CN207099905U - 葡萄大棚室内环境远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种葡萄大棚室内环境远程监测系统，由温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、主控芯片、电源、PC端、单片机、控制节点继电器、电热丝风扇、水阀、照明灯和二氧化碳释放装置，与现有技术相比，本实用新型选用支持ZigBee协议的CC2530为控制核心，利用多个传感器采集相关参数，并通过远程无线发送给上位机，实现了对葡萄园大棚室内环境的远程显示，上位机可以通过继电器来控制大棚环境中的各项参数。能够远程监测数据，而不需要人为定时去观察，解放了人力，具有推广应用的价值。

Description

葡萄大棚室内环境远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种葡萄大棚室内环境远程监测系统。

背景技术

目前，科技发展的首要目的就是加大生产力和解决人力，农作物漫长的生长过程中所需要的一切条件依然是靠人定时定量地去维护，中国是个农业大国，当下最重要的就是实现农业产业的半自动化或者自动化。这样，既可以精准地控制农作物生长环境下的各个参数，又可以解放人力，在一定条件下提升了农作物的产量。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种葡萄大棚室内环境远程监测系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型由温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、主控芯片、电源、PC端、单片机、控制节点继电器、电热丝风扇、水阀、照明灯和二氧化碳释放装置，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述光照传感器和所述二氧化碳传感器均通过所述主控芯片与所述PC端连接，所述电源与所述主控芯片、所述PC端和所述控制节点继电器连接，所述PC端的控制输出端通过所述单片机与所述控制节点继电器连接，所述控制节点继电器的控制输出端分别与所述电热丝风扇、所述水阀、所述照明灯和所述二氧化碳释放装置连接。

具体地，所述温度传感器和所述湿度传感器包括土壤温度传感器和空气温湿度传感器，所述土壤温度传感器型号为DS18B20，所述空气温湿度传感器型号为DHT11；所述光照传感器型号为GY-30；所述单片机型号为89C52；所述二氧化碳传感器型号为MG811。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型是一种葡萄大棚室内环境远程监测系统，与现有技术相比，本实用新型选用支持ZigBee协议的CC2530为控制核心，利用多个传感器采集相关参数，并通过远程无线发送给上位机，实现了对葡萄园大棚室内环境的远程显示，上位机可以通过继电器来控制大棚环境中的各项参数。能够远程监测数据，而不需要人为定时去观察，解放了人力，具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图；

图2是本实用新型的温度传感器模块电路原理图；

图3是本实用新型的光照强度传感器与单片机连接电路图；

图4是本实用新型的二氧化碳传感器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：本实用新型由温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、主控芯片、电源、PC端、单片机、控制节点继电器、电热丝风扇、水阀、照明灯和二氧化碳释放装置，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述光照传感器和所述二氧化碳传感器均通过所述主控芯片与所述PC端连接，所述电源与所述主控芯片、所述PC端和所述控制节点继电器连接，所述PC端的控制输出端通过所述单片机与所述控制节点继电器连接，所述控制节点继电器的控制输出端分别与所述电热丝风扇、所述水阀、所述照明灯和所述二氧化碳释放装置连接。大棚室内环境中的温度、湿度和二氧化碳浓度对葡萄的生长有较大的影响。环境远程监测系统是终端节点将采集到的环境数据通过协调器发送给上位机，并且实时监测大棚内环境参数的系统。系统的终端节点负责采集大棚内环境参数，并且通过无线通信方式发送给协调器，协调器将各个终端节点采集到的数据进行汇聚，再通过串口通信方式发送给上位机，上位机可以通过控制51单片机所连接继电器的通断，进一步控制环境中的参数，从而保证大棚室内的环境参数一直处于预设范围内，可以有效保证果树的生长不会收到外界因素的影响，系统的主控芯片选用TI公司的CC2530芯片，该芯片的优点是成本低，但可组建强大的网络，并且具有高的接收灵敏度和抗干扰能力，CC2530芯片通过ZigBee协议组网，与外围设备相连，构成大棚远程监测系统。CC2530芯片结合了比较先进的无线接收与发送技术，使用的是升级过的8051内核，芯片内部带有8K的随机存储器，256KB的闪存，在系统断电后仍能记录所存储的信息，满足系统对葡萄园大棚室内环境参数的监测。

具体地，所述温度传感器和所述湿度传感器包括土壤温度传感器和空气温湿度传感器，所述土壤温度传感器型号为DS18B20，所述空气温湿度传感器型号为DHT11；所述光照传感器型号为GY-30；所述单片机型号为89C52；所述二氧化碳传感器型号为MG811。

关于土壤温度的测量，需要将温度传感器放置到土壤里。系统选用的是DS18B20温度传感器，这款传感器传输线路较长，并且带有不锈钢探头，可以有效避免土壤和液体的侵蚀。另外，这款产品只有一根信号线，和CC2530之间互相通信的线路非常简单，便于后期维护。这款温度传感器的感温范围为-55摄氏度到+125摄氏度之间，并且支持3.3V低电压供电。这款传感器在封装上满足对土壤温度测量的要求。系统选用DHT11空气温度湿度传感器对环境内温度和湿度进行实时监测，DHT11同样是单总线传输，DHT11的温度测量范围是-40摄氏度到+123.8摄氏度。并且可以同时测量温度和湿度。最小分辨率为0.01摄氏度，精度为±0.4摄氏度。湿感范围宽是0～100％，最小分辨率为0.03％，精度是3％。在DHT11传感器的外部有一层铜烧结网，因为果树大棚中湿度较大，腐蚀能力较强，所以这层铜烧结网的存在可以一定程度上加强了该传感器探头的使用寿命，所以适用于温室大棚等环境的监测，该传感器模块电路设计如图2所示。系统中光照强度传感器模块选取的型号为GY-30，在该传感器内部有一个16位的AD转换器，输出信号为数字量，所以可以直接将所测量的数据结果发送给CC2530的I/O接口。如图3所示为该光照强度传感器与单片机I/O接口连接电路图。该传感器具有的特点是：支持I2C的接口、数字量输出，输入的范围比较广泛，无需其他外围电路，不易受到其他频率光线的影响。依赖光源的性质比较强、功耗较低和误差小。

二氧化碳传感器：监测二氧化碳的传感器采用的是MG811型传感器模块。可以同时输出数字量和模拟量、灵敏度比较高、稳定性比较好、响应快，具有良好的隔热性能，并且输出带有温度补偿。MG811传感器模块内部是固体电解质，所以输出信号的阻抗很高，所以在日常使用时，需要给其数据端口增加一个外围电路，用来减小输出阻抗，外围电路需要选择输入阻抗比较高的电路。

该传感器在一般工作时内部温度最高可以达到500℃以上，而且内核与四周的空气是直接接触的，传感器的精度会被周围空气温度的变化会所严重影响，如果在某些情况下需要得到高精度的数据，则需要增加温度补偿电路，系统中所测量温度的变化范围在50℃左右，所以要添加温度补偿电路，如图4所示，在MG811传感器模块内部已添加温度补偿电路。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种葡萄大棚室内环境远程监测系统，其特征在于：由温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、主控芯片、电源、PC端、单片机、控制节点继电器、电热丝风扇、水阀、照明灯和二氧化碳释放装置组成，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述光照传感器和所述二氧化碳传感器均通过所述主控芯片与所述PC端连接，所述电源与所述主控芯片、所述PC端和所述控制节点继电器连接，所述PC端的控制输出端通过所述单片机与所述控制节点继电器连接，所述控制节点继电器的控制输出端分别与所述电热丝风扇、所述水阀、所述照明灯和所述二氧化碳释放装置连接。

2.根据权利要求1所述的葡萄大棚室内环境远程监测系统，其特征在于：所述温度传感器和所述湿度传感器包括土壤温度传感器和空气温湿度传感器，所述土壤温度传感器型号为DS18B20，所述空气温湿度传感器型号为DHT11。

3.根据权利要求1所述的葡萄大棚室内环境远程监测系统，其特征在于：所述光照传感器型号为GY-30。

4.根据权利要求1所述的葡萄大棚室内环境远程监测系统，其特征在于：所述单片机型号为89C52。

5.根据权利要求1所述的葡萄大棚室内环境远程监测系统，其特征在于：所述二氧化碳传感器型号为MG811。