CN205121315U - 一种基于安卓系统的智能大棚控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于安卓系统的智能大棚系统，包括控制主机、传感器终端、执行设备终端和用户设备：控制主机采用32位高性能处理器搭载Android智能操作系统，并匹配触摸屏和SD卡数据存储装置；传感器终端包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器和大气压强传感器，并带有SD卡数据存储装置；安防终端包括烟雾传感器、一氧化碳传感器、氨气传感器，并带有SD卡数据存储装置；执行终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机、卷帘机控制系统、渗灌控制系统和SD卡存储装置；用户设备与控制主机相连。本实用新型能够方便的实现对大棚的远程控制，且操作简单、灵活性强。

Description

一种基于安卓系统的智能大棚控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于安卓系统的智能大棚系统，属于远程监控领域及农业物联网应用领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对于蔬菜、粮食和水果的质量要求越来越高。随着时间的推移，农产品质量和人们的要求的矛盾越来越尖锐，传统的耕种方式已不能满足现在要求。随着农业现代化的普及，传统的耕种方式的浪费人力物力，控制不准确的弱点已日趋明显。因此，智能程度高、灵活性强、扩展性好，操作方便、成本低廉的温室因子监控系统对于农业技术人员和普通农户具有重要意义，且对于中国农业科技新成果、新技术及时有效地向农业生产一线普及具有促进作用。

为此，提出了一种基于安卓系统的智能大棚系统，搭建了免费、开源的开发环境，实现了农业信息数据的远程监测、农业执行设备远程监控，促进了农业信息化的进一步推广。

实用新型内容

针对以上缺点，本实用新型的提供一种基于安卓系统的智能大棚控制系统，与现有技术相比，具有智能程度高、灵活性强、扩展性好，操作方便、成本低廉的优点。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于安卓系统的智能大棚系统，包括控制主机；与控制主机无线连接有传感器终端、执行设备终端、安防终端、用户设备；

所述的控制主机为32位高性能且搭载Android智能操作系统的处理器，与控制主机相连接有触摸屏和SD卡数据存储装置；

所述的传感器终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机，与本单片机连接有土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器和大气压强传感器以及SD卡数据存储装置；

所述的执行终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机、与本单片机连接有继电器组和SD卡存储装置；所述继电器组控制有：卷帘机控制系统、渗灌控制系统的继电器组；

所述的安防终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机，与本单片机烟雾传感器、一氧化碳传感器、氨气传感器以及D卡数据存储装置。

优选的，所述传感器终端的单片机采用CC2530F256单片机；土壤温度传感器选择DS18B20温度传感器，与单片机的P01引脚相连；空气温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器，与单片机的P20引脚相连；土壤湿度传感器选用FC-28土壤湿度传感器，与单片机的P06引脚相连；光照强度传感器选用BH1750FVI光照强度传感器，与单片机P13、P14引脚相连；大气压传感器选用BMP180大气压强传感器，与单片机的P04、P05引脚相连；SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连。

优选的，所述的安防终端的单片机采用德州仪器公司的CC2530F256单片机；烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器与单片机的P01引脚相连；一氧化碳传感器选用MQ-7一氧化碳传感器，与单片机的P02引脚相连；氨气传感器选用MQ-137氨气传感器，与单片机的P03引脚相连。

优选的，执行设备终端的单片机采用CC2530F256单片机；SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连；渗灌控制系统采用雨鸟公司生产的PGA-200，并配备了TBOS直流电磁头，与单片机的P11、P17引脚相连。卷帘机控制系统采用宏发的105F-4继电器，分别于单片机的P05、P06和P07引脚相连。

优选的，所述的灌溉渗透系统包括两个三极管、一个继电器；继电器控制有一电磁阀；其中两个三极管的基极分别连接P17端口、P11端口，集电极连接电源，发射极连接继电器。

优选的，卷帘机控制系统通过单片机的I/O口输出的高低电平来控制卷帘机的动作：P06引脚连接继电器KM1’控制卷帘机上卷，P07引脚连接继电器KM2’控制卷帘机下卷，P05引脚连接继电器KM3控制卷帘机停止。

该系统包括控制主机、传感器终端、执行终端、远程服务器端和用户终端。

所述控制主机采用高性能32位ARM处理器搭载Android智能操作系统，并带有触摸屏。

所述的传感器终端由具有Zigbee无线收发功能的单片机、土壤温度传感器、空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器、大气压强传感器组成和SD卡存储装置。

所述的安防终端由具有Zigbee无线收发功能的单片机、烟雾传感器、一氧化碳传感器、氨气传感器、蜂鸣器和SD卡存储装置组成。

所述的执行终端由具有Zigbee无线收发功能的单片机、卷帘机控制系统、渗灌控制系统和SD卡存储装置。

所述具有Zigbee无线收发功能的单片选用德州仪器的CC2530F256单片机。

所述的用户设备包括电脑或手持设备。

本实用新型工作原理：

控制主机采用双核ARM处理器配合对输出终端的命令信号进行判断分析并作出反馈，通过控制主机的Zigbee无线收发模块发出命令信号给设备终端，从而控制大棚内的传感器终端、执行终端和安防终端，进而让大棚内的设备执行相关动作。用户通过有线或无线网络与控制主机相连接查看或进行相应的控制，当出现无法控制设备终端的情况时，控制主机将会将反馈信息通过网络和短信的形式发送给用户设备。

工作人员可设定相应的数据阀值，当温室内的参数超过阀值时控制主机自动控制相应的终端进行动作，实现闭环控制。为防止数据在无线传输过程中出现丢失的情况，每个终端均带有SD卡数据存储装置。

与现有技术相比，本实用新型采用的控制主机作为主控制器，能够通过通讯模块接收输出终端的命令信号，经过服务器模块在其数据库内进行处理，再通过通讯模块将数据发送到设备终端，从而实现对大棚内设备的智能控制，整个控制过程具有速度快、安全性高、可靠性强的优点，同时又能方便人们在日程生活中的使用，且成本低、处理过程简单，系统稳定性高。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的实际运行框图；

图2是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的控制主机的结构框图；

图3是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的传感器的结构框图；

图4是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的安防终端的结构框图；

图5是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的安防终端的结构框图；

图6是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的执行设备终端的渗灌系统控制电路图；

图7是本实用新型提供的基于安卓系统的智能大棚系统的执行设备终端的卷帘机系统控制电路图；

图中，1、控制主机，2、传感器终端，3、安防终端，4、执行终端，5、用户设备；21、S5PV210处理器及其外围匹配电路，22、7寸触摸屏及其显示电路，23、CC2530F256单片机，24、WCDMA无线通讯模块，25、SD卡存储装置；31、CC2530F256单片机，32、土壤温度传感器，33、空气温湿度传感器，34、土壤湿度传感器，35、光照强度传感器，36、大气压强传感器，37、SD卡存储装置；41、CC2530F256单片机，42、烟雾传感器，43、一氧化碳传感器，44、氨气传感器，45、SD卡存储装置；51、CC2530F256单片机，52、SD卡存储装置，53、继电器控制组，54、风机系统，55、卷帘机系统，56、渗灌系统。

具体实施方式

如图1所示为一种基于安卓系统的智能大棚控制系统的整体结构框图。一种基于安卓系统的智能大棚控制系统包括控制主机1、传感器终端2、安防终端3、执行设备终端4、用户设备5。

如图2所示，所述的控制主机1包括以Cortex-A8核心的S5PV210处理器及其外围匹配电路21、7寸触摸屏及其显示电路22、具有Zigbee无线收发功能的CC2530F256单片机23、WCDMA无线通讯模块24和扩展储存装置25。

控制主机中的CC2530F256单片机23作为协调器使用，通过Zigbee网络接受来自各个节点的数据，并将接收到的数据经串口0发送给S5PV210处理器。数据通过S5PV210处理器的处理后在触摸屏上显示，同时数据通过WCDMA通讯模块经WCDMA网络将数据发送到远端服务器中并在扩展储存装置25中保存。当用户有控制命令通过电脑或手持设备下达时，首先通过有线或者无线网络发送到控制主机，并会在控制主机的触摸屏上显示出来，同时控制命令经控制主机的S5PV210处理器的串口发送到控制主机的作为协调器使用的CC2530F256单片机，进而将控制命令发送到相应的节点。

如图3示传感器终端2包括具有Zigbee无线收发功能的CC2530F256单片机31、土壤温度传感器32、空气温湿度传感器33、土壤湿度传感器34、光照强度传感器35、大气压强传感器36和SD卡存储装置37。

图中31为具有ZigBee无线收发功能的单片机，采用德州仪器公司的CC2530F256单片机。

图中32为土壤温度传感器，此传感器选择DS18B20温度传感器，与单片机的P01引脚相连。DS18B20具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20用于－55℃～+125℃的环境中，并支持最多8个并联的多点组网，实现多点测温。

图中33为空气温湿度传感器，此传感器采用DHT11温湿度传感器，与单片机的P20引脚相连。

图中34为土壤湿度传感器，此传感器选用FC-28土壤湿度传感器，。与单片机的P06引脚相连。

图中35为光照强度传感器，此传感器选用BH1750FVI光照强度传感器，与单片机P13、P14引脚相连，通过I²C总线与单片机通讯。

图中36为大气压传感器，此传感器选用BMP180大气压强传感器，与单片机的P04、P05引脚相连，通过I²C总线与单片机通讯。

图中37为SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连，模拟SPI总线方式与单片机的通信。

如图4所示，所述的安防终端3由具有Zigbee无线收发功能的CC2530F256单片机41、烟雾传感器42、一氧化碳传感器43、氨气传感器44和SD卡存储装置45组成。

图中41为具有ZigBee无线收发功能的单片机，采用德州仪器公司的CC2530F256单片机。CC2530F256结合了德州仪器领先业界的黄金单元ZigBee协议栈，提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。

图中42为烟雾传感器，此传感器选用MQ-2烟雾传感器42，用来监测温室中的烟雾浓度。MQ-2与单片机的P01引脚相连，通过CC2530F256单片机内部的模数转换获得准确的数值。

图中43为一氧化碳传感器，此传感器选用MQ-7一氧化碳传感器，用来监测温室环境中的一氧化碳浓度。MQ-7与单片机的P02引脚相连，通过CC2530F256单片机内部的模数转换获得准确的数值。

图中44为氨气传感器，此传感器选用MQ-137氨气传感器，用来监测温室中氨气的浓度。MQ-137单片机的P03引脚相连，通过CC2530F256单片机内部的模数转换获得准确的数值。

如图5所示，执行设备终端5包括具有Zigbee无线收发功能的CC2530F256单片机51、SD卡存储装置52、渗灌控制系统53、卷帘机控制系统54。

当温室内的光照、温度、烟雾、一氧化碳、氨气和水分参数超过阀值时控制主机发出命令给执行终端，控制继电器组，进而控制卷帘机、风机和电磁阀动作，调节温室内的参数。并把当前的动作状态存储到SD卡中。

图中51为具有ZigBee无线收发功能的单片机，采用德州仪器公司的CC2530F256单片机。

图中52为SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连，模拟SPI总线方式与单片机的通信。

图中53渗灌控制系统，用来渗灌系统进行控制，结合图6详细说明。渗灌控制系统的电磁阀采用雨鸟公司生产的PGA-200，并配备了TBOS直流电磁头,该电磁头区别于交流电磁阀的设计就是启动和停止由脉冲控制，而工作的整个过程是不消耗电能的,电磁头的两根引线用于接受正负脉冲。如图6所示,P17引脚接高电平，三极管Q2导通，继电器常闭节点接通电磁头和电源，50毫秒之后P17引脚输出低电平，三极管截止，继电器常闭节点断开电磁头与电源的连接,整个过程就是给电磁头输入一个峰值为12v的脉冲，此时电磁阀开通。如果P11引脚输出高电平，三极管Q3导通,继电器K3常闭节点接通电磁头与电源的通路，此时电磁头上的电压方向与Q2导通时上的电压方向是相反的，50毫秒之后P11引脚输出低电平，继电器K3常闭节点断开电源和电磁头的通路，电磁阀关闭,整个过程与Q2导通时电磁头的输入脉冲方向刚好相反。

图中54为卷帘机控制系统，用来对卷帘机进行控制，结合图7详细说明控制模块通过单片机的I/O口输出的高低电平来控制卷帘机的动作。P06引脚连接继电器KM1’控制卷帘机上卷，P07引脚连接继电器KM2’控制卷帘机下卷，P05引脚连接继电器KM3控制卷帘机停止，控制电路如图所示。图中，SB1为总开关，SB2，SB3按钮分别实现卷帘机正转、反转手动控制。为了保证电动机不同时正反转导致电机损坏，设计了继电器KM1，KM2互锁功能，以保证两个线圈不同时通电。

当指令为控制卷帘机下卷时P06引脚输出低电平，线圈KM1’得电使常开触点KM1’闭合，电流经热继电器FR—触点KM3—按钮SB1—触点KM1’—常闭触点KM2—限位开关SQ1—线圈KM1形成回路，继电器KM1线圈得电，常开触点闭合，卷帘机正转上卷，到达上限位置。上限位开关SQ1断开，KM1线圈失电，常开触点断开，电机失电停止转动。

当指令为控制卷帘机下卷时，由P07引脚输出低电平，继电器KM2’线圈得电，常开触点KM2’闭合，电流经热继电器FR—按钮SB1—触点KM2’—常闭触点KM1—限位开关SQ2—线圈KM2形成回路，继电器KM2线圈得电，常开触点闭合，卷帘机反转下卷，到达下限位置；下限位开关SQ2触点断开，线圈失电，KM2常开触点断开，电机失电停止。

本实用新型的控制主机具有显示、操作、收发数据和命令、数据存储、能源管理功能。所有的设备终端均具有独立的处理器和网络地址，以及数据和指令收发及处理、IO控制和数据采集功能。

Claims (6)

1.一种基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：包括控制主机；与控制主机无线连接有传感器终端、执行设备终端、安防终端、用户设备；

所述的控制主机为32位高性能且搭载Android智能操作系统的处理器，与控制主机相连接有触摸屏和SD卡数据存储装置；

所述的传感器终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机，与本单片机连接有土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、光照传感器和大气压强传感器以及SD卡数据存储装置；

所述的执行终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机、与本单片机连接有继电器组和SD卡存储装置；所述继电器组控制有：卷帘机控制系统、渗灌控制系统的继电器组；

所述的安防终端包括具有Zigbee无线收发功能的单片机，与本单片机烟雾传感器、一氧化碳传感器、氨气传感器以及D卡数据存储装置。

2.根据权利要求1所述的基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：

所述传感器终端的单片机采用CC2530F256单片机；土壤温度传感器选择DS18B20温度传感器，与单片机的P01引脚相连；空气温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器，与单片机的P20引脚相连；土壤湿度传感器选用FC-28土壤湿度传感器，与单片机的P06引脚相连；光照强度传感器选用BH1750FVI光照强度传感器，与单片机P13、P14引脚相连；大气压传感器选用BMP180大气压强传感器，与单片机的P04、P05引脚相连；SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连。

3.根据权利要求1所述的基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：

所述的安防终端的单片机采用德州仪器公司的CC2530F256单片机；烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器与单片机的P01引脚相连；一氧化碳传感器选用MQ-7一氧化碳传感器，与单片机的P02引脚相连；氨气传感器选用MQ-137氨气传感器，与单片机的P03引脚相连。

4.根据权利要求1所述的基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：

执行设备终端的单片机采用CC2530F256单片机；SD卡存储装置，与单片机的P12、P13、P14、P15引脚相连；渗灌控制系统采用雨鸟公司生产的PGA-200，并配备了TBOS直流电磁头，与单片机的P11、P17引脚相连。卷帘机控制系统采用宏发的105F-4继电器，分别于单片机的P05、P06和P07引脚相连。

5.根据权利要求1所述的基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：

所述的灌溉渗透系统包括两个三极管、一个继电器；继电器控制有一电磁阀；其中两个三极管的基极分别连接P17端口、P11端口，集电极连接电源，发射极连接继电器。

6.根据权利要求1所述的基于安卓系统的智能大棚系统，其特征在于：

卷帘机控制系统通过单片机的I/O口输出的高低电平来控制卷帘机的动作：P06引脚连接继电器KM1’控制卷帘机上卷，P07引脚连接继电器KM2’控制卷帘机下卷，P05引脚连接继电器KM3控制卷帘机停止。