CN203232547U

CN203232547U - 温室大棚气体检测显示报警系统

Info

Publication number: CN203232547U
Application number: CN 201320130139
Authority: CN
Inventors: 汪小旵; 孙国祥; 李永博; 刘钊; 桂启发; 陈满; 赵伟
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2023-03-20

Abstract

本实用新型公开了一种温室大棚气体检测显示报警系统，包括传感器模块、处理器模块、存储器模块、显示模块、报警模块和上位机；传感器模块检测温室大棚中气体浓度并将检测信号输入到处理器模块，处理器模块将处理后的数据存储到存储器模块，显示模块、报警模块与处理器模块相连；处理器模块与上位机通信。本系统综合考虑温室作物生长环境和温室环境对操作人员的影响，保证了作物生长环境的适宜性和温室栽培人员的安全性，改善了传统温室环境检测系统存在的缺陷：检测的环境参数少、可视化效果差以及忽略温室环境中有毒气体对栽培人员的影响。

Description

温室大棚气体检测显示报警系统

技术领域

本实用新型涉及一种温室大棚气体检测显示报警系统。

背景技术

现有温室环境检测主要通过两种方式：（1）人工检测方式；（2）自动化检测装置检测方式。前者仅仅适用于传统小型温室大棚，并且检测的温室环境参数较少。后者适用于大型多栋温室大棚环境监控，且可检测多路温室环境参数，为温室环境自动化调控提供依据。随着电子技术的发展，现代化大型多栋温室已逐步采用自动化温室环境监控方式，但主要侧重于对温室作物生长环境的调控，检测参数主要集中于温湿度、太阳辐射、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度等环境参数。温室环境调控的目的主要是为作物提供适合的生长环境，但目前大多数温室检测的环境参数忽略了温室环境对温室作物栽培人员的身体危害。由于大型多栋温室属小型微气候，通常温室环境较为密闭，通风性较差，所以在温室环境中易存在多种对人体有害的气体，如氨气、亚硝酸气体、一氧化碳、二氧化硫等。通常这些温室内有毒气体成分均未检测，如含量超标，会对温室内栽培人员身体带来伤害。

发明内容

本实用新型目的在于提供了一种温室大棚气体检测显示报警系统，本系统综合考虑温室作物生长环境和温室环境对操作人员的影响，保证了作物生长环境的适宜性和温室栽培人员的安全性，改善了传统温室环境检测系统存在的缺陷：检测的环境参数少、可视化效果差以及忽略温室环境中有毒气体对栽培人员的影响。

为了实现以上目的，本实用新型解决其技术方案是：温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，包括传感器模块、处理器模块、存储器模块、显示模块、报警模块和上位机；传感器模块检测温室大棚中气体浓度并将检测信号输入到处理器模块，处理器模块将处理后的数据存储到存储器模块，显示模块、报警模块与处理器模块相连；处理器模块与上位机通信。

更优技术方案，所述的传感器模块包括温湿度传感器、太阳辐射传感器、二

氧化碳传感器、土壤湿度传感器、氨气传感器、亚硝酸气传感器、一氧化碳

传感器和二氧化硫传感器中的多种。

更优技术方案，所述的显示模块采用LED屏实现。

更优技术方案，所述的存储器模块是TF存储卡。

更优技术方案，所述的处理器模块采用采集板STM32实现。

更优技术方案，所述的处理器模块与上位机通过串口通信。

更优技术方案，所述的报警模块采用语音芯片WT588D16实现。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本系统综合考虑温室作物生长环境和温室环境对操作人员的影响，保证了作物生长环境的适宜性和温室栽培人员的安全性，改善了传统温室环境检测系统存在的缺陷：检测的环境参数少、可视化效果差以及忽略温室环境中有毒气体对栽培人员的影响；LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点；本系统与LED显示功能结合起来，并创新性的加入语音报警功能，从而实现了对温室环境的自动预警功能。

附图说明

图1本实用新型一个具体实施例方框示意图。

图2本实用新型具体实施例软件方框流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施例做进一步的描述。

图1，基于LED实时屏显的温室大棚环境和有毒气体检测与报警系统主要包括：（1）电源实现给整套系统进行供电；（2）传感器信号检测电路实现温室环境参数和有毒气体成分检测；（3）数据采集模块STM32实现数据采集、存储、控制LED显示屏以及与上位机通信实现数据传输；（4）LED字库卡实现数据采集板STM32对LED显示屏的控制功能；（5）TF存储卡实现对温室环境参数及报警信息存储；（6）警报器实现温室环境参数超标时，以语音方式提醒温室栽培人员；（7）LED显示屏实现实时显示温室环境参数及警示提示信息；（8）上位机通过以太网接口或USB接口实现采集实时温室环境参数或下载历史环境参数。

电源采用开关电源模块，其输入电源为220V交流电，功率为60W，转换为直流电压分别为5V、9V和12V。直流电源分别为传感器、数据采集板STM32、语音报警器和LED显示屏供电。

传感器主要包括温湿度传感器、土壤湿度传感器、太阳辐射传感器、二氧化碳传感器、氨气传感器、亚硝酸气传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器。传感器信号经过A/D转换为数字信号，并在程序中转换为相应的实际数值。

数据采集模块STM32采用STM32F103ZET6芯片采集以上温室环境参数，并可将其储存TF存储卡中，以备后期查阅分析；数据采集模块STM32可通过LED字库卡控制通过LED数据显示内容；数据采集模块STM32可根据实时温室环境参数，判断环境参数是否超标，如超标则通过语音报警系统对温室内栽培人员进行报警提示，并且在LED显示屏上显示报警信息。STM32自带256KB的SRAM，16MB的NOR FLASH，128MB的NAND FLASH，同时开发板采用SD模式，最大可以支持32G以上容量的TF卡。NOR FLASH可用来存放系统程序。采用TF卡进行数据存储，存储空间将有大幅提升，TF卡容量选择范围为0～32G。以每分钟采集一次温室内部四种环境的参数，一张8GTF卡可以存储六个月以上的数据。

警报器采用语音模块，当环境参数超标时，语音报警提示。语音模块采用可重复擦写语言内容的单语音芯片WT588D16完成语音控制。WT588D16芯片具有可编辑能力强、工作性能稳定、电压范围宽、音质卓越、性价比高等优点。内置16M FLASH_ROM，语音存储时间长，可重复擦写内容5万多次。WT588D16有多种控制方式，其中一线串口控制模式可通过发码端控制语音播放、停止、循环播放和音量大小，或者直接触发0～219地址位的任意语音，完全符合系统报警功能的实现。

LED显示屏采用P10型LED单色显示屏，即像素点之间的距离为10mm，具有高亮、防水、耗电量低等优势。一块P10的LED单元板中的像素点为16×32个，通过74HC595芯片进行控制。根据P10型LED的通信协议，STM32将传感器采集到的数据进行处理，通过串口与LED字库卡进行数据传输，并控制字库卡将数据通过12接口发送至LED显示屏，从而实现对LED显示屏的控制，包括：显示内容、显示方式以及重启清零等，实现温室环境参数的可视化。根据LED的595控制通信协议对其进行显示设置，并在温室环境参数超标时触发报警功能，最终将整个系统采用8-10块LED单元板制成产品进行封装。

上位机可通过以太网接口或USB接口连接数据采集板，通过串口通信显示实时温室环境参数或下载历史环境参数。下载的历史数据将以EXCEL表形式输出，以备后期查阅分析。历史数据包括：温室环境参数以及报警信息。上位机下载的数据表和存储于TF卡的数据表格式相同。

图2，温室环境参数和有毒气体检测与报警系统软件流程：系统上电启动后，首先执行初始化子程序，初始化程序中预设定各项参数和接口驱动程序。初始化后数据采集板STM32逐个扫描传感器数据端口，获取实时温室环境参数及有毒气体参数，并进行数据转换处理，实现信号转换为对应数值。数据处理后存储于TF存储卡中，并调用阈值判断子程序，判断实时温室环境参数是否超标，如环境参数超出预设定初始值，则调用语音报警子程序，向温室栽培人员发出语音警示，同时调用LED字库卡程序，将实时环境参数显示在LED显示屏上。若环境参数没有超出预设定初始值，则直接调用LED字库卡程序，将实时环境参数显示在LED显示屏上。系统根据预设定的温室环境参数采集频率，等待至下一个流程。数据采集板可通过判断串口是否连接，实现是否向上位机发送实时温室环境参数。上位机可通过串口连接，下载TF存储卡中历史环境参数及报警信息。

Claims

1.温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，包括传感器模块、处理器模块、存储器模块、显示模块、报警模块和上位机；传感器模块检测温室大棚中气体浓度并将检测信号输入到处理器模块，处理器模块将处理后的数据存储到存储器模块，显示模块、报警模块与处理器模块相连；处理器模块与上位机通信。

2.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，所述的传感器模块包括温湿度传感器、太阳辐射传感器、二氧化碳传感器、土壤湿度传感器、氨气传感器、亚硝酸气传感器、一氧化碳传感器和二氧化硫传感器中的多种。

3.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，所述的显示模块采用LED屏实现。

4.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，所述的存储器模块是TF存储卡。

5.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，所述的处理器模块采用采集板STM32实现。

6.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，处理器模块与上位机通过串口通信。

7.根据权利要求1所述的温室大棚气体检测显示报警系统，其特征在于，所述的报警模块采用语音芯片WT588D16实现。