CN204360254U - 食用菌栽培环境无线远程监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型特别涉及食用菌栽培环境因子无线远程监控装置；单片机1与无线射频模块4之间通过SPI通讯协议进行通讯，传感器节点6和汇聚节点7之间通过无线射频模块4进行无线数据传输；上位机13向下位机的汇聚节点7发送数据接收请求，使PC机与汇聚节点7数据传输稳定可靠，接收汇聚节点7发来的数据，同时实现环境调控设备5的手动和自动控制；汇聚节点7接收传感器节点6发来的实时环境数据，并对数据进行整合，在接到上位机13的数据接收请求时将数据通过串口发给DTU12；本实用新型的有益效果是实现了对食用菌生长环境的自动和精准的监测，并对相应实时数据进行EXCEL文件自动存储。

Description

食用菌栽培环境无线远程监控装置

技术领域：

 本实用新型属于无线传感网络自动控制技术领域，涉及农作物栽培环境监控技术，特别涉及食用菌栽培环境因子无线远程监控装置。

背景技术：

    珍稀食用菌杏鲍菇是一种低温结实菌类，它的生长繁殖过程是一个高级的物质生命运动过程，原基形成阶段，杏鲍菇对栽培环境中的温度、湿度以及CO₂浓度等关键环境因子尤为敏感。因此，生长环境直接影响了杏鲍菇的生长品质及其产量。目前，先进的食用菌栽培环境监控技术主要有两大类：（1）串行总线、现场总线自动监测系统；（2）基于GPRS的无线远程监控系统。这两种技术，前者需要铺设大量的电缆线、布线困难 、施工难度大，且线路易受破坏和腐蚀、维护成本高、监测范围有限。后者基于DTU实现了无线远程监测，但目前均是采用采集器一体化设备或PLC技术进行环境数据采集，利用组态软件现成的通讯协议进行上位机监测，具有成本高的缺陷。

发明内容：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的缺陷与不足，基于无线射频模块和GPRS无线远程传输模块开发一种成本低，且能够对食用菌生长环境中的温湿度、二氧化碳浓度进行分布式的无线远程、自动和精准的监测，并对相应环境调控设备进行反向控制和对实时数据进行EXCEL文件自动存储。

本实用新型食用菌栽培环境无线远程监控装置，包括单片机、温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、无线射频模块、环境调控设备、传感器节点和汇聚节点；单片机与无线射频模块之间通过SPI通讯协议进行通讯，传感器节点和汇聚节点之间通过无线射频模块进行无线数据传输；其中传感器节点负责环境数据实时采集、判断远程监控终端PC机发来的环境调控设备控制指令，并开启或关闭相应的设备；上位机LabVIEW软件，向下位机的汇聚节点发送数据接收请求，使PC机与汇聚节点数据传输稳定可靠，接收汇聚节点发来的数据，同时实现环境调控设备的手动和自动控制；汇聚节点接收传感器节点发来的实时环境数据，并对数据进行整合，在接到上位机的数据接收请求时将数据通过串口发给DTU，DTU将数据发到GPRS网络，通过网关进入Internet，最终建立与服务器之间的数据传输通道。远程监控终端PC机经汇聚节点向传感器节点发送环境调控设备控制指令。环境调控设备组装有风机、喷淋器、加热器和制冷机。从DTU内部重新接出VCC、GND、TXD、RXD四根线，接到汇聚节点单片机的串行通信口的对应位置；汇聚节点的单片机串行通信口为TTL，上位机是基于LabVIEW软件开发出的。

    本实用新型食用菌栽培环境无线远程监控装置的有益效果是成本低，利用无线射频模块和GPRS无线远程传输模块实现对食用菌生长环境中的温湿度、二氧化碳浓度进行分布式的无线远程、自动和精准的监测，并对相应环境调控设备进行反向控制和对实时数据进行EXCEL文件自动存储，实现数字化信息监控平台的管理。

附图说明：

附图1是食用菌栽培环境无线远程监控装置结构示意图。

图中：单片机1；温湿度传感器2；二氧化碳浓度传感器3；无线射频模块4；环境调控设备5；传感器节点6；汇聚节点7；风机8；喷淋器9；加热器10；制冷机11；DTU12；上位机13。

具体实施方式：

结合附图1加以说明，本实用新型食用菌栽培环境无线远程监控装置，包括单片机1、温湿度传感器2、二氧化碳浓度传感器3、无线射频模块4、环境调控设备5、传感器节点6、汇聚节点7、DTU12和上位机13；单片机1与无线射频模块4之间通过SPI通讯协议进行通讯，传感器节点6和汇聚节点7之间通过无线射频模块4进行无线数据传输；其中传感器节点6负责环境数据实时采集、判断远程监控终端PC机发来的环境调控设备5控制指令，并开启或关闭相应的设备；上位机13向下位机的汇聚节点7发送数据接收请求，使PC机与汇聚节点7数据传输稳定可靠，接收汇聚节点7发来的数据，同时实现环境调控设备5的手动和自动控制；汇聚节点7接收传感器节点6发来的实时环境数据，并对数据进行整合，在接到上位机13的数据接收请求时将数据通过串口发给DTU12，DTU12将数据发到GPRS网络，通过网关进入Internet，最终建立与服务器之间的数据传输通道。远程监控终端PC机经汇聚节点7向传感器节点6发送环境调控设备控制指令。环境调控5设备组装有风机8、喷淋器9、加热器10和制冷机11。从DTU12内部重新接出VCC、GND、TXD、RXD四根线，接到汇聚节点7单片机1的串行通信口的对应位置；汇聚节点7的单片机1串行通信口为TTL；上位机13是基于LabVIEW软件开发出的。

    传感器按照设定的时间间隔周期性的采集菌棚内不同区域的温湿度和二氧化碳浓度值，并将检测到的数据输入相应从机的单片机1，单片机1内部集成有8路10位A/D转换器，将检测到的数据转换成数字信号，为了确保其稳定传输，采用均值滤波技术对其进行处理。接着单片机1将处理好的数据加上从机号，写入无线射频模块4，并将数据通过天线传输给汇聚节点7的无线射频模块4，汇聚节点7的单片机1从无线射频模块4将数据读取出来，存入数据寄存器。此时，如果汇聚节点7收到上位机13发来的数据接收请求，且通讯正常，则汇聚节点7将数据通过串口发送给GPRS-DTU, DTU12将数据发到GPRS网络，服务器端通过GPRS 无线网络和Internet 网络建立数据传输通道。最终数据经过网络无线远程传送到用户监控中心的上位机13。基于LabVIEW进行了上位机13程序开发，将汇聚节点7发来的16个字节数据创建成一个一维数组，按对应位置分别截取传感器节点6的温湿度、二氧化碳浓度值并将它们按一定方式转换成十进制数，连接相应的前面板控件进行直观显示，按设定路径对实时数据进行EXCEL文件存储，方便用户访问数据。

同时，上位机13以相反的传输方向，向汇聚节点7发送信息，此信息包含两个字节，第一个字节的8位作为上位机13与汇聚节点7的通信协议，同时也是上位机13的数据接收请求，汇聚节点7收到上位机13发来的信息时，对第一个字节的8位，按位进行判断，如果这8位均能匹配，则汇聚节点7与上位机13正常通信，否则通信失败。上位机13发送的第二个字节是环境调控设备5的控制指令。每个设备的开关状态由手动控制按钮状态和实测值与设定值的比较状态取逻辑运算“或”来决定。上位机13通过Internet网络，将此信息传入GPRS网络，回到DTU12，再经过串口送入汇聚节点7。汇聚节点7收到信息后，将第二个字节通过无线射频模块4发给传感器节点6，传感器节点6的各个从机经过判断来控制相应调控设备继电器的状态。

Claims (5)

1.食用菌栽培环境无线远程监控装置，其特征在于：包括单片机（1）、温湿度传感器（2）、二氧化碳浓度传感器（3）、无线射频模块（4）、环境调控设备（5）、传感器节点（6）、汇聚节点（7）、DTU（12）和上位机（13）；单片机（1）与无线射频模块（4）之间通过SPI通讯协议进行通讯，传感器节点（6）和汇聚节点（7）之间通过无线射频模块（4）进行无线数据传输；上位机（13）向下位机的汇聚节点（7）发送数据接收请求，使PC机与汇聚节点（7）数据传输稳定可靠，接收汇聚节点（7）发来的数据，同时实现环境调控设备（5）的手动和自动控制；汇聚节点（7）接收传感器节点（6）发来的实时环境数据，并对数据进行整合，在接到上位机（13）的数据接收请求时将数据通过串口发给DTU（12），DTU（12）将数据发到GPRS网络，通过网关进入Internet，最终建立与服务器之间的数据传输通道。

2.根据权利要求１所述的食用菌栽培环境无线远程监控装置，其特征在于:远程监控终端PC机经汇聚节点（7）向传感器节点（6）发送环境调控设备（5）控制指令。

3.根据权利要求１所述的食用菌栽培环境无线远程监控装置，其特征在于:环境调控设备组装有风机（8）、喷淋器（9）、加热器（10）和制冷机（11）。

4.根据权利要求１所述的食用菌栽培环境无线远程监控装置，其特征在于：从DTU（12）内部重新接出VCC、GND、TXD、RXD四根线，接到汇聚节点（7）单片机（1）的串行通信口的对应位置；汇聚节点（7）的单片机（1）串行通信口为TTL。

5.根据权利要求１所述的食用菌栽培环境无线远程监控装置，其特征在于：上位机（13）是基于LabVIEW软件开发出的。