CN208092577U - 一种温室大棚远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温室大棚远程监控系统，包括有多个数据采集终端和多个设备控制终端，所述的多个数据采集终端分别连接有多个蓄电池，每个蓄电池分别连接多个太阳能电板，多个数据采集终端均与路由器一连接，多个设备控制终端均与路由器二连接，所述的路由器一和路由器二均与协调器连接，协调器与ZigBee网关连接，所述的ZigBee网关与云平台连接，云平台分别与监控中心和手机终端连接。本实用新型通过对温室大棚的远程实时自动化监控，可极大降低大棚管理人员的劳动强度和提高农作物的质量和产量，具有重要的实际应用价值。

Description

一种温室大棚远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及农业生产远程监控系统技术领域，尤其涉及一种温室大棚远程监控系统。

背景技术

农业生产在人类社会中具有举足轻重的作用，随着社会人口的增加以及人们对农产品质量要求的不断提高，农业生产方式转型受到了社会各界的极大关注。我国地域辽阔，各地区生态环境各不相同，部分地区气候条件恶劣，制约了当地农业生产的发展。另外，随着社会发展从事农业生产的劳动力日益减少。因此，传统农业生产方式已经不能满足现代农业生产的发展需要，必须对其进行技术创新。

温室大棚可提供蔬菜瓜果或花卉等农作物适宜的生长环境，解决气候条件对农作物生长的限制问题，使本不适合该地区或该季节生长的农作物能正常生长。但传统的温室大棚存在采集的信息单一、布线复杂、维护难度大、信息化程度不高等问题。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种温室大棚远程监控系统，利用低成本、低功耗的ZigBee无线通信技术组成温室大棚本地无线局域网，避免传统温室大棚系统布线复杂、不易维护、系统不易扩展等问题，同时系统中引入云平台技术，用户可通过手机终端随时随地了解大棚的环境参数以及实现对环境参数的远程自动控制。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种温室大棚远程监控系统，包括有多个数据采集终端和多个设备控制终端，所述的多个数据采集终端分别连接有多个蓄电池，每个蓄电池分别连接多个太阳能电板，多个数据采集终端均与路由器一连接，多个设备控制终端均与路由器二连接，所述的路由器一和路由器二均与协调器连接，协调器与ZigBee网关连接，所述的ZigBee网关与云平台连接，云平台分别与监控中心和手机终端连接。

所述的数据采集终端包括有单片机以及分别与单片机连接的大棚温度传感器、大棚湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照强度传感器和ZigBee无线模块一，ZigBee无线模块一与路由器一无线连接。

所述的单片机的型号为STC12C5A60S2；所述的CO₂浓度传感器为电化学式二氧化碳传感器；所述光照强度传感器采用BH1750FVI传感器；大棚温度传感器用高灵敏度的数字化温度传感器DS18B20；所述湿度传感器采用土壤湿度传感器。

所述的设备控制终端包括有控制器STC12C5A60S2以及分别与控制器连接的ZigBee无线模块二、遮阳设备、补光设备、灌溉设备、CO₂浓度控制设备、冷热风机，所述的ZigBee无线模块二与路由器二连接。所述遮阳设备由置于温室大棚顶部及四周的黑纱、控制黑纱收起与打开的卷帘电机构成。所述补光设备可由置于温室大棚顶部的照明电路构成。所述灌溉设备由蓄水池、电磁阀以及管道等构成。所述CO₂浓度控制设备由CO₂储气罐及电磁阀构成。

所述数据采集终端模块在系统中可依据系统的规模进行扩展，这里假设系统的数据采集终端模块数量为n个，该模块由大棚温度传感器、大棚湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照强度传感器、STC12C5A60S2单片机、ZigBee无线模块构成，主要完成温室大棚环境信息的采集及信息的无线传输功能；所述太阳能电板和蓄电池为系统数据采集终端模块供电；所述设备控制终端包含ZigBee无线模块、控制器、遮阳设备、补光设备、灌溉设备、CO₂浓度控制设备、冷热风机，设备控制终端能够接收监控中心或手机终端发来的控制命令调节温室大棚环境参数，将环境参数控制在设定值的范围内，为农作物的生长提供适宜的环境；所述路由器是数据采集终端模块、设备控制终端模块与协调器节点间的中继单元，主要负责两者之间数据的转发；所述协调器负责ZigBee网络构建以及数据采集终端采集数据和系统控制命令的收发功能；所述云平台利用以太网完成大棚环境信息的收发、处理和存储功能；所述监控中心和手机终端实现大棚环境信息的查询以及系统现场执行设备的手动控制和自动控制功能。

数据采集终端中单片机选用STC12C5A60S2单片机，该类型单片机片上资源比较丰富，具有8路高速10位模数转换器，对于非数字量输出的传感器可直接连接于对应的模数转换器端口；

大棚温度传感器选用高灵敏度的数字化温度传感器DS18B20，其输出信号为数字量可实现与STC12C5A60S2单片机的直接连接；

所述湿度传感器采用土壤湿度传感器，传感器探头直接插入土壤须具有防腐蚀功能；

所述CO₂浓度传感器选用电化学式二氧化碳传感器；

所述光照强度传感器采用BH1750FVI传感器，该传感器为数字型高分辨率传感器，可探测较大范围内光照强度变化并支持I²C接口。

本实用新型的优点是：本实用新型通过对温室大棚的远程实时自动化监控，可极大降低大棚管理人员的劳动强度和提高农作物的质量和产量，具有重要的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型工作原理框图。

具体实施方式

如图1所示，一种温室大棚远程监控系统，包括有多个数据采集终端1和多个设备控制终端2，所述的多个数据采集终端1分别连接有多个蓄电池3，每个蓄电池3分别连接多个太阳能电板4，多个数据采集终端1均与路由器一5连接，多个设备控制终端2均与路由器二6连接，所述的路由器一5和路由器二6均与协调器7连接，协调器7与ZigBee网关8连接，所述的ZigBee网关8与云平台9连接，云平台9分别与监控中心10和手机终端11连接。

所述的数据采集终端1包括有单片机12以及分别与单片机12连接的大棚温度传感器13、大棚湿度传感器14、CO₂浓度传感器15、光照强度传感器16和ZigBee无线模块一17，ZigBee无线模块一17与路由器一5无线连接。

所述的单片机12的型号为STC12C5A60S2；所述的CO₂浓度传感器15为电化学式二氧化碳传感器；所述光照强度传感器16采用BH1750FVI传感器；大棚温度传感器13用高灵敏度的数字化温度传感器DS18B20；所述湿度传感器14采用土壤湿度传感器。

所述的设备控制终端2包括有控制器18以及分别与控制器18连接的ZigBee无线模块二19、遮阳设备20、补光设备21、灌溉设备22、CO₂浓度控制设备23、冷热风机24，所述的ZigBee无线模块二19与路由器二6连接。

所述数据采集终端1的核心单元为STC12C5A60S2单片机12，它采用定时查询方式采集各传感器的数据，经数据预处理、打包等操作后把它们转发给ZigBee无线模块一17，同时STC12C5A60S2单片机能监测数据采集终端模块蓄电池的电量，当蓄电池3电量不足时可启动ZigBee无线模块一向监控中心10及手机终端11发送电量不足的提醒信号，通知大棚管理人员更换相应数据采集终端的蓄电池。所述数据采集终端的STC12C5A60S2单片机同时与大棚温度传感器13、大棚湿度传感器14、CO₂浓度传感器15、光照强度传感器16、ZigBee无线模块一17相连接。

所述设备控制终端2用于接收并执行监控中心10和手机终端11发来的控制命令，启动温室大棚现场的各执行设备以达到调节温室大棚各环境参数的目的，同时现场各执行设备的运行状况信息也可以上传到监控中心和手机终端，以使大棚管理人员可方便地查询到现场各执行设备的运行情况。

所述设备控制终端2的核心单元为控制器，监控中心和手机终端可向控制器18发送温室大棚环境参数设定的命令，控制器通过计算系统大棚环境参数的设定值与测量值的偏差控制补光设备、遮光设备、灌溉设备、CO₂浓度控制设备、冷热风机的运行从而完成对温室大棚环境参数的远程自动化监控。所述设备控制终端模块的控制器同时与ZigBee无线模块二19、补光设备21、遮光设备20、灌溉设备22、CO₂浓度控制设备23、冷热风机24相连接。

进一步，当启动系统运行后，数据采集终端模块开始工作并定时地将采集到的温室大棚环境参数通过ZigBee无线模块发送给路由器一，路由器一再通过协调器、ZigBee网关将接收到的数据上传至云平台，监控中心和手机终端通过对云平台的访问即可查询到当前温室大棚环境参数信息。如果当前当前环境信息与农作物生长适宜的环境参数存在一定的偏差，大棚管理人员可通过手机终端或监控中心设置相应大棚环境参数的设定值，进而将这些设定值通过云平台、ZigBee网关、协调器、路由器二及ZigBee无线模块发送给设备控制终端模块的控制器，控制器再依据相应参数的控制策略控制温室大棚现场的相关设备，从而实现对温室大棚环境参数的远程自动化控制。

Claims (4)

1.一种温室大棚远程监控系统，其特征在于：包括有多个数据采集终端和多个设备控制终端，所述的多个数据采集终端分别连接有多个蓄电池，每个蓄电池分别连接多个太阳能电板，多个数据采集终端均与路由器一连接，多个设备控制终端均与路由器二连接，所述的路由器一和路由器二均与协调器连接，协调器与ZigBee网关连接，所述的ZigBee网关与云平台连接，云平台分别与监控中心和手机终端连接。

2.根据权利要求1所述的一种温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述的数据采集终端包括有单片机以及分别与单片机连接的大棚温度传感器、大棚湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照强度传感器和ZigBee无线模块一，ZigBee无线模块一与路由器一无线连接。

3.根据权利要求2所述的一种温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述的单片机的型号为STC12C5A60S2；所述的CO₂浓度传感器为电化学式二氧化碳传感器；所述光照强度传感器采用BH1750FVI传感器；大棚温度传感器用数字化温度传感器DS18B20；所述湿度传感器采用土壤湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述的设备控制终端包括有控制器STC12C5A60S2以及分别与控制器连接的ZigBee无线模块、遮阳设备、补光设备、灌溉设备、CO₂浓度控制设备、冷热风机，所述的ZigBee无线模块二与路由器二连接。