CN205213611U - 一种远程监控蔬菜大棚放风机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种远程监控蔬菜大棚放风机。蔬菜大棚放风机包括放风膜、传动装置和电机模块,其中电机模块设有电机,电机设有电机输出轴,电机输出轴连接于传动装置的一端,传动装置的另一端连接于放风膜。蔬菜大棚放风机进一步包括控制主机、RS-485总线、测控模块和手机,其中控制主机与手机通信连接,且控制主机通过RS-485总线与测控模块通信连接,且测控模块与电机模块电连接,从而控制主机能够接收来自手机的信号来控制测控模块,进而控制电机正转、反转及停止。本实用新型能够实现远程实时监控蔬菜大棚的温度和/或光照度的功能,且系统可靠、成本低。

Description

一种远程监控蔬菜大棚放风机
技术领域
本实用新型涉及蔬菜大棚,具体涉及一种基于Android平台和物联网技术的远程监控智能放风机。
背景技术
现有蔬菜大棚的通风和调温通常通过大棚放风机来实现。现有的大棚放风机通常包括电机、绳索和控制电路,其中电机的输出轴连接绳索的一端,绳索的另一端连接于大棚的放风膜,从而通过拖拉放风膜而实现大棚放风口的开启或关闭。
然而,目前的大棚放风机通常只采用单片机系统,电机控制通常采用电磁继电器,对感性负载电机驱动不稳定,且操作较为复杂,需要复杂的操作顺序和操作指令。另外,现在有大棚放风机通常只能在现场进行操作,难以做到远程控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于Android平台及物联网技术的远程监控蔬菜大棚智能放风调温系统。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种远程监控蔬菜大棚放风机,所述蔬菜大棚放风机包括放风膜、传动装置和电机模块,其中所述电机模块设有电机,所述电机设有电机输出轴,所述电机输出轴连接于所述传动装置的一端,所述传动装置的另一端连接于所述放风膜,其特征在于,所述蔬菜大棚放风机进一步包括控制主机、RS-485总线、测控模块和手机,其中所述控制主机与所述手机通信连接,且所述控制主机通过所述RS-485总线与所述测控模块通信连接,且所述测控模块与所述电机模块电连接,从而所述控制主机能够接收来自所述手机的信号来控制所述测控模块,进而控制所述电机正转、反转及停止,其中所述控制主机包括转换模块和安装有Android操作系统的平板电脑,所述平板电脑设有UART接口,且所述转换模块设有输入口、电压转换电路、将UART信号转换成RS-485信号的电路以及输出口,所述UART接口电连接于所述转换模块的输入口,所述转换模块的输出口与所述RS-485总线通信连接。
一优选实施例中,所述控制主机带有网络信息处理模块和短信信息处理模块,所述网络信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的无线网络信号,以及所述短信信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的短信。
另一优选实施例中,所述控制主机和所述手机经由GPRS、3G、4G、WiFi网络或短信通信连接。
另一优选实施例中,所述测控模块包括MCU、固态继电器、用于检测光照度的光照度检测电路、用于检测温度的温度检测电路、RS-485通信电路和电源供电电路,其中,所述电源供电电路用于与外部电源连接从而为所述测控模块提供电力,所述MCU与所述光照度检测电路和所述温度检测电路分别电连接并经由所述RS-485通信电路与所述RS-485总线通信连接,所述固态继电器用于控制所述电机的正转和反转并设有输入电路和输出电路,所述输入电路与所述MCU电连接,且所述输出电路与所述电机的接口电连接。
优选地,所述蔬菜大棚包括多个电机模块和多个测控模块,所述电机模块和所述测控模块的数量相同且每一个电机模块和对应的一个测控模块电连接。
优选地,所述MCU、所述固态继电器、所述光照度检测电路、所述温度检测电路、所述RS-485通信电路和所述电源供电电路集成在一块电路板上。
优选地,每个所述测控模块设有两个固态继电器,所述两个固态继电器均与所述电机接口电连接,且其中一个固态继电器用于控制电机的正转,另一个固态继电器用于控制电机的反转。
优选地,所述温度检测电路包含BH1750FVI数字型光强度传感器,该光强度传感器采用I2C接口与所述MCU进行通信。
优选地,所述温度检测电路包含DS18b20温度探头,所述DS18b20温度探头经由一个I/O接口与所述MCU通信连接。
优选地,所述RS-485通信电路包含光耦隔离保护芯片6N137及HCPL2630,所述光耦隔离保护芯片6N137及HCPL2630将所述MCU的UART接口与RS-485总线隔离。
优选地,所述MCU设有UART接口,所述RS-485通信电路进一步包括B0505S-1W芯片,所述B0505S-1W芯片用于所述UART接口与RS-485通信电路的供电电源之间电磁隔离。
优选地,所述电源供电电路设有电源模块HLK-PM01-D2A2,所述电源模块HLK-PM01-D2A2将220V输入电源转换为5V电源。
本实用新型能够实现远程实时监控蔬菜大棚的温度和/或光照度的功能,且系统可靠、成本低。
附图说明
图1是基于Android平台和物联网技术的远程监控蔬菜大棚智能放风机的一实施例的原理框图。
图2是控制主机的系统结构示意图。
图3是Android平台控制主机的系统框图。
图4是在控制主机2中的平板电脑上安装的应用程序(APP)的主界面示意图。
图5是图1的手机的系统框图。
图6是图1的测控模块的一实施例的原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明,以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是,附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制,而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
术语解释
Android平台:指的是安装有Android操作系统以及相关Android应用程序(APP)的设备。
控制主机:指的是安装有Android操作系统以及相关Android应用程序(APP)的控制主机。
本文中,基于Android平台的远程监控蔬菜大棚放风机包括放风膜、传动装置和电机模块,其中所述电机模块设有电机,所述电机设有电机输出轴,所述电机输出轴连接于所述传动装置的一端,所述传动装置的另一端连接于所述放风膜,从而当电机转动时,电机输出轴带动传动装置运动,传动装置带动放风膜运动,从而实现放风膜的开启或关闭。更具体地,本实用新型的基于Android平台的远程监控蔬菜大棚放风机进一步包括控制主机和Android智能手机,采用了Android平台和物联网技术的控制主机内装有的APP可通过GPRS或Wifi网络与手机进行通信。手机同样安装有基于物联网技术的APP,可利用GPRS或Wifi网络与控制主机进行通信,收取控制主机发送过来的温度信息,同时可以发送电机控制命令到控制主机,控制电机正传、反转及停止。由此,用户可以通过Android智能手机客户端来实时监控大棚温度。
图1示出根据本实用新型的一实施例的基于Android平台和物联网技术的远程监控蔬菜大棚智能放风机的一实施例的原理框图。如图1所示,蔬菜大棚放风机包括控制主机2、RS-485总线3、多个(图中为3个)测控模块1和手机4,其中控制主机2与手机4通信连接,且控制主机2通过RS-485总线3与每个测控模块1通信连接,且测控模块1与电机模块5电连接,从而所述控制主机2能够接收来自所述手机4的信号来控制所述测控模块1,进而控制所述电机模块中的电机正转、反转及停止。
这里,控制主机2和手机4之间的通信可以采用现有技术中的通信技术来完成,例如通过GPRS、3G、4G、WiFi网络或短信等通信技术经由物联网服务器6进行通信。
图2是控制主机的系统结构示意图。如图2所示,控制主机包括转换模块22和安装有Android操作系统的平板电脑21,所述平板电脑21设有UART接口211,信号电平为1.8V。转换模块22设有输入口221、电压转换电路222、将UART信号转换成RS-485信号的电路223以及输出口224,其中所述UART接口211电连接于所述转换模块22的输入口221。转换模块22的输出口224与RS-485总线3通信连接。这里,电压转换电路采用TI公司的SN74AVC4T24芯片,将1.8V电平的UART信号转换为3.3V的UART信号。电路223采用MAX485芯片,通过MAX485芯片将UART信号转换为RS-485信号,与测控模块的RS-485总线相连接。当然,电压转换电路也可采用任何合适的已知或待开发的芯片来实现将某个电平的UART信号转换为另一电平的UART信号。电路223也可采用任何合适的已知或待开发的芯片来实现将UART信号转换为RS-485信号。
平板电脑21选用Android智能平板电脑,自带手机短信功能及手机GPRS网络功能。具体地,平板电脑21可以采用具有UART接口和无线通信模块,诸如GPRS模块、3G模块、4G模块和/或WiFi模块等的市场上可购得的Android智能平板电脑。或者,也可对现有的平板电脑进行改进,增加UART接口和相应的控制模块来实现。
图3是Android平台控制主机2的系统框图。如图3所示,控制主机2设有界面响应模块、网络信息处理模块、短信信息处理模块、参数配置、任务控制模块、报警检测模块、底层控制模块(UART)、消息回馈处理模块以及其它功能模块,诸如用户协议、网络诊断和软件升级。其中,所述网络信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的无线网络信号,以及所述短信信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的短信。控制主机2采用GPRS网络通过物联网服务器与手机进行通信,也可以接收、发送手机短信与手机通信。控制主机2通过底层控制模块控制硬件UART接口与RS-485总线上的测控模块进行通信,读取每一路的温度,控制每一路的电机运转。每一路的温度信息显示在液晶屏上,用户也可以点击液晶屏上的控制按键对每一路电机进行控制。当读取到的温度超过阈值时,或大棚内断电时,控制主机会自动发送报警短信到用户手机上,提醒用户处理。
图4示出在控制主机2中的平板电脑21上安装的应用程序(APP)的主界面。如图4所示,控制主机2可经由测控模块1采集3~6路温度信息,控制3~6路电机,并可在设置界面中设置温度信息采集的通路数量和电机的数量。此时,仅需要在RS-485总线中增加或减少相应的测控模块和电机模块即可。如图4所示,主界面上设有“放”、“关”、“停”按钮,分别用于打开放风膜、关闭放风膜和停止电机的转动。主界面上还可显示蔬菜大棚的温度信息。
图5是图1的手机4的系统框图。如图5所示,手机4设有网络接收模块、短信接收模块、网络控制模块、短信控制模块、信息处理剂显示模块、网络信息发送模块、短信发送模块、参数配置以及其它功能模块,诸如网络诊断、软件升级、系统设置、软件信息以及帮助指南。用户可通过手机自带的GPRS、3G、4G或者WiFi网络通过物联网服务器与控制主机通信。在无GPRS、3G、4G或者WiFi网络的情况下,也可通过手机短信与控制主机进行通信控制。手机软件自带报警功能,当连续预定时间,例如12分钟没有收到控制主机发送过来的温度信息,则自动发声报警,提醒用户控制主机可能出现异常。这里,上述的预定时间也可以是15分钟、20分钟或30分钟等任何合适的设定值。本文中,手机可以采用市场上可购得的智能手机,其安装有具备上述功能的APP。
图6是测控模块的一实施例的原理框图。如图6所示,测控模块1包括MCU11、固态继电器12a和12b、用于检测光照度的光照度检测电路13、用于检测温度的温度检测电路14、RS-485通信电路15和电源供电电路,其中,电源供电电路用于与外部电源连接从而为测控模块1提供电力。MCU11与光照度检测电路13和温度检测电路14分别电连接并经由RS-485通信电路15与RS-485总线通信连接。固态继电器12a和12b用于控制电机的正转和反转并设有输入电路和输出电路,其中固态继电器12a用于控制电机的正转,固态继电器12b用于控制电机3的反转。输入电路与MCU11电连接,且输出电路与电机的接口16电连接。本文中,MCU11、固态继电器12a和12b、光照度检测电路13、温度检测电路14、RS-485通信电路15和电源供电电路集成在一块电路板上。
MCU(即微控制单元或单片机)11例如采用Microchip公司的PIC16F877A系列芯片。该PIC单片机多用于汽车工业控制领域,抗干扰性能好,系统稳定性高。当然,MCU也可采用其他任何合适的或待开发的芯片。
温度检测电路采用达拉斯半导体公司的DS18b20温度探头。DS18b20是数字式温度传感器,相对于传统温度传感器精度高、稳定性好、电路简单,仅仅需要一个I/O接口,MCU就可以与之通信读取温度。当然,温度检测电路也可采用其它合适的温度传感器。
光照度检测电路采用ROHM公司的BH1750FVI数字型光强度传感器,其采用I2C接口与MCU进行通信,16位测试精度,光照测试范围1lx~65535lx。
RS-485通信电路15进一步包括保护模块151,RS-485的保护模块151包含FairchildSemiconductor公司的光耦隔离保护芯片6N137及HCPL2630。这两个芯片将MCU的UART接口与RS-485总线隔离,其中HCPL2630是双通道光耦芯片,将MCU的DE和TX信号通过HCPL2630传送给MAX485芯片。6N137是单通道光耦芯片,MAX485发送的数据通过6N1370传送到MCU的RX引脚,从而实现了MCU电路部分与485总线的光电隔离,避免了信号线上公模电压对MCU的损害。另外,RS-485通信电路进一步包括B0505S-1W芯片,B0505S-1W用于隔离MCU与MAX485的供电电源,实现UART接口与RS-485在电源上的电磁隔离。B0505S-1W是专门针对PCB上分布式电源系统中需要与输入电源隔离且输出精度要求较高的电源应用场合而设计,可以有效隔离3000VDC之内的共模干扰电压,并通过MAX485芯片将UART信号转换为RS-485总线信号。
电源供电电路采用Hi-Link公司生产的AC-DC隔离电源模块220v转5v智能开关降压电源模块HLK-PM01-D2A2,用以给MCU电路提供5V电源。此电源模块电压输入范围广(90~264Vac)适用于农村电压不稳定电网,效率高、功率密度大,空载损耗。
固态继电器12a和12b可以采用本领域已知的或待开发的任何合适的固态继电器,例如美格尔公司生产的JGX-5F固态继电器。固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关,在开关过程中无机械接触部件,因此固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外,还具有逻辑电路兼容,耐振耐机械冲击,安装位置无限制,具有良好的防潮防霉防腐蚀性能,在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳,输入功率小,灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好,噪声低和工作频率高等特点,尤其适于与蔬菜大棚。
上述的蔬菜大棚放风机工作时,首先通过测控模块采集蔬菜大棚的温度和/或光照度并将有关于温度和/或光照度的信息发送给控制主机;接着,控制主机通过GPRS、3G、4G、WiFi网络或者短信将有关于温度和/或光照度的信息发送给手机;最后,手机接收并处理有关于温度和/或光照度的信息并根据用户指令发送信号给控制主机,控制主机根据接收到的该信号来控制所述测控模块,进而控制所述电机正转、反转及停止。例如,温度过高时,用户通过智能手机发送“放风”命令,手机通过物联网将控制命令发送到控制主机上,控制主机接收到命令后,将其转换为RS-485命令,发送到相应的测控模块上,测控模块接收到RS-485控制命令后,开启继电器控制电机正传,实现开窗操作。整个过程也可通过控制主机自动运行模式进行智能自动控制。
此外,在工作时,当所述手机在预定的时间内没有收到来自控制主机发送的有关于温度和/或光照度的信息时,手机可自动发出警报以提醒用户。控制主机选用Android智能手机可同时对多个主机进行远程监控,在无线网络信号质量差的环境下还可通过短信进行监控。
本文中,放风膜可以采用本领域已知的任何合适的膜片结构。传动装置可以采用任何合适的结构,只要其能够将电机输出的动力传递至放风膜从而开启或关闭放风膜。例如,传动装置可以是诸如钢丝绳的绳索、链条或连杆等。电机模块也可以采用任何合适的电机及相应元件,在此不再详述。
本实用新型的蔬菜大棚放风机采用物联网技术并结合Android操作系统,实现了远程实时监控蔬菜大棚的温度和/或光照度的功能,且系统可靠、成本低。另外,本实用新型的蔬菜大棚放风机的测控模块采用RS-485总线与主控机相连,由主控机统一控制多个电机运转。RS-485总线可以方便的增加新的测控模块,实现主机对温度的采集和电机的集中控制。
以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例,但应理解到,在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种远程监控蔬菜大棚放风机,所述蔬菜大棚放风机包括放风膜、传动装置和电机模块,其中所述电机模块设有电机,所述电机设有电机输出轴,所述电机输出轴连接于所述传动装置的一端,所述传动装置的另一端连接于所述放风膜,其特征在于,所述蔬菜大棚放风机进一步包括控制主机、RS-485总线、测控模块和手机,其中所述控制主机与所述手机通信连接,且所述控制主机通过所述RS-485总线与所述测控模块通信连接,且所述测控模块与所述电机模块电连接,从而所述控制主机能够接收来自所述手机的信号来控制所述测控模块,进而控制所述电机正转、反转及停止;其中所述控制主机包括转换模块和安装有Android操作系统的平板电脑,所述平板电脑设有UART接口,且所述转换模块设有输入口、电压转换电路、将UART信号转换成RS-485信号的电路以及输出口,所述UART接口电连接于所述转换模块的输入口,所述转换模块的输出口与所述RS-485总线通信连接。
2.根据权利要求1所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:所述控制主机带有网络信息处理模块和短信信息处理模块,所述网络信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的无线网络信号,以及所述短信信息处理模块用于接收和处理来自所述手机的短信。
3.根据权利要求1所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:所述控制主机和所述手机经由GPRS、3G、4G、WiFi网络或短信通信连接。
4.根据权利要求1所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:所述测控模块包括MCU、固态继电器、用于检测光照度的光照度检测电路、用于检测温度的温度检测电路、RS-485通信电路和电源供电电路,其中,所述电源供电电路用于与外部电源连接从而为所述测控模块提供电力,所述MCU与所述光照度检测电路和所述温度检测电路分别电连接并经由所述RS-485通信电路与所述RS-485总线通信连接,所述固态继电器用于控制所述电机的正转和反转并设有输入电路和输出电路,所述输入电路与所述MCU电连接,且所述输出电路与所述电机的接口电连接。
5.根据权利要求4所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:所述蔬菜大棚包括多个电机模块和多个测控模块,所述电机模块和所述测控模块的数量相同且每一个电机模块和对应的一个测控模块电连接。
6.根据权利要求4所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:所述MCU、所述固态继电器、所述光照度检测电路、所述温度检测电路、所述RS-485通信电路和所述电源供电电路集成在一块电路板上。
7.根据权利要求4所述的蔬菜大棚放风机,其特征在于:每个所述测控模块设有两个固态继电器,所述两个固态继电器均与所述电机接口电连接,且其中一个固态继电器用于控制电机的正转,另一个固态继电器用于控制电机的反转。
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