CN203444309U - 基于ZigBee技术的农业大棚系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于ZigBee技术的农业大棚系统，所述系统包括若干传感模块、智能控制系统，其还包括采集传输设备、业务平台，所述传感模块上集成有ZigBee发送模块，并通过ZigBee网络与采集传输设备数据相接，所述采集传输设备与业务平台数据相接，所述业务平台与智能控制系统之间数据通信，所述智能控制系统与大棚中的智能执行设备数据相接。该系统结构简单、容易实现，且性能稳定可靠。

Description

基于ZigBee技术的农业大棚系统

技术领域

本实用新型涉及一种农业大棚技术，具体涉及一种基于ZigBee技术的农业大棚系统。

背景技术

农业大棚一直以来都是重要的农业基础设施。提高对农业大棚的监控能力，长久以来，都是自动控制、通信、计算机等领域的重点研究方向。农业监控通过对需监控区域内的温度、湿度和二氧化碳浓度等生化参数进行监控，为农业精细化提供支撑，以达到提高生产效率、提升农产品品质以及降低生产成本的目的。

对于农业大棚的智能控制是为了达到节能、舒适、便利的目的。智能农业控制通过实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。

但是，传统的农业大棚监控，多采用有线监控系统，普遍存在施工难度大、维护不便等诸多问题。为了解决这些问题，业界尝试了很多办法，但基本上都属于封闭式的，多采用私有协议，彼此间难以互通，导致结构不透明，灵活性、扩充性不佳。

ZigBee技术，是一种新兴的短距离、低复杂度、低速率、低功耗、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线通信。目前，ZigBee技术主要应用于矿山安全、自动抄表等领域，应用于农业温室大棚场景当中较少。

实用新型内容

本实用新型针对现有农业大棚智能控制技术所在施工难度大、维护不便等问题，而提供基于ZigBee技术的农业大棚系统，该系统结构简单、容易实现，且性能稳定可靠。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

基于ZigBee技术的农业大棚系统，所述系统包括若干传感模块、智能控制系统，所述大棚系统还包括采集传输设备、业务平台，所述传感模块上集成有ZigBee发送模块，并通过ZigBee网络与采集传输设备数据相接，所述采集传输设备与业务平台数据相接，所述业务平台与智能控制系统之间数据通信，所述智能控制系统与大棚中的智能执行设备数据相接。

在本实用新型的优选方案中，所述采集传输设备与业务平台之间通过以太网或移动无线网络进行数据相接。

进一步的，所述业务平台与智能控制系统之间通过以太网或移动无线网络进行数据通信。

根据上述方案形成的本实用新型相较于传统的大棚系统，施工容易、维护方便，操作简单，运行稳定可靠。

本实用新型能够真正的实时采集农业大棚内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，其能够自动开启或者关闭指定设备；可以根据用户需求，随时进行处理，为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的系统框图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，其所示为本实用新型提供的农业大棚系统的系统框图。由图可知，该系统100主要由若干传感模块101、采集传输设备102、业务平台103以及智能控制系统104组成。

传感模块101，主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。同时这些传感模块101上集成有相应的ZigBee发送模块，使得数据传感器的上传采用ZigBee模式。

在Zigbee传输模式中，传感模块101采集到的传感器数据通过Zigbee发送模块传送到采集传输设备102上。

采集传输设备102主要将设备采集到的数值传送到业务平台103上，现有大棚设备支持3G、有线等多种数据传输方式，在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

业务平台103作为用户终端，负责对用户提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括环境数据监测、数据空间/时间分布、历史数据、超阈值告警和远程控制五个方面。用户还可以根据需要添加视频设备实现远程视频监控功能。数据空间/时间分布将系统采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况（折线图）和空间分布状况（场图）、历史数据可以向用户提供历史一段时间的数值展示；超阈值告警则允许用户制定自定义的数据范围，并将超出范围的情况反映给用户。

控制系统104与业务平台103之间数据相接，具体可通过以太网或移动无线网络进行相接。该控制系统用来传递业务平台103的控制指令、响应控制执行设备，实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的远程自动控制。该控制系统具体主要由一体化控制器、执行设备和相关线路组成，通过一体化控制器可以自由控制各种农业生产执行设备，包括喷水系统和空气调节系统等，喷水系统可支持喷淋、滴灌等多种设备，空气调节系统可支持卷帘、风机等设备。

其中，用户终端和控制系统104中一体化控制器间传送的控制指令也通过Zigbee发送模块传送到中心节点上（即采集传输设备102），省去了通讯线缆的部署工作。中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。用户可以通过有线网络/无线网络访问上位机系统业务平台，实时监测大棚现场的传感器参数，控制大棚现场的相关设备。Zigbee模式具有部署灵活、扩展方便等优点。

以下通过一具体应用实例来说明上述系统的运行过程：

在每个智能农业大棚内部署空气温湿度传感器2只，用来监测大棚内空气温度、空气湿度参数；每个农业大棚内部署土壤温度传感器2只、土壤湿度传感器2只、光照度传感器2只以及二氧化碳传感器2值，用来监测大棚内土壤温度、土壤水分、光照度以及二氧化碳等参，同时大棚内还布置由脉冲水表、24V交流电磁阀等。所有传感器一律采用直流24V电源供电，大棚内仅需提供交流220V市电即可。

为了实现ZigBee传输数据，脉冲水表上设置有Zigbee模块SZ06-(01)-2K；空气温湿度传感器上集成有Zigbee模块SZ06-(DTH)-2K；24V交流电磁阀上集成有Zigbee模块SZ06-（04）-2K；土壤水分传感器上集成有Zigbee模块SZ06-(05/04)-2K；二氧化碳传感器上集成有Zigbee模块SZ06-(0A)-2K。

同时在每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含中心节点、无线3G路由器、无线3G网卡等），用来传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到internet上与业务平台交互。具体的该数据采集设备具体采用SZ02-2K模块。

对于如果有障碍物遮挡，相关的传感器无法将数据传递至采集传输设备中的中心节点，可以在传输不到的地方适当加几个中继路由，帮助更好的将终端节点的数据传到中心。该中继路由同样采用采集传输模块SZ02-2K。

在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备（即控制系统）1套（包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等），用来传递控制指令、响应控制执行设备。实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的控制。

由此，设置在大棚内的传感器实时获取大棚内各各项数据，并将这些数据通过ZigBee传输模式传至该大棚内的采集传输设备。

采集传输设备将采集到的数据传递至业务平台。业务平台接收到数据后进行处理并显示，这样管理人员能够实时观察观察大棚内的各项指标的情况。若有异常情况形成相应的控制指令，并传至安置在大棚内的智能控制设备（即控制系统），由该控制设备根据控制指令对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等进行远程智能控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.基于ZigBee技术的农业大棚系统，所述系统包括若干传感模块、智能控制系统，其特征在于，所述大棚系统还包括采集传输设备、业务平台，所述传感模块上集成有ZigBee发送模块，并通过ZigBee网络与采集传输设备数据相接，所述采集传输设备与业务平台数据相接，所述业务平台与智能控制系统之间数据通信，所述智能控制系统与大棚中的智能执行设备数据相接。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的农业大棚系统，其特征在于，所述采集传输设备与业务平台之间通过以太网或移动无线网络进行数据相接。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的农业大棚系统，其特征在于，所述业务平台与智能控制系统之间通过以太网或移动无线网络进行数据通信。

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