作时，环境监测采集模块的各传感器采集的数据通过RS485接口传输并保存在串口缓存区内。
环境监测采集模块用于实时采集温室大棚环境数据，温室大棚环境数据包括温湿度、CO2含量和光照条件；
子系统还包括本地显示终端，本地显示终端与主控单元相连接；
主控单元为龙芯1C300B，龙芯LS1C300B搭载RT-Thread操作系统保证系统的多任务运行的稳定性，实现更佳的任务调度。主控单元外加OLED显示屏，作为本地显示终端，将保存到串口的环境监测采集模块采集的数据显示在OLED显示屏上。此外用到主控单元包括SD卡存储模块，能够将关键数据以及系统日志保存。
子系统还包括设备控制扩展版，所述设备控制扩展版上设置有按键控制模块和OLED模块接口；按键控制模块用于通过按键输入控制子系统的主控单元；本地显示终端为OLED显示屏，OLED显示屏通过OLED模块接口与主控单元相连接。
子系统还包括数据采集扩展板，数据采集扩展板上设置有若干RS485接口，方便添加其他的485型号传感器，传感器的电源是15V电压电源。
监测控制单元包括ONENET云平台，云平台与数据物联模块ESP8266之间通过MQTT协议进行数据通讯，将环境监测采集模块采集的实时温室环境数据保存在云空间内，对实时温室环境数据进行分析处理，以及添加微信小程序作为另外的数据应用与处理终端，便于使用。对于本系统多节点分布式的特征，在所有的监控终端将会显示所有分布式的子系统的实时环境变化。
云应用主要是数据显示，显示当前子系统的环境参数值与变化曲线；
对实时温室环境数据进行分析处理具体包括以下步骤：
S1）定位子系统：在规划整个大棚子系统时，用子系统所在的地域坐标对各个子系统进行标记，这些标记的坐标同步显示到客户端比如微信小程序，也可以同时显示在云应用软件上。客户端自由查看任意子系统的环境信息，根据子系统的坐标标签，定位指定子系统。
S2）冗余处理：实时温室环境数据采集步骤一直在不停进行，这将不可避免带来大量的冗余数据，本系统采用加权平均法将数据解析后所得到的数据进行数据融合，以降低相近事件相近数据对整个信息存储过程的影响，减少冗余度。
S3）系统错误分析：采用分布式的系统，目的在于减少地域性微小差异对环境参数采集控制的影响。同样，某个子系统与其相邻子系统之间的联系，来判断该子系统的运行状况；系统错误分析：当某子系统与相邻子系统之间监测数据偏差大于阈值，或者某个子系统限定时长时间内环境参数值超出对应设定的阈值范围时，说明所述子系统可能存在故障，在本地显示终端、云应用和客户端预警提示。
步骤S3）来判断系统工作状态异常，无法调节系统处于故障状态。某个子系统与相邻子系统之间数据监测结果偏差较大，某个子系统监测参数数值长时间超出设置阈值范围，说明该子系统发生系统性故障。
S4）调节温室环境参数方法：识别各个环境参数值与对应设定的阈值的大小关系，超出设定的阈值范围时，通过坐标定位子系统，调节相应继电器工作。子系统环境参数不在理想状态，对子系统的继电器（控制光照灯和水泵的继电器）进行自动或者手动调节，直到环境参数值满足要求。系统控制功能体现在两方面其一手动控制环境参数相关的继电器开关；其二系统自动调节，识别各个环境参数与设定阈值的大小关系，将参数控制在设定范围内，有超出设定阈值范围的则自动调节相关继电器工作，直到环境参数值满足要求。
如图3所示，监测控制单元控制环境监测采集模块进行数据采集包括以下步骤：
对环境监测采集模块的每种传感器设置固定的地址码；一种传感器设置相同的地址码，方便快速传感器定位。
子系统包括485变送器，主控单元控制485变送器，一种传感器设置一个地址码，地址码的设置方式通过485变送器配置软件进行设置。
地址码的目的是为了区分不同种类的监测传感器，每个子系统都包含众多测量类别不同的传感器；保存在串口缓存区中的数据流包括各类传感器的地址码，环境监测采集模块问询、应答过程中的数据流是带有地址码的信息，对于各个传感器监测数据直接反馈，显得更直接明了。
对串口缓存区（数据采集模块和主控单元通过485物理接口直接连接。这里的串口是串口缓存区，对串口缓存区进行初始化）进行初始化，初始化结束后向各个环境监测采集模块发送读取数据指令，主控单元发送问询帧，发送带有地址码的问询帧，问询对应的传感器，环境监测采集模块（各传感器）回复应答帧，主控单元与环境监测采集模块之间基于MODBUS进行通讯，问询与应答后得到初始数据；
将初始数据保存在串口缓存区，将初始数据进行CRC校验处理，若校验失败，则返回发送读取数据指令步骤，继续问询采集数据，直到接下来CRC校验成功；若校验准确后，则对所采集的数据进行初步数据解析，并存入对应数据流，采集数据过程结束。
初步数据解析具体包括以下步骤：
数据解析：数据解析的对象是CRC校验完成后的传感器的应答帧，应答帧格式为地址码、功能码、有效字节数、数据区和校验码。数据解析时，对应地址码解析指定传感器，获取数据区十六进制数据，将十六进制数据转换为十进制传感器测量值，完成数据解析。本实施例中，一次实际数据解析时对应湿度数据值为0x0292，转换十进制数为658，所以此时湿度为65.8%。
如图4所示，采集的初始数据保存在串口缓存区中，初始数据有两方向的作用，一方面用于OLED显示模块以动态显示所采集的温室环境数据状态，每隔0.5秒刷新显示数据；另一方面，初始数据将应用于数据物联模块ESP8266与云平台之间的通讯。
在检测到数据物联模块ESP8266成功联网以及MQTT协议对接成功后，保存在串口缓存区中的初始数据形成数据流，将所述数据流发送到ONENET云平台按照时序存储，用户可以随时查询数据流的不同时间的数据点的值。且数据流格式固定为key-value，即数据流名称和数据点；
同类型传感器采集的数据整合为一个数据流，数据流格式为key-value，即数据流名称和数据点。数据流发送至云平台后以时序存储，用户可以随时查询数据流的不同时间的数据点的值。
数据流的形式为key-value，即数据流名称和数据点，读取某一个子系统的一项传感器数据时，具体包括以下步骤：首先进行查询数据流信息，在查询请求中输入相应的设备ID和数据流ID，设备ID对应各个子系统，数据流ID对应其中一个传感器，在进行数据解析时子系统上各类传感器名称通过地址码区分，且子系统和传感器以数据流名称的形式呈现，实际查询时对应数据流名称key，进行查询相应数据。
本实施例，查询子系统（1，1）上温度参数，首先根据子系统坐标和传感器类型，锁定相应数据流名，查询完毕返回温度参数值。
本实施例种，温室大棚智能监控系统的温室环境控制方式包括本地按键控制、云应用的可视化远程控制以及微信小程序的远程接收与控制，本地按键控制用于控制基础的继电器的开关如照明灯和水泵。本实施例种，调节设备的系统控制功能可在手动控制和智能控制之间切换，默认状态为智能控制，手动控制的目的是便于管理员在特殊条件下对温室大棚进行环境调控。通常情况，系统会通过对水泵、照明灯进行调节自动将所监测的温室环境参数值控制在阈值范围内。一旦出现限定时间内环境参数偏离阈值的情况，向管理员提出示警，以便更快能够排查智能系统异常原因。图5为系统异常响应的控制流程图。温室环境控制方式可在按键控制模块、云平台或者客户端中选择。
为了提高所述温室大棚智能监控系统的精确度，整体结构上采用分布式的测量与控制方式。通过对大棚进行分块测量分布控制（分块是一种弹性定义，可以根据实际需求，给温室大棚定义分块数量，结合成本与分块所得到的测量精确度综合评定），减小了因地域差异而导致的测量偏差，从而提高控制精确度，有利于设备的故障排查，方便系统的维护。
本实施例主控单元采用主控芯片为LS1C300B的集成电路模块。
设备控制扩展版上设置OLED模块接口，添加0.96寸OLED模块。
环境监测采集模块采集的数据可以在OLED显示屏、云平台和客户端上显示。
温室环境控制方式可在按键控制模块、云平台、客户端中选择。
为了达到更精确地对温室大棚的环境进行测量与控制的目的，本发明采用分布式的监控方式，以减少因微小空间差异而导致的监控误差，可以根据温室大棚的实际面积合理安排子系统数量。
对整个监控系统以坐标的形式进行标记，方便对各个子系统进行准确定位，便捷排查出故障子系统。
数据物联模块使用ESP8266模块，实现系统联网功能，用于数据的云间传输。开启ESP8266的AP模式，将ESP8266看作是服务器。配置ESP8266时，连接固定的网络热点，当系统重新启动设备时，待ESP8266重新上电后将自动连接到指定网络。
设备控制扩展板上添加按键控制模块，控制温室大棚内的基础设备，基础设备控制包括继电器的关断，如光照灯和水泵，在系统非自动控制模式下，实现用户对系统的本地操控。
云平台与ESP8266之间通过MQTT协议进行数据通讯，将采集单元采集的实时温室环境数据保存在云空间内，对于本系统多节点分布式的特征，在所有的监控终端将会显示所有分布式的子系统的实时环境变化。
图6为客户端功能框图。本系统把客户端作为温室环境监测控制的终端，结合微信小程序免安装，易使用的优点，更加能凸显本发明的便捷性能。微信小程序能够查看温室各子系统的环境数据，并能够授予权限更改参数阈值，且能够显示系统日志，能将参数阈值更改状态、系统工作稳定状态以及设备故障报警通知等信息显示在小程序当中。微信小程序通过HTTP协议获取系统监测的实时数据，对于各个子系统而言，都将会在监测终端显示出当前的环境参数。在设备列表中可以自由切换需要显示的子系统。同样登陆云平台网页端口，也可以查看智能温室系统内各个子系统内的环境参数变化。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
包括若干子系统、数据物联模块、监测控制单元和客户端，子系统与监测控制单元通过数据物联模块相连接；
所述子系统通过坐标进行标记，各个子系统对应不同的坐标标签；数据物联模块用于环境监测采集模块与监测控制单元之间数据的双向通信，客户端获取监测控制单元的信息，显示当前温室环境状况，能够向监测控制单元发送指令调节温室环境;
子系统包括环境监测采集模块和主控单元；
环境监测采集模块与主控单元通过串口相连，环境监测采集模块与主控单元之间通过Modbus通信协议进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
环境监测采集模块包括空气温湿度传感器、二氧化碳溶度传感器、光照监测传感器、土壤温湿度监测传感器和酸碱度监测传感器。
3.根据权利要求1所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
子系统还包括本地显示终端，本地显示终端与主控单元相连接；
本地显示终端为OLED显示屏，将保存到串口的环境监测采集模块采集的数据显示在OLED显示屏上，主控单元还包括SD卡存储模块。
4.根据权利要求3所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
子系统还包括设备控制扩展版，所述设备控制扩展版上设置有按键控制模块和OLED模块接口；按键控制模块用于通过按键输入控制子系统的主控单元；OLED显示屏通过OLED模块接口与主控单元相连接。
5.根据权利要求1所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
子系统还包括数据采集扩展板，数据采集扩展板上设置有若干RS485接口。
6.根据权利要求1所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
监测控制单元包括云平台，云平台与数据物联模块之间通过MQTT协议进行数据通讯，将环境监测采集模块采集的实时温室环境数据保存在云平台的云空间内，对实时温室环境数据进行分析处理；
云平台包括云应用，云应用能够显示数据，显示当前子系统的环境参数值与变化曲线。
7.根据权利要求6所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
对实时温室环境数据进行分析处理具体包括以下步骤：
S1）将子系统标记的坐标同步显示到客户端；
S2）采用加权平均法将数据解析后所得到的数据进行数据融合；
S3）当某子系统与相邻子系统之间监测数据偏差大于阈值，或者某个子系统限定时长时间内环境参数值超出对应设定的阈值范围时，说明所述子系统可能存在故障，在本地显示终端、云应用和客户端预警提示；
S4）识别各个环境参数值与对应设定的阈值的大小关系，超出设定的阈值范围时，通过坐标定位子系统，调节相应继电器工作。
8.根据权利要求1所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
监测控制单元控制环境监测采集模块进行数据采集包括以下步骤：
对环境监测采集模块的每种传感器设置固定的地址码；
子系统包括485变送器，主控单元控制485变送器，通过485变送器的配置软件设置地址码；；
对串口缓存区进行初始化，向各个环境监测采集模块发送读取数据指令，主控单元发送带有地址码的问询帧，问询对应的传感器，环境监测采集模块回复应答帧，主控单元与环境监测采集模块之间基于MODBUS进行通讯，问询与应答后得到初始数据；
将初始数据保存在串口缓存区，进行CRC校验处理，若校验失败，则返回发送读取数据指令步骤，继续问询采集数据，直到CRC校验成功；若校验成功后，对所采集的数据进行初步数据解析，并存入对应数据流，采集数据过程结束；
保存在串口缓存区中的数据流包括各类传感器的地址码，环境监测采集模块问询和应答过程中的数据流是带有地址码的信息。
9.根据权利要求8所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
初步数据解析的对象是CRC校验完成后的传感器的应答帧，应答帧格式为地址码、功能码、有效字节数、数据区和校验码，数据解析时，对应地址码解析指定传感器，获取数据区十六进制数据，将十六进制数据转换为十进制传感器测量值，完成数据解析。
10.根据权利要求2所述的一种多节点分布式控制的温室大棚智能监控系统，其特征在于，
在检测到数据物联模块成功联网以及MQTT协议对接成功后，保存在串口缓存区中的初始数据形成数据流，将所述数据流发送到云平台按照时序存储，数据流格式为key-value；
读取某一个子系统的一项传感器数据时，具体包括以下步骤：进行查询数据流信息，在查询请求中输入相应的设备ID和数据流ID，设备ID对应各个子系统，数据流ID对应其中一个传感器，在进行数据解析时子系统上各类传感器名称通过地址码区分，且子系统和传感器以数据流名称的形式呈现，实际查询时对应数据流名称key，进行查询相应数据。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102739452A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-17 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 资源监控方法和系统 |
| WO2015135333A1 (zh) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | 深圳市大雅新科技有限公司 | 一种智能农业管理系统及管理方法 |
| CN107153383A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 江苏师范大学 | 一种基于nb‑iot的智能温室大棚监控系统 |
| CN109471400A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-15 | 湖北田野上电子商务有限公司 | 一种基于云计算的智慧农业管理方法及管理平台 |
| CN110376980A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-25 | 广东工业大学 | 一种温室大棚远程动态智能监控系统及监控方法 |
-
2022
- 2022-03-21 CN CN202210275832.9A patent/CN114745607A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102739452A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-17 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 资源监控方法和系统 |
| WO2015135333A1 (zh) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | 深圳市大雅新科技有限公司 | 一种智能农业管理系统及管理方法 |
| CN107153383A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 江苏师范大学 | 一种基于nb‑iot的智能温室大棚监控系统 |
| CN109471400A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-15 | 湖北田野上电子商务有限公司 | 一种基于云计算的智慧农业管理方法及管理平台 |
| CN110376980A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-25 | 广东工业大学 | 一种温室大棚远程动态智能监控系统及监控方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 朱艾春;华钢;王春;王志达: "Modbus RTU协议在监控分站中的实现", 《煤矿安全》, pages 1 - 2 * |
| 浦灵敏，宋林桂主编: "《物联网与嵌入式技术应用开发》", 华中科技大学出版社, pages: 250 - 250 * |
| 谭杰;张富春;张水利: "基于互联网技术的大棚智能农业监测控制系统研究", 《电子设计工程》, pages 1 - 3 * |
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