CN204680299U - 一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，它包括温室沙盘模型（8），温室沙盘模型（8）中布置有植物模型（1）、无线传感器节点（2）、直流风机（3）、加热装置（6）和补光装置（7），无线传感器节点（2）与直流风机（3）、加热装置（6）和补光装置（7）导线连接，无线传感器节点（2）与监控中心计算机无线连接；解决了学校物联网技术教学采用视频、开发板或控制台挂件等存在的不直观导致的教学效果不好等问题。

Description

一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型

技术领域

本实用新型属于教学模型领域，尤其涉及一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型。

背景技术

物联网指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。是当前的研究热点。将物联网技术与农业相结合，可实现智慧农业；与交通相结合，可实现智能交通；与温室相结合，可实现智能温室，等等。当前，很多学校都开设有物联网技术这门课程，教学方法基本上是采用视频教学、开发板或控制台挂件的形式，不足之处很明显，例如，不直观，因此导致教学效果不好，而物联网技术还处于应用的初级阶段，也没有合适的场合进行现场演示，使得教师对物联网知识的教学效果受到很大影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，以解决学校物联网技术教学采用视频、开发板或控制台挂件等存在的不直观导致的教学效果不好等问题。

本实用新型技术方案：

一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，它包括温室沙盘模型，温室沙盘模型中布置有植物模型、无线传感器节点、直流风机、加热装置和补光装置，无线传感器节点与直流风机、加热装置和补光装置导线连接，无线传感器节点与监控中心计算机无线连接。

加热装置布置在温室沙盘模型右侧。

补光装置居中布置在温室沙盘模型顶部。

温室沙盘模型为透明亚克力板制成。

无线传感器节点包括微处理器单元，微处理器单元与传感器单元、无线通信单元和电源单元导线连接。

无线通信单元为GSM/GPRS双频通信模块和射频模块nRF905。

传感器单元包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器，空气温湿度传感器为I2C总线的数字式温湿度传感器SHT10，光照强度传感器为光敏电阻加调理电路构成，土壤温度传感器为1线总线的DS18B20数字式传感器，土壤水分传感器为ECH2O，二氧化碳传感器为SenseAir k30。

微处理器单元为MSP430f149。

本实用新型的有益效果：

本实用新型为了解决物联网教学中的问题，设计了一种教学模型，该教学模型在一套标准的温室沙盘模型的基础上集成了各种温室环境监测所需无线传感器节点或装置，通过直观操作和演示，可以方便地针对各种人群进行物联网技术及其应用的教学，并有效促进教学效果的提高，在物联网教学中，教师可根据物联网技术的一种具体应用场景——智能温室环境监测，将物联网技术的一种具体的应用直观地展示给学员，首先，该沙盘模型采用透明亚克力板制作，通过配置温室内部植物模型、风机模型、加热装置、补光装置，能真实再现一个温室的内部环境，第二，无线传感器按链状拓扑结构安装在温室模型的墙壁上，第三，无线传感器留置有下载接口，教学中可根据需要下载程序进行演示，第四、上位机中开发中可显示温室内部环境状态的监控界面，通过该实用新型，教师可介绍和演示如何应用物联网技术，能极大地提高教学效果，通过本实用新型，还可模拟基于物联网的远程控制等其他教学演示活动；解决了学校物联网技术教学采用视频、开发板或控制台挂件等存在的不直观导致的教学效果不好等问题。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式：

一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，它包括温室沙盘模型8，温室沙盘模型8中布置有植物模型1、无线传感器节点2、直流风机3、加热装置6和补光装置7，无线传感器节点2与直流风机3、加热装置6和补光装置7导线连接，无线传感器节点2与监控中心计算机无线连接。

加热装置6布置在温室沙盘模型8右侧。

补光装置7居中布置在温室沙盘模型8顶部。

温室沙盘模型8为透明亚克力板制成。

无线传感器节点2包括微处理器单元，微处理器单元与传感器单元、无线通信单元和电源单元导线连接。

无线通信单元为GSM/GPRS双频通信模块和射频模块nRF905，射频模块nRF905适用于近距离通信，在空旷环境中通信距离可达800 m，GSM/GPRS双频通信模块适用于远距离通信。

传感器单元均选用低功耗的传感器，它包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器，空气温湿度传感器为I2C总线的数字式温湿度传感器SHT10，光照强度传感器为光敏电阻加调理电路构成，土壤温度传感器为1线总线的DS18B20数字式传感器，土壤水分传感器为ECH2O，二氧化碳传感器为SenseAir k30。

微处理器单元为MSP430f149，内部集成除了有64KB的程序存储区、数据区、特殊功能寄存器区，还集成有12位的A/D转换单元。

电源单元采用市电和蓄电池供电两种方式，蓄电池采用的是1.5V 2500 mAh的可充电电池。

监控中心计算机可通过nRF905实现与温室环境监测系统中各节点的自组网和与无线传感器交换信息，通过GSM/GPRS模块实现远程通信。

监控中心计算机4侧设置一个GSMGSM/GPRS模块，通过它与温室沙盘模型8内的无线传感器节点上的GSM/GPRS模块实现通信，进行数据交互。

教学演示时，可由无线传感器对现场的空气温湿度、土壤水分、土壤温度二氧化碳气体浓度、光照度传感器对温室内部环境进行探测，将信号通过无线多跳方式传送至监控中心计算机，由监控中心计算机通过分析确定是否报警。

教学演示时，可在温室内部模拟温度过高，监控中心计算机接收到无线传感器传过来的信息后，通过GSM/GPRS远程通信模块发出报警信息，并通过无线传感器节点的微处理器控制直流风机转动。

教学演示时，可在温室内部模拟发生光照度过低，监控中心计算机接收到无线传感器传过来的信息后，通过GSM/GPRS远程通信模块发出报警信息，并通过无线传感器节点的微处理器控制启动补光装置。

教学演示时，可在温室内部模拟温度过低，监控中心计算机接收到无线传感器传过来的信息后，通过GSM/GPRS远程通信模块发出报警信息，并通过无线传感器节点的微处理器控制启动加热装置。

教学演示时，还可通过短消息方式查询温室内部的环境情况。

采用本实用新型，可以方便直观的对物联网技术这门课程进行教学，教学效果良好，学生对教学内容可以直观了解。

Claims (8)

1.一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，它包括温室沙盘模型（8），其特征在于：温室沙盘模型（8）中布置有植物模型（1）、无线传感器节点（2）、直流风机（3）、加热装置（6）和补光装置（7），无线传感器节点（2）与直流风机（3）、加热装置（6）和补光装置（7）导线连接，无线传感器节点（2）与监控中心计算机无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：加热装置（6）布置在温室沙盘模型（8）右侧。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：补光装置（7）居中布置在温室沙盘模型（8）顶部。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：温室沙盘模型（8）为透明亚克力板制成。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：无线传感器节点（2）包括微处理器单元，微处理器单元与传感器单元、无线通信单元和电源单元导线连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：无线通信单元为GSM/GPRS双频通信模块和射频模块nRF905。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：传感器单元包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器，空气温湿度传感器为I2C总线的数字式温湿度传感器SHT10，光照强度传感器为光敏电阻加调理电路构成，土壤温度传感器为1线总线的DS18B20数字式传感器，土壤水分传感器为ECH2O，二氧化碳传感器为SenseAir k30。

8.根据权利要求5所述的一种基于物联网的温室环境监测系统教学模型，其特征在于：微处理器单元为MSP430f149。