CN206311994U - 一种温室智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温室智能监控系统，包括1个以上传感器网络、监控基站、1个以上控制网络和数据处理系统；所述传感器网络经监测链路连接监控基站；所述监控基站经控制链路连接控制网络；所述监控基站与数据处理系统无线连接；所述传感器网络包括与1个以上传感器连接的无线监测节点；所述控制网络包括与1个以上控制设备连接的无线控制节点；所述数据处理系统包括云服务器和1台以上上位机；所述各上位机经Internet网络连接云服务器。本实用新型借助无线数据传输技术实现远程智能监控与控制，利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。

Description

一种温室智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种温室监控系统，尤其涉及一种温室智能监控系统，属于物联网智能监控系统技术领域。

背景技术

传统农业产生的物质技术手段落后，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题是：

（1）农业科技含量、装备水平相对滞后；

（2）农业生产存在污染和浪费，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响；

（3）农业产出少、农民收入低；

（4）农产品的品种少。

近年来，随着温室温室化种植、工厂化育秧和设施栽培等农业生产技术的广泛应用，快速准确地环境参数的收集和分析就成为现实的需求。利用计算机技术对相应的农业气象参数进行采集，则一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制温室环境的调节从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。但是温室内的湿度、温度等环境条件不适合于PC 机工作，限制了计算机技术在温室控制方面的应用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种温室智能监控系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种温室智能监控系统，包括1个以上传感器网络、监控基站、1个以上控制网络和数据处理系统；所述传感器网络经监测链路连接监控基站；所述监控基站经控制链路连接控制网络；所述监控基站与数据处理系统无线连接；所述传感器网络包括与1个以上传感器连接的无线监测节点；所述控制网络包括与1个以上控制设备连接的无线控制节点；所述数据处理系统包括云服务器和1台以上上位机；所述各上位机经Internet网络连接云服务器。

所述传感器包括用于采集温室内空气温度、湿度的温度传感器和湿度传感器、用于采集二氧化碳浓度的CO₂传感器和用于采集有效光合量的光照度传感器；所述控制设备包括微喷灌系统、风机和保湿被。

所述控制设备还包括注肥设备和卷帘设备。

所述温室智能监控系统还包括视频监控设备，所述视频监控设备连接云服务器。

所述数据处理系统还包括与云服务器无线连接的手机、IPAD。

采用上述技术方案所取得的技术效果在于：

本实用新型借助无线数据传输技术实现远程智能监控与控制，利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是实施例1的系统结构图；

图2是实施例1的无线监测节点的电路原理图；

图3是实施例1的监控基站的电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种温室智能监控系统，包括1个以上传感器网络、监控基站、1个以上控制网络和数据处理系统；所述传感器网络经监测链路连接监控基站；所述监控基站经控制链路连接控制网络；所述监控基站与数据处理系统无线连接；所述传感器网络包括与1个以上传感器连接的无线监测节点；所述控制网络包括与1个以上控制设备连接的无线控制节点；所述数据处理系统包括云服务器和1台以上上位机；所述各上位机经Internet网络连接云服务器。

所述传感器包括用于采集温室内空气温度、湿度的温度传感器和湿度传感器、用于采集二氧化碳浓度的CO₂传感器和用于采集有效光合量的光照度传感器；所述控制设备包括微喷灌系统、风机和保湿被。

无线监测节点把采集来的监测数据通过无线传输到监控基站，本实施例中监控基站为无线协调器模块，无线协调器模块进行监测数据的汇总、分类，然后通过GSM移动网络发送到数据中心平台，完成监测数据的采集过程。

微喷灌系统的智能控制分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门，而水泵一直处于运行状态。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。

如图2所示，所述无线监测节点包括CC2530单片机、电源模块、LED指示灯、3.3V电压转换模块。电源模块经3.3V电压转换模块为CC2530单片机供电；温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和CO₂传感器的输出端与CC2530单片机的相应输入端连接。

ZigBee无线监测节点和无线控制节点的硬件结构设计，它是由各种数据采集模块、CC2530数据传输模块、电源模块和外部数据存储模块等功能模块组成，功能模块如下图所示。数据采集模块负责采集监测区域的温度、湿度、光照强度等信息并完成数据转换；CC2530数据传输模块负责与路由节点进行无线数据交换、传输采集数据、接收控制命令。外部数据存储模块用来保存传感器节点采集的数据。电源管理模块采用两节5号干电池。LED指示灯显示加入或退出网络的状态。

如图3所示，所述无线协调器模块为ZigBee无线通信模块、包括用作无线收发器的CC2530单片机、天线、电源模块、晶振模块、串口模块和LED指示灯、3.3V电压转换模块。电源模块经3.3V电压转换模块为CC2530单片机供电；CC2530单片机与天线和串口模块双相连接；晶振模块并联在CC2530单片机的相应引脚之间，CC2530单片机的相应输出端接LED指示灯的输入端。由于CC2530单片机的工作电压为3．3V，所以要用电压转换模块把5 V降到3．3V。串口模块用于调器将无线接收的数据信息传送给网关，同时传送过来的控制命令。LED指示灯用于显示网络连接状态。

ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术。它是建立在IEEE 802．15．4t2I标准之上的，IEEE规定了ZigBee的物理层和媒体接入控制层，网络层、应用支持子层和高层应用规范由ZigBee联盟制定。ZigBee协议规定了三个可用频段868MHz、915MHz和2．4GHz，分别提供1个、10个和16个共计27个信道。其中2．4 GHz为全球通用频段，传输速率达250 kb／st 31。

ZigBee网络结构的设计，它存在三种逻辑设备类型，即协调器、路由器、终端设备，并且在一个ZigBee网络中有且只有一个协调器。当协调器被激活后．它就会建立一个自己的网络。本实施例采用的是星型网络，在星型网络结构中有一个唯一的PAN主协调器．通过选择一个PAN标识符确保网络的唯一性。路由或终端都可以加人到这个网络中来。

数据采集模块负责采集监测区域的温度、湿度、光照强度等信息并完成数据转换；CC2530数据传输模块负责与路由节点进行无线数据交换、传输采集数据、接收控制命令。外部数据存储模块用来保存传感器节点采集的数据。电源管理模块采用两节5号干电池。LED指示灯显示加入或退出网络的状态。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述传感器还包括用于采集土壤水分和温度的传感器、用于采集土壤和农作物PH值的传感器；所述控制设备还包括喷灌设备和卷帘设备。所述温室智能监控系统还包括视频监控设备，所述视频监控设备连接云服务器。所述数据处理系统还包括与云服务器无线连接的手机、IPAD。

手机，上位机或IPAD通过与数据中心平台通讯，实现对控制设备的远程操控，通过改变控制设备的继电器状态，控制现场相应的阀开关或电气设备，实现灌溉智能控制、营养智能控制和卷帘设备的智能控制。相应的控制程序存储在云服务器中。

营养智能控制分为人工干预、定时定量、条件控制三种。在线实时监测土壤和农作物的PH值,根据PH设定值与检测值之间的偏差来调整阀的喷灌频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。

卷帘设备的智能控制主要是通过终端设备如手机，PC机或手持终端等通过与数据中心平台通讯，在数据中心服务器后台编写相应的控制程序，从而实现终端设备远程操控大棚内采集终端模块，模块去控制继电器的输出，使继电器去控制现场的阀开关或电气设备，实现卷帘智能控制。卷帘设备的智能控制分为人工干预和条件控制二种，通过现场检测元件反馈的空气温湿度情况与设定的阀值相比较以及光照强度的检测与设定阀值相比较，通过继电器和接触器去控制卷帘电机的转动，从而实现自动控制。

视频监控设备的引入主要是解决由于作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的分析并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控提供了更直观的表达方式。比如：哪块地缺水了，在监控单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低。应该灌溉到什么程度也不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来作决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平。可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。在监测点安装无线网络摄像机，通过光端机、光缆等传输设备将高清视频信息传输至监控中心视频监控系统，实现管理人员在监控中心实时监测果菜区作物的病虫害情、果实大小及颜色等信息。

Claims (5)

1.一种温室智能监控系统，其特征在于：包括1个以上传感器网络、监控基站、1个以上控制网络和数据处理系统；所述传感器网络经监测链路连接监控基站；所述监控基站经控制链路连接控制网络；所述监控基站与数据处理系统无线连接；所述传感器网络包括与1个以上传感器连接的无线监测节点；所述控制网络包括与1个以上控制设备连接的无线控制节点；所述数据处理系统包括云服务器和1台以上上位机；所述各上位机经Internet网络连接云服务器。

2.根据权利要求1所述的温室智能监控系统，其特征在于：所述传感器包括用于采集温室内空气温度、湿度的温度传感器和湿度传感器、用于采集二氧化碳浓度的CO₂传感器和用于采集有效光合量的光照度传感器；所述控制设备包括微喷灌系统、风机和保湿被。

3.根据权利要求2所述的温室智能监控系统，其特征在于：所述控制设备还包括注肥设备和卷帘设备。

4.根据权利要求1或2或3所述的温室智能监控系统，其特征在于：所述温室智能监控系统还包括视频监控设备，所述视频监控设备连接云服务器。

5.根据权利要求4所述的温室智能监控系统，其特征在于：所述数据处理系统还包括与云服务器无线连接的手机、IPAD。