CN203838540U

CN203838540U - 一种智能温室控制系统

Info

Publication number: CN203838540U
Application number: CN201420051274.9U
Authority: CN
Inventors: 浩明
Original assignee: Xian University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Xian University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2024-01-26

Abstract

本实用新型一种智能温室控制系统，包括若干独立设置的温室控制单元；温室控制单元包括主控制板，以及分别内置有微控制器的温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及连接与其连接的WSN协调器，第一按键电路和第一供电电池；用于调控通风和加热设备的温湿度控制板通过内设的第一WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控二氧化碳发生器的二氧化碳浓度控制板通过内设的第二WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控灌溉设备的灌溉控制板通过内置的第三WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控光照强度调节设备的光照强度控制板通过内置的第四WSN节点模块与WSN协调器连接。

Description

一种智能温室控制系统

技术领域

本实用新型属于农业生产自动化控制技术领域，具体为一种智能温室控制系统。

背景技术

农业作为国家的立国之本，为人民生活和经济提供了最基本的支撑，随着通信技术与物联网技术的发展，农业技术也从半机械化向高自动、高效、智能化农业发展，随着农业智能化的需求大大增加，智能农业技术层出不穷，智能温室控制系统就是以农业温室为平台，利用网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术将农业温室相关的设施集成，构建高效智能的农业温室设施与农作物日常管理的综合管理系统，提升了农业温室标准化、智能化、精准控制化、安全性，并实现环保节能的农业温室环境。智能温室控制最重要的一个意义就在于精准化和标准化，通过智能设备的逻辑判断与人工智能的功能，真正让农业实现精准控制，生产更多符合标准的农业产品。但是，目前的温室控制系统，大都是控制器通过有线传输控制信号至需要控制的设备，由于温室较大，造成温室内部的电器布线造价高，灵活性差，适应能力低，并且控制器为单片机，无法实现真正意义的智能化；而且现有的智能化温室控制系统都采用的是统一主机进行各个参数的调控，因此其扩展性差，而且对主机处理能力要求较高，系统整体的成本高，并且可靠性低，一旦主机出现问题，所有的控制都会瘫痪，导致温室大棚内作物的严重损失，而进一步采用备用主机的做法，虽然解决了可靠性问题，但是成本缺大幅提升，综合性价比低。

实用新型内容

针对以上所述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种智能温室控制系统，其可靠性高，扩展性强，成本低。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种智能温室控制系统，包括若干相互独立设置的温室控制单元，所述的温室控制单元包括主控制板，以及分别内置有微控制器的温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及与第一微控制器连接的WSN协调器，第一按键电路和第一供电电池；用于调控通风和加热设备的温湿度控制板通过内设的第一WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控二氧化碳发生器的二氧化碳浓度控制板通过内设的第二WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控灌溉设备的灌溉控制板通过内置的第三WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控光照强度调节设备的光照强度控制板通过内置的第四WSN节点模块与WSN协调器连接；所述的第一WSN节点模块、第二WSN节点模块、第三WSN节点模块、第四WSN节点模块分别与对应控制板内的微控制器连接。

优选的，第一微控制器上连接有GSM通信模块，主控制板通过GSM通信模块经GSM网络与用户手机连接。

优选的，主控制板还包括用于发射远程控制信号的遥控器；所述的遥控器包括第二微控制器，以及分别与第二微控制器连接的第二按键电路，第二供电电池和无线信号发射器，无线信号发射器与设置在主控制板内的无线信号接收器连接。

优选的，主控制板还包括连接在第一微控制器上的以太网通信模块，时钟模块，液晶显示电路和储存卡数据存储模块；每个温室控制单元通过以太网通信模块经交换机与上位机连接。

优选的，温湿度控制板包括与第一WSN节点模块连接的第三微控制器，以及分别与第三微控制器连接的第三供电电池、排风继电器、加热继电器和温湿传感器；温湿传感器与第三微控制器之间连接有第一A/D转换电路，排风继电器与通风设备连接，加热继电器与加热设备连接。

优选的，二氧化碳浓度控制板包括与第二WSN节点模块连接的第四微控制器，以及分别与第四微控制器连接的第四供电电池、二氧化碳传感器；二氧化碳传感器与第四微控制器之间连接有第二A/D转换电路，第四微控制器与二氧化碳发生器连接。

优选的，灌溉控制板包括与第三WSN节点模块连接的第五微控制器，以及分别与第五微控制器连接的第五供电电池、土壤湿度传感器；土壤湿度传感器与第五微控制器之间连接有第三A/D转换电路，第五微控制器与灌溉设备连接。

优选的，光照强度控制板包括与第四WSN节点模块连接的第六微控制器，以及分别与第六微控制器连接的第六供电电池、电机驱动器、日光灯开关和光照传感器；第六微控制器与第四WSN节点模块连接，光照传感器通过第四A/D转换电路与第六微控制器连接，电机驱动器与温室卷帘驱动设备连接，日光灯开关与日光灯连接。

优选的，第一微控制器采用S3C2410微控制器；温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板内置的微控制器采用单片机MSP430。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过独立设置的温室控制单元，实现对各温室的独立智能控制，采用主控制板以及与其连接的各控制板实现对温室内各控制参数的独立调节，并能够通过主控制板实现协同控制，降低了主控制的成本，提高了对温室内各控制量的同时调节和分项控制，能够实现对单独参量的智能化控制，针对性强，调节精度和范围大，相互之间无影响；并利用WSN协调器和各控制板对应的WSN节点模块，主控制板和其他控制板之间的通信和无线连接，提高了各控制板布置的灵活性，不破坏温室原有布局，并且无需考虑线路的老化和腐蚀，能够精确实现数据的采集和反馈，并且扩展性强，能够根据使用需求进行控制板的增加减少和布置，可靠性高，性能优良，智能化程度高，功能完备。

进一步的，利用GSM通信模块能够实现实时数据的发送，为管理者提供实时的数据参考，并且能够进行报警提醒，利用遥控器能够针对具体的温室控制单元进行调控和数据参数的输入。

进一步的，利用以太网通信模块实现与上位机的连接，从而形成了交换机，WSN协调器和WSN节点模块的三层次系统，结构简单，实现方便；并且能够应该与连栋温室的统一调配和管理，只采用一个上位机，就能够实时确定各温室控制单元的工作情况，以及对应温室的条件状况。

进一步的，利用各控制板上设置的对应参量传感器，通过直接控制的微处理器实现对各调控设备的直接操作，在需要对整体进行控制时，通过主控制板实现协调，以及参数的设定和数据的传输，结构层次分明，数据调用和设置能够独立进行，主控制板和各控制板的处理能力要求低，成本大幅降低，稳定性强。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述单个温室控制单元的结构原理框图。

图2为本实用新型实例中所述若干温室控制单元的连接结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

本实用新型一种智能温室控制系统，包括若干相互独立设置的温室控制单元，如图1所示，温室控制单元包括主控制板，以及分别内置有微控制器的温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及与第一微控制器连接的WSN协调器，第一按键电路和第一供电电池；用于调控通风和加热设备的温湿度控制板通过内设的第一WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控二氧化碳发生器的二氧化碳浓度控制板通过内设的第二WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控灌溉设备的灌溉控制板通过内置的第三WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控光照强度调节设备的光照强度控制板通过内置的第四WSN节点模块与WSN协调器连接；所述的第一WSN节点模块、第二WSN节点模块、第三WSN节点模块、第四WSN节点模块分别与对应控制板内的微控制器连接。

本优选实施例中，如图2所示，第一温室控制单元、第二控制单元到第N控制单元均分别通过交换机与上位机连接，从而能够通过统一的上位机，实现对各个温室状态的监管。其中，任意一个温室控制单元中，第一微控制器上连接设置GSM通信模块，主控制板通过GSM通信模块经GSM网络与用户手机连接，从而能够实现数据的输入和输出，能够通过用户手机接收报警，利用用户手机实现远程设定各种参数，远程控制各控制板对应设备的工作状态。其中，主控制板还包括用于发射远程控制信号的遥控器；遥控器包括第二微控制器，以及分别与第二微控制器连接的第二按键电路，第二供电电池和无线信号发射器，无线信号发射器与设置在主控制板内的无线信号接收器连接，能够实现现场的及时无线调控。主控制板还包括连接在第一微控制器上的以太网通信模块，提供时间信号的时钟模块，显示工作状态和实时数据的液晶显示电路和存储数据的储存卡数据存储模块。

其中，如图1所示，温湿度控制板包括与第一WSN节点模块连接的第三微控制器，以及分别与第三微控制器连接的第三供电电池、排风继电器、加热继电器和温湿传感器；温湿传感器通过第一A/D转换电路与第三微控制器连接，排风继电器与通风设备连接，加热继电器与加热设备连接，本优选实施例以排风扇和太阳能热水器为例进行说明，控制排风扇和太阳能热水器的开启或关闭信号直接来自与第三微控制器，并分别通过排风继电器和加热继电器执行相应操作，对湿度和温度进行调节，也能够通过遥控器或用户手机发送的指令经主控制板分配后由第三微控制器发出。

如图1所示，二氧化碳浓度控制板包括与第二WSN节点模块连接的第四微控制器，以及分别与第四微控制器连接的第四供电电池、二氧化碳传感器；二氧化碳传感器通过第二A/D转换电路与第四微控制器连接，第四微控制器与二氧化碳发生器连接，本优选实施例中控制二氧化碳发生器的开启或关闭信号直接来自与第三微控制器，调控温室内的二氧化碳浓度，直接对二氧化碳发生器进行控制也能够通过遥控器或用户手机发送的指令经主控制板分配后由第四微控制器发出。

如图1所示，灌溉控制板包括与第三WSN节点模块连接的第五微控制器，以及分别与第五微控制器连接的第五供电电池、土壤湿度传感器；土壤湿度传感器通过第三A/D转换电路与第五微控制器连接，第五微控制器与灌溉设备连接，本优选实施例以喷灌设备为例进行说明，控制喷灌设备的开启或关闭信号直接来自与第三微控制器，也能够通过遥控器或用户手机发送的指令经主控制板分配后由第五微控制器发出。

如图1所示，光照强度控制板包括与第四WSN节点模块连接的第六微控制器，以及分别与第六微控制器连接的第六供电电池、电机驱动器、日光灯开关和光照传感器；第六微控制器与第四WSN节点模块连接，光照传感器通过第四A/D转换电路与第六微控制器连接，电机驱动器与温室卷帘驱动设备连接，日光灯开关与日光灯连接，本优选实施例以卷帘机上的步进电机和日光灯为例进行说明，控制步进电机和日光灯的开启或关闭信号直接来自与第三微控制器，并分别通过电机驱动器和日光灯开关执行相应操作，实现对光照强度的降低或增强，也能够通过遥控器或用户手机发送的指令经主控制板分配后由第六微控制器发出。

优选的，第一微控制器采用S3C2410微控制器；温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板内置的微控制器采用单片机MSP430，数据处理速度快，实时性能好，反应灵敏。

Claims

1.一种智能温室控制系统，其特征在于，包括若干相互独立设置的温室控制单元；所述的温室控制单元包括主控制板，以及分别内置有微控制器的温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及与第一微控制器连接的WSN协调器，第一按键电路和第一供电电池；用于调控通风和加热设备的温湿度控制板通过内设的第一WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控二氧化碳发生器的二氧化碳浓度控制板通过内设的第二WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控灌溉设备的灌溉控制板通过内置的第三WSN节点模块与WSN协调器连接；用于调控光照强度调节设备的光照强度控制板通过内置的第四WSN节点模块与WSN协调器连接；所述的第一WSN节点模块、第二WSN节点模块、第三WSN节点模块、第四WSN节点模块分别与对应控制板内的微控制器连接；所述的第一微控制器采用S3C2410微控制器；所述的温湿度控制板，二氧化碳浓度控制板，灌溉控制板和光照强度控制板内置的微控制器采用单片机MSP430。

2.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的第一微控制器上连接有GSM通信模块，主控制板通过GSM通信模块经GSM网络与用户手机连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的主控制板还包括用于发射远程控制信号的遥控器；所述的遥控器包括第二微控制器，以及分别与第二微控制器连接的第二按键电路，第二供电电池和无线信号发射器，无线信号发射器与设置在主控制板内的无线信号接收器连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的主控制板还包括连接在第一微控制器上的以太网通信模块，时钟模块，液晶显示电路和储存卡数据存储模块；每个温室控制单元通过以太网通信模块经交换机与上位机连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的温湿度控制板包括与第一WSN节点模块连接的第三微控制器，以及分别与第三微控制器连接的第三供电电池、排风继电器、加热继电器和温湿传感器；温湿传感器与第三微控制器之间连接有第一A/D转换电路，排风继电器与通风设备连接，加热继电器与加热设备连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的二氧化碳浓度控制板包括与第二WSN节点模块连接的第四微控制器，以及分别与第四微控制器连接的第四供电电池、二氧化碳传感器；二氧化碳传感器与第四微控制器之间连接有第二A/D转换电路，第四微控制器与二氧化碳发生器连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的灌溉控制板包括与第三WSN节点模块连接的第五微控制器，以及分别与第五微控制器连接的第五供电电池、土壤湿度传感器；土壤湿度传感器与第五微控制器之间连接有第三A/D转换电路，第五微控制器与灌溉设备连接。

8.根据权利要求1所述的一种智能温室控制系统，其特征在于，所述的光照强度控制板包括与第四WSN节点模块连接的第六微控制器，以及分别与第六微控制器连接的第六供电电池、电机驱动器、日光灯开关和光照传感器；第六微控制器与第四WSN节点模块连接，光照传感器通过第四A/D转换电路与第六微控制器连接，电机驱动器与温室卷帘驱动设备连接，日光灯开关与日光灯连接。