CN207457876U - 一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统，包括嵌入式控制电路，该控制电路中嵌入式连接有用于采集温室环境数据的信号采集电路，分别与控制电路连接的ZigBee无线传输模块、驱动模块、网卡；ZigBee无线传输模块与上位机信号连接；网卡与服务器信号连接，驱动模块与执行机构信号连接；控制电路通过socket实时将温室内环境数据及图像数据发送至服务器的程序源代码，服务器对数据处理后由控制电路转送到上位机，上位机下达处理指令，控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。本实用新型具有显示直观、读取方便、电路简洁、运用范围广、实用性强等优点，符合现用电子仪器仪表的发展趋势，具有良好的市场应用前景。

Description

一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统

技术领域

本实用新型属于农业自动化控制技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统。

背景技术

青海省三江源地区是青藏高原腹地，属于典型的高原大陆性气候特点，具有显著的高寒缺氧、气候恶劣、光辐射强、昼夜温差大、气候复杂多变、自然环境恶劣、灾害频繁等特点。加之受自然条件的限制，天然草地植株低矮、稀疏。历史上当地百姓主要靠放牧为生，只在少量河谷地带种植青稞等耐寒作物。近年来，来自全国知名温室企业在三江源地区搭建了多样化温室大棚掀起了高原种蔬菜热潮，但受到气候、通信等条件限制，目前各类温室的运行依然沿用传统的人工操作方式，没有实现真正意义上的智能化，人力、物力成本较高。

由于三江源地区目前所处位置地势特殊，多数地区信号覆盖范围窄，且信号较弱，利用短距离传输模块ZigBee不能实现远距离数据传输，组网工作也相对困难，仅能用于将信号采集电路采集数据向温室内放置的电脑终端上位机监控界面传输，不能满足远距离操控温室内驱动电路工作，温室管理人员仅能通过观察温室内参数显示面板查看室内环境参数情况或通过经验判断，无法实现远程监控以及时作出作物生长情况判断和改善环境的措施，尤其在冬季严寒或夏季高温天气下，常因不及时掌握温室内参数的变化或异常情况发生，造成作物在极短时间内全部冻死或干死，从而造成很大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统，解决现有三江源高寒高海拔地区温室种植环境采集控制系统工作方式被动，不能实现无线传输和远程监控的问题。

本实用新型是这样实现的，一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统，该系统包括嵌入式控制电路，该控制电路中嵌入式连接有用于采集温室环境数据的信号采集电路，所述系统还包括分别与控制电路连接的ZigBee无线传输模块、驱动模块、网卡；所述ZigBee无线传输模块与上位机信号连接；所述网卡与服务器信号连接，所述驱动模块与执行机构信号连接；

所述控制电路通过socket实时将温室内环境数据及图像数据发送至服务器的程序源代码，所述服务器对数据处理后由控制电路转送到上位机，所述上位机下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

优选地，所述系统还包括所述GPRS模块，所述GPRS模块与智能手机终端信号连接；所述所述服务器对数据处理后由控制电路转送到智能手机终端，所述智能手机终端下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

优选地，所述系统还包括设于温室内的摄像头，所述摄像头与控制电路连接，所述控制电路将摄像头的影像实时传送到上位机、智能手机终端的显示屏上。

优选地，所述系统还包括与控制电路连接的报警模块，在温室环境数据超过控制电路设定的阈值时，所述控制电路控制报警模块进行报警操作。

优选地，所述报警模块包括扬声器与报警信号灯；所述扬声器连接嵌入式控制电路；所述上位机、智能手机终端的控制界面上均设置有报警指示灯。

优选地，所述系统还包括分别与控制电路连接的太阳能供电电源电路和复位电路。

优选地，所述执行机构包括加湿器、换气扇、加热器、灌溉装置。

优选地，所述控制电路为ARM9微处理器。

优选地，所述信号采集电路包括CO₂传感器、空气温度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、土壤PH值传感器。

本实用新型克服现有技术的不足，提供一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统。在本实用新型中，为改善作物生长环境，通过CO₂传感器、空气温度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、土壤PH值传感器等传感器采集当前温室内的环境参数，经过ARM9微处理器处理后，可分别通过ZigBee传输至本地计算机上位机、GPRS模块以短信方式传输至手机、网卡传输至服务器，并可在上位机、手机及服务器端设定门限值，当温室环境参数超出门限值时让加湿器、换气扇、加热器、灌溉装置做出相应工作，以便适当改善当前环境。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型具有显示直观、读取方便、电路简洁、运用范围广、实用性高等优点，符合现用电子仪器仪表的发展趋势，具有良好的市场发展和应用前景。

附图说明

图1是本实用新型基于嵌入式的智能温室采集控制系统的各部件的连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，图1是本实用新型基于嵌入式的智能温室采集控制系统的各部件的连接示意图。

一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统，该系统包括嵌入式控制电路，该控制电路中嵌入式连接有用于采集温室环境数据的信号采集电路，所述系统还包括分别与控制电路连接的ZigBee无线传输模块、驱动模块、网卡；所述ZigBee无线传输模块与上位机信号连接；所述网卡与服务器信号连接，所述驱动模块与执行机构信号连接；

所述控制电路通过socket实时将温室内环境数据及图像数据发送至服务器的程序源代码，所述服务器对数据处理后由控制电路转送到上位机，所述上位机下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

在本实用新型实施例中，控制电路为ARM9微处理器。

在本实用新型实施例中，信号采集电路主要是使用现有的传感器组合设计而成，所用到的传感器有：CO₂传感器其型号为MG811EN、温湿度传感器其型号为DTH11、温度传感器其型号为DS18B20、土壤温湿度传感器其型号为SMTS-II-50，土壤PH值传感器。

在本实用新型实施例中，ZigBee无线传输模块主要是用现有的ZigBee模块组合设计而成，所用到的ZigBee模块的型号为CC2530。

在本实用新型实施例中，驱动模块主要为接收控制信号后控制执行机构工作的开关电路，为本领域常用的电路模块。

在本实用新型实施例中，网卡为DM9000网卡。

在本实用新型的实施例中，执行机构主要包括加湿器、换气扇、加热器、灌溉装置，用于对温室环境的湿度、温度等进行调控。在本实用新型实施例中，加热器主要是通过利用太阳能转换能量到水箱中的水，将热水通过循环管道设于温室内，通过风机工作对循环管道的热量吹出到温室内，以达到对温室内温度调节的作用。灌溉装置是温室在建造时已经存在的，大型玻璃温室顶部采用中空玻璃，增加了温室的透光性；有利于植物生长，相应配置内、外遮阳系统、通风系统、加温设备、灌溉设备、补光设备、苗床设备和自控系统等配套设施。

在本实用新型的实际应用过程中，信号采集电路采集到温室环境内的环境数据，采集的数据经过控制电路的转换后通过网卡传送到服务器进行处理，控制电路根据数据处理结果发送控制信号给驱动模块，驱动模块控制执行机构工作，以达到对温室的温度、湿度、通风道、灌溉等进行工作。控制模块同时将信号采集电路的数据、服务器处理数据、执行机构工作状态通过ZigBee无线传输模块传送给上位机中显示，上位机同时还配备操控模块，通过操控模块下发指令给控制模块，以达到对执行机构的执行参数、工作状态的直接操控。

例如，当实际采集的CO₂浓度大于所设定的报警值时，报警输出，换气扇开始工作，直到达到预设范围内；当所设定的温度低于实际采集的温度时，报警输出，加热器开始工作，直到达到预设范围内；当所设定的最高温度低于实际采集的温度时，报警输出，换气扇开始工作，直到达到预设范围内。

进一步的，为便于工作人员更方便操作，在本实用新型实施例中，所述系统还包括所述GPRS模块，所述GPRS模块与智能手机终端信号连接；所述所述服务器对数据处理后由控制电路转送到智能手机终端，所述智能手机终端下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

在本实用新型实施例中，GPRS模块主要是使用现有的GPRS模块，其型号为SIM900A。

在本实用新型的实际应用过程中，信号采集电路采集到温室环境内的环境数据，采集的数据经过控制电路的转换后通过网卡传送到服务器进行处理，控制电路根据数据处理结果发送控制信号给驱动模块，驱动模块控制执行机构工作，以达到对温室的温度、湿度、通风道、灌溉等进行工作。控制模块同时将信号采集电路的数据、服务器处理数据、执行机构工作状态通过ZigBee无线传输模块传送给上位机中显示、通过GPRS模块传送给智能手机终端，上位机同时还配备操控模块，通过操控模块下发指令给控制模块，以达到对执行机构的执行参数、工作状态的直接操控；智能手机终端同时还配备操控模块，通过操控模块下发指令给控制模块，以达到对执行机构的执行参数、工作状态的直接操控。

进一步的，为便于工作人员对温室内工作环境的直接观察，在本实用新型实施例中，所述系统还包括设于温室内的摄像头，所述摄像头与控制电路连接，所述控制电路将摄像头的影像实时传送到上位机、智能手机终端的显示屏上。

进一步的，为便于工作人员及时掌握温室内环境的异常变化，在本实用新型实施例中，所述系统还包括与控制电路连接的报警模块，在温室环境数据超过控制电路设定的阈值时，所述控制电路控制报警模块进行报警操作。

更具体的，在本实用新型实施例中，所述报警模块包括扬声器与报警信号灯；所述扬声器连接嵌入式控制电路；所述上位机、智能手机终端的控制界面上均设置有报警指示灯。

进一步的，为便于系统断电情况下所造成的意外，在本实用新型实施例中，所述系统还包括分别与控制电路连接的太阳能供电电源电路和复位电路。

在实际应用过程中，因为温室内常出现停电，因此用太阳能供电电源电路为20KW离网发电系统所产生的蓄电电量。复位电路是一个清零复位的按键电路，类似于单片机的复位电路，在此不再赘述。

本实用新型具有显示直观、读取方便、电路简洁、运用范围广、实用性强等优点，符合现用电子仪器仪表的发展趋势，具有良好的市场应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，该系统包括嵌入式控制电路，该控制电路中嵌入式连接有用于采集温室环境数据的信号采集电路，所述系统还包括分别与控制电路连接的ZigBee无线传输模块、驱动模块、网卡；所述ZigBee无线传输模块与上位机信号连接；所述网卡与服务器信号连接，所述驱动模块与执行机构信号连接；

所述控制电路通过socket实时将温室内环境数据及图像数据发送至服务器的程序源代码，所述服务器对数据处理后由控制电路转送到上位机，所述上位机下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

2.如权利要求1所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述系统还包括GPRS模块，所述GPRS模块与智能手机终端信号连接；所述服务器对数据处理后由控制电路转送到智能手机终端，所述智能手机终端下达处理指令，所述控制电路根据指令控制驱动模块驱动执行机构对温室环境进行调节。

3.如权利要求2所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述系统还包括设于温室内的摄像头，所述摄像头与控制电路连接，所述控制电路将摄像头的影像实时传送到上位机、智能手机终端的显示屏上。

4.如权利要求3所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述系统还包括与控制电路连接的报警模块，在温室环境数据超过控制电路设定的阈值时，所述控制电路控制报警模块进行报警操作。

5.如权利要求4所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于， 所述报警模块包括扬声器与报警信号灯；所述扬声器连接嵌入式控制电路；所述上位机、智能手机终端的控制界面上均设置有报警指示灯。

6.如权利要求5所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述系统还包括分别与控制电路连接的太阳能供电电源电路和复位电路。

7.如权利要求6所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述执行机构包括加湿器、换气扇、加热器、灌溉装置。

8.如权利要求7所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述控制电路为ARM9微处理器。

9.如权利要求8所述的基于嵌入式的智能温室采集控制系统，其特征在于，所述信号采集电路包括CO₂传感器、空气温度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、土壤PH值传感器。