CN205003536U - 基于频谱感知的温室大棚监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于频谱感知的温室大棚监控系统，包括温室大棚和远程监控终端，温室大棚包括中央处理器、WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点、存储器、频谱感知融合节点、第一LTE通信模块、摄像头、多个环境参数采集传感器和对应的加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置、喷淋浇灌装置和供电装置，各传感器上设有Zigbee通信模块和第一频谱感知模块，各装置上设置有WIFI通信模块和第二频谱感知模块。频谱感知融合节点根据各频谱感知模块检测的频段状态情况，计算获得空闲通信频段值；中央处理器命令第一LTE通信模块切换到该空闲频段上通信，实现温室大棚与远程监控终端之间远程监控和大数据顺畅通信。

Description

基于频谱感知的温室大棚监控系统

技术领域

本实用新型涉及温室大棚领域，尤其涉及一种基于频谱感知的温室大棚监控系统。

背景技术

我国是传统的农业大国、粮食生产大国，也是粮食消费大国。农业始终是我国最为重要的基础产业。作为农业生产中的一部分，温室大棚种植在农业生产中始终处于重要的地位。随着我国农业大棚技术的逐渐成熟，人们越来越多的利用温室大棚种植蔬菜和其他经济作物。伴随着近年来计算机、通信技术和智能硬件设备的发展，具有智能化的温室大棚逐渐出现。

然而，由于现有的通信频谱资源(或称通信频段)被各种通信设备大量占用，使得有限的频谱资源变的极为紧缺，现有的温室大棚技术其智能化仍然较低，并且在利用监控终端检测温室大棚中的各种数据时，温室大棚中的庞大数据难以通过通信模块被顺畅地发送至监控终端处。因此，当监控终端与温室大棚进行庞大的数据通信时，现有的温室大棚已经远远不能满足智能化温室大棚种植的需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既能满足远程监测、控制温室大棚，又能够与监控终端之间进行庞大数据顺畅通信需求的基于频谱感知的温室大棚监控系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于频谱感知的温室大棚监控系统，其特征在于，包括温室大棚和远程监控终端，所述温室大棚包括中央处理器、WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点、存储器、频谱感知融合节点、第一LTE通信模块、红外线检测器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、CO₂浓度传感器、风速传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、摄像头、加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置、喷淋浇灌装置和供电装置；

所述中央处理器分别连接WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点、频谱感知融合节点和第一LTE通信模块；所述WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点和第一LTE通信模块分别连接存储器；

所述红外线检测器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、CO₂浓度传感器、风速传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器上均设置有Zigbee通信模块和第一频谱感知模块，所述Zigbee通信模块连接第一频谱感知模块；

所述摄像头、加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置和喷淋浇灌装置上均设置有WIFI通信模块和第二频谱感知模块，所述WIFI通信模块连接第二频谱感知模块；

所述供电装置包括可充电电源、光电转换模块和热电转换模块，所述光电转换模块、热电转换模块分别连接可充电电源；

所述远程监控终端上设置有第二LTE通信模块以及能够连接WIFI中继通信模块的第二WIFI通信模块。

进一步地，所述温室大棚内还设置有连接中央处理器的报警器。

可选择地，所述远程监控终端为智能手机或平板电脑或PC电脑。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：远程监控终端与温室大棚中的中央处理器通过第一LTE通信模块、第二LTE通信模块建立通信连接；温室大棚中的各种环境数据传感器实时将检测到的环境数据经Zigbee通信模块、Zigbee中继通信节点发送给中央处理器和存储器，然后由中央处理器根据接收的环境数据，通过WIFI中继通信模块、第一WIFI通信模块命令对应的摄像头、加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置或喷淋浇灌装置启动工作；在需要将存储器中的大数据发送给远程监控终端时，则由频谱感知融合节点根据温室大棚内各频谱感知模块发送的频谱检测结果进行融合，并计算得到当前处于空闲状态的通信频段值，中央处理器则命令第一LTE通信模块切换到该空闲通信频段上进行通信，从而将温室大棚内的大量数据顺畅地发送给远程监控终端，既实现了远程监测、控制温室大棚，又实现了与远程监控终端之间的大数据顺畅通信。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于频谱感知的温室大棚监控系统的结构示意图；

图2为图1所示系统中供电装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型实施例中基于频谱感知的温室大棚监控系统，包括温室大棚1和远程监控终端2，温室大棚1包括中央处理器100、WIFI中继通信模块101、Zigbee中继通信节点102、存储器103、频谱感知融合节点104、第一LTE通信模块105、红外线检测器106、空气温度传感器107、空气湿度传感器108、光照强度传感器109、CO₂浓度传感器110、风速传感器111、土壤pH值传感器112、土壤温度传感器113、土壤湿度传感器114、摄像头115、加温补光装置116、加湿装置117、遮阳装置118、通风装置119、喷淋浇灌装置120和供电装置121；远程监控终端2根据需要，可以选择智能手机或平板电脑或PC电脑。

中央处理器100分别连接WIFI中继通信模块101、Zigbee中继通信节点102、频谱感知融合节点104和第一LTE通信模块105；WIFI中继通信模块101、Zigbee中继通信节点102和第一LTE通信模块105分别连接存储器103；其中，

中央处理器100，一方面用于接收各传感器发送来的数据，并根据接收的传感器数据作出判断，命令对应的加温补光装置116、加湿装置117、遮阳装置118、通风装置119或喷淋浇灌装置120执行启动动作；一方面，接收远程监控终端2经第二LTE通信模块20、第一LTE通信模块105发送来的命令，并命令对应的装置启动；另一方面，接收频谱感知融合节点104发送来的空闲通信频段值，并命令第一LTE通信模块105切换至该空闲通信频段上进行通信，从而将温室大棚内1内的大量数据在该空闲频段上顺畅的发送给远程监控终端2。

WIFI中继通信模块101，用以连接各装置中的WIFI通信模块124，并转发中央处理器100发送的命令给对应的装置，转发摄像头115录制的视频或拍摄的照片数据保存到存储器103中；

Zigbee中继通信节点102，用以接收各传感器上Zigbee通信模块122发送来的数据，并转发给中央处理器100和存储器103；

频谱感知融合节点104，用以接收各第一频谱感知模块123、第二频谱感知模块125发送来的频段状态检测结果，并根据接收的频段检测结果，计算获得当前处于空闲状态的通信频段值，然后将空闲状态的通信频段值发送给中央处理器100；而第一频谱感知模块123、第二频谱感知模块125则分别对应检测其周围的通信频段占用或空闲状态情况，并将检测的通信频段占用或空闲状态情况发送给频谱感知融合节点104进行融合、计算处理；

红外线检测器106、空气温度传感器107、空气湿度传感器108、光照强度传感器109、CO₂浓度传感器110、风速传感器111、土壤pH值传感器112、土壤温度传感器113和土壤湿度传感器114上均设置有Zigbee通信模块122和第一频谱感知模块123，Zigbee通信模块122连接第一频谱感知模块123；

摄像头115、加温补光装置116、加湿装置117、遮阳装置118、通风装置119和喷淋浇灌装置120上均设置有WIFI通信模块124和第二频谱感知模块125，WIFI通信模块124连接第二频谱感知模块125；

供电装置121包括可充电电源1210、光电转换模块1211和热电转换模块1212，光电转换模块1211、热电转换模块1212分别连接可充电电源1210；其中，光电转换模块1211，用以将温室大棚1内所具有的光能转换为电能，并存储到可充电电源1210中；热电转换模块1212，则用以将温室大棚1内的热能转换为电能，并也存储到可充电电源1210中。由于温室大棚1的特殊性，温室大棚1内一般情况下都会具有较高的温度，这也为热电转换模块1212实现热电转换提供了热能来源，实现了温室大棚1中的能量循环利用和绿色节能。

远程监控终端2上设置有第二LTE通信模块20以及能够连接WIFI中继通信模块101连接的第二WIFI通信模块21。

为了在有外来人员进入温室大棚1内时，实现报警提醒，在温室大棚1内还设置有连接中央处理器100的报警器126。当有人员进入温室大棚1内，红外线检测器106将实时检测的红外线结果发送给中央处理器100判断，并在中央处理器100判断有外来人员的红外线数据时，中央处理器100命令报警器126作出报警提示。

以下结合图1和图2，对本实用新型实施例中温室大棚监控系统的工作情况做出说明：

(1)远程监控终端2和温室大棚1通过第二LTE通信模块20、第一LTE通信模块105建立通信连接，实现远程监控终端2和中央处理器100的数据交互；

(2)远程监控终端2发送命令给中央处理器100，然后由中央处理器100通过WIFI中继通信模块101、WIFI通信模块124转发命令给摄像头115、加温补光装置116、加湿装置117、遮阳装置118、通风装置119或喷淋浇灌装置120执行对应的启动工作；

(3)温室大棚1内的红外线检测器106、空气温度传感器107、空气湿度传感器108、光照强度传感器109、CO₂浓度传感器110、风速传感器111、土壤pH值传感器112、土壤温度传感器113、土壤湿度传感器114实时检测对应的数据，并实时地将检测的对应数据经Zigbee通信模块122、Zigbee中继通信节点102发送给中央处理器100处理：

(3-1)当中央处理器100判断接收的红外线数据达到预设阈值时，则命令报警器126作出报警，以提示有外来人员进入到温室大棚1内；中央处理器100判断接收的空气温度值超过预设阈值时，则命令通风装置119启动通风、遮阳装置118启动遮阳，以降低温室大棚1内的温度；

中央处理器100判断空气湿度值超过预设阈值时，则命令加温补光装置116加温，降低空气内的湿度；

中央处理器100判断空气湿度值低于预设湿度值时，则命令加湿装置117执行加湿，提高空气内的湿度；

(3-2)当中央处理器100判断接收的土壤温度传感器113或土壤湿度传感器114达到预设阈值时，则开启通风装置119通风，以降低土壤内的温度和湿度；而土壤湿度低于预设的湿度值时，则命令喷淋浇灌装置120执行喷淋浇灌，以提高土壤内的湿度；

(3-3)当中央处理器100判断接收的土壤pH值超过或低于预设值时，则中央处理器100将该土壤pH值数据经第一LTE通信模块105发送给远程监控终端2，以提示对温室大棚1内的土壤pH值进行调整；

(4)各传感器上的第一频谱感知模块123以及各装置上的第二频谱感知模块125分别将检测到的通信频段占用或空闲状态情况发送给频谱感知融合节点104进行融合计算，由频谱感知融合节点104计算得到当前处于空闲的通信频段值，并将该空闲的通信频段值发送给中央处理器100处理；

(5)中央处理器100命令第一LTE通信模块105切换到该空闲的通信频段上通信，并由第一LTE通信模块105在该空闲通信频段上发送给远程监控终端2，从而实现了既能满足远程监测、控制温室大棚1，又能够与远程监控终端2之间的大数据、顺畅通信需求。

Claims (3)

1.基于频谱感知的温室大棚监控系统，其特征在于，包括温室大棚和远程监控终端，所述温室大棚包括中央处理器、WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点、存储器、频谱感知融合节点、第一LTE通信模块、红外线检测器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、CO₂浓度传感器、风速传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、摄像头、加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置、喷淋浇灌装置和供电装置；

所述中央处理器分别连接WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点、频谱感知融合节点和第一LTE通信模块；所述WIFI中继通信模块、Zigbee中继通信节点和第一LTE通信模块分别连接存储器；

所述红外线检测器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器、CO₂浓度传感器、风速传感器、土壤pH值传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器上均设置有Zigbee通信模块和第一频谱感知模块，所述Zigbee通信模块连接第一频谱感知模块；

所述摄像头、加温补光装置、加湿装置、遮阳装置、通风装置和喷淋浇灌装置上均设置有WIFI通信模块和第二频谱感知模块，所述WIFI通信模块连接第二频谱感知模块；

所述供电装置包括可充电电源、光电转换模块和热电转换模块，所述光电转换模块、热电转换模块分别连接可充电电源；

所述远程监控终端上设置有第二LTE通信模块以及能够连接WIFI中继通信模块的第二WIFI通信模块。

2.根据权利要求1所述的温室大棚监控系统，其特征在于，所述温室大棚内还设置有连接中央处理器的报警器。

3.根据权利要求1或2所述的温室大棚监控系统，其特征在于，所述远程监控终端为智能手机或平板电脑或PC电脑。