CN203181236U - 温室大棚综合环境无线监控装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种温室大棚综合环境无线监控装置，属于农业信息化技术领域，所述监控装置包括设置在温室大棚内的传感器以及与传感器电连接的3D-GIS平台监控系统，所述传感器连接有ZigBee节点，ZigBee节点与3D-GIS平台监控系统之间设有ZigBee路由器，所述ZigBee路由器通过ZigBee节点还连接有电动执行件。本实用新型的监控装置采用ZigBee无线传感器网络技术，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护；且采用3D-GIS平台监控系统，实现了监控操作过程的可视化，直观、快速地实现温室大棚内温度、湿度、光照等综合环境的监控，具有网络化、空间化、可视化的优点。

Description

温室大棚综合环境无线监控装置
技术领域
本实用新型涉及一种温室大棚综合环境无线监控装置，具体的说，涉及一种应用ZigBee无线数据传输技术对温室大棚进行环境监控的装置，属于农业信息化技术领域。
背景技术
农业生产具有季节性的特点，温室大棚可以帮助克服农业生产的季节性，提高农业生产效率。温室大棚内影响农作物生长的环境因素有温度、湿度、光照和空气流通情况等。为了达到农业生产的效率化、优质化，对上述各种环境参数的量化控制很重要。目前的温室大棚环境控制装置以手动控制为主，且仅能对部分参数进行控制，需要人凭借自己的生产经验来对各种执行器进行控制，并需要人走进温室或者控制设备周围手动开启设备，不能对温室大棚的环境参数进行遥测遥控，满足不了农业生产技术信息化、网络化的要求，自动化程度低、控温性能差。
近年来，随着电子技术、信息技术的蓬勃发展与广泛应用，农业温室技术也在向自动化、信息化方向发展。温度、湿度监控技术已经在农业大棚、畜牧业和食品加工业等领域得到了广泛的应用。
无线传感器网络集传感器技术、微机电系统技术、嵌入式计算技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，因其广阔的应用前景而成为当今世界上备受关注的、多学科高度交叉的热点研究领域。国外很早便将无线传感器技术引入到农业生产包括温室管理中。Morais等（1996年）在葡萄牙运用无线数据采集网络采集温室内外的气候参数，通过在温室内外安装若干个太阳能数据采集站（SPWAS）监测温室内外的气候参数，SPWAS和基站之间通过射频建立连接。Serodio等（1998年，2001年）研制了一套用于温室管理的分布式数据采集和控制系统，每个温室内使用无线电频率433.92MHz的无线网络连接传感器至本地控制器。Mizunuma等（2003年）在农田和温室中运用WLAN监测作物生长进行监测并对生产系统实施远程控制。
我国对无线传感器技术的研究起步较晚，在农业上尤其是温室中的应用不多。柳桂国和应义斌（2003年）报道了采用蓝牙技术的温室测控系统，系统通过传感器网络采集环境数据并传送至中央控制系统。罗惠谦等（2006年）研制了一种无线传感器，用于检测温室内环境参数。由此可见，无线传感器技术应用于温室管理是一种趋势，但是，上述几种应用还是存在不足，并非真正意义上无线传感器网络，无法实现自组织，或者具有成本高能耗高等问题。ZigBee无线传感器网络技术将改变这一状况。ZigBee是一组基于IEEE802.15.4的无线通信协议，它是一种短距离、低功耗协议，因此非常适用于小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据（如传感器），间歇性数据（如照明控制）等。
目前，ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业自动化、智能楼宇、消费和家用自动化以及医用设备控制和农业自动化等方面。
专利《基于ZigBee系统无线传感器网络的温室环境监控系统》（申请号200710156210X，公开号CN101140695A，公开日2008年3月12日）公开了一种基于ZigBee系统无线传感器网络的温室环境监控系统，所述温室环境监控系统中的无线监控网络分为整个温室群和单个温室内两个层次，单个温室内基于ZigBee星形拓扑结构的星形监控网和整个温室群基于ZigBee网状拓扑结构的监控网，无线监控网络包括无线传感器节点、无线执行器驱动节点、温室无线路由节点、温室无线中央控制器。在单温室内，温室无线路由节点为本地温室内的控制器，温室无线路由节点与温室内无线传感器节点和无线执行器驱动节点组成星形网络，无线传感器节点和无线执行器驱动节点自由加入或退出无线监控网络；多个温室无线路由节点与温室无线中央控制器形成网状网络，每个温室无线路由节点为ZigBee网状网络中的路由节点，当某单个温室离温室无线中央控制器太远超出ZigBee的通信距离时，可逐级通过其他温室无线路由节点与温室无线中央控制器通信，或者当某条网路中断时自动通过其他温室无线路由节点与温室无线中央控制器通信，温室无线路由节点自由加入和退出无线监控网络，实现整个无线监控网络的自组织和自恢复，将ZigBee无线传感器网络技术应用到大型温室群管理中，构建了一种低成本、自组网、自恢复的无线温室环境监控网络，方便了温室的管理和维护，避免了传统电缆布线时采集点布置困难、系统成本高、安装维护难度大的缺点，系统配置简单，安装灵活，使用方便。
专利《基于ZigBee的温室环境无线监测系统》（申请号201220130988X，公告号CN202522264U，公告日2012.11.07）公开了一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，所述监测系统境包括分布在温室内用于采集数据的传感器系统以及位于远端的数据中心，传感器系统连接控制单元，控制单元连接ZigBee无线模块，ZigBee无线模块与ZigBee协调器模块之间通过ZigBee无线网络通讯，ZigBee协调器模块连接数据中心。该实用新型以嵌入式微处理器作为核心器件，并运用ZigBee无线通信技术，实现对室温、湿度、光照度等温室监测数据的实时监测，测得数据发送至远程监控中心，可实时收发温室环境数据，使得相关人员能在第一时间掌握温室环境状况；采用ZigBee无线网络的透明传输方式，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题，监控操作过程无法实现可视化。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种温室大棚综合环境无线监控装置，克服了现有技术中监控操作过程无法实现可视化的缺陷，采用本实用新型的监控装置后，具有网络化、空间化、可视化且低成本、低功耗、安装便捷的优点。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：温室大棚综合环境无线监控装置，其特征在于：所述监控装置包括设置在温室大棚内的传感器以及与传感器电连接的3D-GIS平台监控系统；
所述传感器连接有ZigBee节点，ZigBee节点与3D-GIS平台监控系统之间设有ZigBee路由器；
所述ZigBee路由器通过ZigBee节点还连接有电动执行件。
一种优化方案，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器。
本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：采用ZigBee无线传感器网络技术，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护；且采用3D-GIS平台监控系统，实现了监控操作过程的可视化，直观、快速地实现温室大棚内温度、湿度、光照等综合环境的监控，具有网络化、空间化、可视化的优点。
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
附图说明
附图1是本实用新型实施例中监控装置的结构框图。
具体实施方式
实施例，如图1所示，温室大棚综合环境无线监控装置，包括设置在温室大棚内的传感器以及与传感器电连接的3D-GIS平台监控系统，传感器连接有ZigBee节点，ZigBee节点与3D-GIS平台监控系统之间设有ZigBee路由器，ZigBee路由器通过ZigBee节点还连接有电动执行件。
所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器，传感器用于采集温室大棚内的温湿度、光照强度及CO2浓度，并通过相应的ZigBee节点传输至ZigBee路由器，再由ZigBee路由器传输至3D-GIS平台监控系统，所述参数采集入3D-GIS平台监控系统，经3D-GIS平台监控系统处理后反馈至ZigBee路由器，再由ZigBee路由器反馈至ZigBee节点，由ZigBee节点控制相应的电动执行件动作，对温室大棚进行温度、湿度、光照强度或CO2浓度的调整，以达到设定要求。
本实用新型所采用的3D-GIS平台监控系统可用于进行农业系统模拟与仿真研究、农业生态系统监测和病虫害防治，所述3D-GIS平台监控系统是以信息技术与农业技术有机结合为特征的数字农业技术体系的核心技术，3D-GIS与无线传感器技术的结合，可以为数字农业共享农业数据，提高作物产量，准确进行作物估产等，可以更有效地管理资源，开放数据服务，传播农业数据和交互式地图。
农民和农业技术人员在监控平台终端，通过创建农田信息报告和地图来更好地管理农田，能够从空间思维的角度来审视自己的业务流程，为农业科研人员提供了一个可视化的农业生产条件模拟环境，可以从测量和监测数据快速分析问题原因。
本实用新型的监控装置采用ZigBee无线传感器网络技术，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护；且采用3D-GIS平台监控系统，实现了监控操作过程的可视化，直观、快速地实现温室大棚内温度、湿度、光照、CO2浓度等综合环境的监控，具有网络化、空间化、可视化的优点。
以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.温室大棚综合环境无线监控装置，其特征在于：所述监控装置包括设置在温室大棚内的传感器以及与传感器电连接的3D-GIS平台监控系统；
所述传感器连接有ZigBee节点，ZigBee节点与3D-GIS平台监控系统之间设有ZigBee路由器；
所述ZigBee路由器通过ZigBee节点还连接有电动执行件。
2.如权利要求1所述的温室大棚综合环境无线监控装置，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103745587A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 昆山鑫盛盟创科技有限公司 室内光照强度与温度监测系统
CN104991595A (zh) * 2015-06-25 2015-10-21 苏州木兰电子科技有限公司 基于无线射频识别的蔬菜大棚监控管理系统

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