CN201805769U - 基于无线mesh传感器网络技术的物联网温室 - Google Patents

基于无线mesh传感器网络技术的物联网温室 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，包括：物联网温室，其包括无线传感器网络节点、所述无线传感器网络节点与传感器网关相连接、所述传感器网关与MESH物联网基站相连接；所述物联网温室还包括连接执行机构的下位机，连接方式可通过有线方式也可通过无线方式，所述下位机也与MESH物联网基站相连接；控制中心数据管理平台，其与一个或多个物联网温室相连接，能够感知来自物联网温室的信息并下发相应的控制指令来控制物联网温室；客户端可通过因特网登录控制中心平台，实现远程操作，数据查询等业务功能。

Description

基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室
技术领域
本实用新型涉及一种温室，具体涉及一种基于传感器网络的物联网温室。
背景技术
信息革命的第三次浪潮正悄然来临并将最终改变社会、企业、社区和个人生活的方式。这次信息革命以物联网(IOT)技术为代表。所谓物联网(IOT)是指将各种信息传感设备，比如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，实现对物体的智能化管理，形成一个更加智慧的生产生活体系。其中无线传感器网络(WSN)技术是其重要组成部分和核心技术。无线传感器网络是由智能传感器节点组成的网络，有着自组织性、自愈性、频谱效率高、覆盖范围大、可扩展性强、可靠性强等众多无可比拟的优势，很大程度上满足了物联网所提出的“4A”化通信需求，即在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。
目前国内关于温室大棚信息化改造的解决方案主要有两种，一种是以中国移动农业大棚标准化生产监测系统为代表的解决方案，一种是以智能温室为代表的解决方案。
中国移动的农业大棚标准化生产监测系统是通过基于GSM/GPRS模块的M2M设备进行采集，农业专家在监测台通过手机与大棚内的菜农直接通话，对蔬菜大棚里的温湿度提出建议。该系统的采集终端还是基于手机网络构建，并不能实现自组网，对手机基站的依赖性强，功耗大，需外接电源，不适合在野外大规模部署；另外，专家决策库和下行执行机构并没有实现，还只能依靠手工或者离线设备的阈值设定来实现。
我国南方多个省份已经部署的“智能温室”解决方案，虽然实现了传感器数据的感知和执行机构的自动调节，但是其电力的供应和数据的传输均依赖于线缆，只适合部署在大型示范棚、育种育苗棚等基础设施建设良好的大型连栋温室内，不适合大规模的部署在节能型日光温室中，不具有普遍推广的价值。另外，智能大棚并不能接入互联网，只能是单机控制，而且仅是根据简单的阈值判断来执行特定的操作，运行模式固定、机械。
实用新型内容
本实用新型提供了一种可以通过物联网联网工作的温室，其可以实时采集温室内的视频图像、大气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度、叶片湿润度等信息，上传到控制中心，并根据设定自动下发指令，驱动执行机构进行调节。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，包括：物联网温室，其包括无线传感器网络节点、所述无线传感器网络节点与传感器网关相连接、所述传感器网关与MESH物联网基站相连接；所述物联网温室还包括连接执行机构的下位机，连接方式可通过有线方式也可通过无线方式，所述下位机也与MESH物联网基站相连接；控制中心数据管理平台，其与一个或多个物联网温室相连接，能够感知来自物联网温室的信息并下发相应的控制指令来控制物联网温室。
本实用新型有益效果在于：应用无线MESH传感器网络技术实时采集温室内的视频图像、大气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度、叶片湿润度等信息，并将其发送到互联网上，实现了温室的实时在线，所有温室均在一个统一的虚拟平台管理下运行，为农业的工业化生产和标准化生产提供了可能。
本实用新型还可以包括客户端系统，其与控制中心数据管理平台相连接。所述客户端系统可以包括支持PC的客户端和支持移动设备的客户端。
所述智能传感器包括温度传感器和/或湿度传感器和/或光传感器和/或二氧化碳传感器和/或土壤成分传感器；其可以实时感知温室中的空气温湿度和/或土壤温湿度和/或叶片湿润度和/或二氧化碳浓度和/或光照度和/或土壤成分，并将其通过由传感器节点组成MESH传感器网络传到物联网基站。
所述执行机构，可以包括风机和/或顶棚和/或自走设备和/或灌溉设备，可以在后台控制中心的控制之下自动调整温室的环境参数。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
图1为本实用新型实施例所述温室的系统构架图；
图2为本实用新型实施例所述无线MESH传感器网络拓扑图；
图3为本实用新型实施例所述传感器节点结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由物联网温室、控制中心数据管理平台和客户端系统三部分组成，其中物联网温室由无线传感器网络节点(连接各种智能传感器)、传感器网关、物联网基站(高速MESH)、下位机和相应执行机构(如风机、自走设备等)组成；控制中心数据管理平台硬件部分基于大规模计算机集群技术构建，软件部分由数据采集系统、基础数据库系统、专家决策库系统、智能决策系统、流媒体服务系统和后台服务器核心程序六个模块组成；客户端系统包括支持PC的客户端和支持手机等有限连接设备配置(CLDC)设备的客户端。
本实用新型大体工作流程如下：
1)智能传感器实时感知温室中的基本信息，如空气温湿度、土壤温湿度、叶片湿润度、二氧化碳浓度、光照度等，并将其通过由传感器节点组成MESH传感器网络传到物联网基站，物联网基站通过高速无线MESH网络，将数据传输到互联网的控制中心数据管理平台；
2)控制中心数据管理平台根据上传的数据信息，由基于人工智能算法的专家决策系统根据不同的地点、不同的作物、不同的环境做出相应的控制策略，并通过物联网基站给下位机发出相应的指令；
3)下位机接到相应的指令后，控制相应的下行执行机构，如风机、顶棚等自动调整温室的环境参数，使其处在最适合作物生长的状态之中。
4)客户端系统可通过控制中心得到大棚作物生长状态实时和历史图像，各种传感器的实时数据和历史曲线，农作物生长和产量预测，病虫害早期预警等信息和控制下行机构的运行。
如图2所示，本实用新型的无线MESH传感器网络由无线传感器网络节点和传感器网关两部分组成。如图3所示，无线传感器网络节点采用WSN协议栈设计，实现涉及应用层的跨多层开发，兼容普通2线、3线传感器以及ESB智能传感器，实现传感器的即插即用，可自动形成一个自组织的多跳MESH网络，其作用是采集、处理并传输数据；传感器网关的作用是收集并汇总各个无线传感器网络节点传输过来的数据，并以标准的形式(如XML、数据库等)发布出去。
本实用新型应用无线MESH传感器网络技术实时采集温室内的视频图像、大气温湿度、土壤温湿度、光照度、二氧化碳浓度、叶片湿润度等信息，并将其发送到互联网上，实现了温室的实时在线，所有温室均在一个统一的虚拟平台管理下运行，为农业的工业化生产和标准化生产提供了可能。本实用新型采用无线MESH传感器网络技术构建，传感器节点采用WSN协议栈设计，可实现全网低功耗，采用太阳能电板供电，部署非常方便，而且由于可自组成MESH网络，所以无需依赖手机基站、固定网络等基础设施，解决了野外大规模部署的供电和数据传输的难题，适合在各种温室中部署。温室通过物联网技术连入网络后，可以进行集中监控，集中操作，通过一个物联网农业平台可以同时自动检测并控制几十万个温室运作，为农业的集约化、规模化生产提供技术手段。
本实用新型并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本实用新型涉及的技术方案。基于本实用新型启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本实用新型的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本实用新型的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本实用新型的多种实施方式以及多种替代方式来达到本实用新型的目的。

Claims (5)

1.一种基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，其特征在于，包括：
包括控制中心数据管理平台、客户端和物联网温室；
物联网温室，其包括无线传感器网络节点、所述无线传感器网络节点与传感器网关相连接、所述传感器网关与无线MESH物联网基站相连接；
所述物联网温室还包括连接执行机构的下位机，连接方式可通过有线方式也可通过无线方式，所述下位机也与MESH物联网基站相连接；
控制中心数据管理平台，其与一个或多个物联网温室相连接，接受来自物联网温室的信息并控制物联网温室。
2.如权利要求1所述的基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，其特征在于，还包括：客户端系统，其与控制中心数据管理平台相连接。
3.如权利要求2所述的基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，其特征在于，所述客户端系统包括支持PC的客户端和支持移动设备的客户端。
4.如权利要求1所述的基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，其特征在于，所述智能传感器包括温度传感器和/或湿度传感器和/或光传感器和/或二氧化碳传感器和/或土壤成分传感器；其可以实时感知温室中的空气温湿度和/或土壤温湿度和/或叶片湿润度和/或二氧化碳浓度和/或光照度和/或土壤成分，并将其通过由无线传感器网络节点组成的无线MESH传感器网络传到物联网基站。
5.如权利要求1所述的基于无线MESH传感器网络技术的物联网温室，其特征在于，所述执行机构，包括风机和/或顶棚和/或自走设备和/或灌溉设备，可以在控制中心数据管理平台的控制之下自动调整温室的环境参数。
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