CN214311419U

CN214311419U - 一种智能环境监测系统

Info

Publication number: CN214311419U
Application number: CN202120068352.6U
Authority: CN
Inventors: 王辰阳; 孙宁; 王建峰; 毛伟民; 谭贺贺; 陆宇杭; 张明; 裴梓权; 章刘
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Titanium And Spectrum Detection Technology Jiangsu Co ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2031-01-12

Abstract

本实用新型公开了一种智能环境监测系统，包括：控制模块、PC上位机模块、执行设备模块、传感器模块、云服务器模块和设备终端模块；所述执行设备模块和传感器模块分别跟所述控制模块电性连接；所述上位机模块分别跟所述控制模块、所述云服务器模块和所述设备终端模块电性连接。种植人员在人工模式和自动模式两种模式下都可以通过设备终端模块随时随地查看温室的环境数据，并且可以远程控制相应执行设备模块的启动和停止。本实用新型信息化、自动化程度较高，操作简单，人机交互友好，同时具有火灾预防以及气体泄漏监控的功能。

Description

一种智能环境监测系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，尤其涉及一种智能环境监测系统。

背景技术

温室是人为的创造出适合作物生长的环境条件，以满足在不同的季节内，尤其是不利于作物生长的季节里进行种植和培育的一种措施。温室培育技术的关键在于对温室内部环境的调控，主要包括对温室环境中的光照强度，二氧化碳浓度，温度，土壤湿度以及空气湿度等环境参数的调控。近年来温室的数量在不断增多，但目前的温室如温室大棚普遍为传统的人力管理，其信息化、自动化程度较低，不仅浪费大量的人力，物力，而且作物的产量和质量不高。

现有的温室智能环境监控系统大都采用微处理器加触摸显示屏的方案，只能够做到实时监测温室内的环境参数，而无法做到精确地描述一段时间范围温室内环境参数变化的趋势，采取的方案微处理器对于环境参数的数据以及对相应设备的处理智能化程度不够高，同时这套方案也不具备预防火灾以及气体泄漏监控等功能。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提出一种智能环境监测系统。

为实现本实用新型的目的，提供一种智能环境监测系统，包括：控制模块、PC上位机模块、执行设备模块、传感器模块、云服务器模块和设备终端模块。

所述传感器模块包括：温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器和土壤湿度传感器。

所述执行设备模块包括：加热器、降温器、加湿器、除湿器、补光灯、遮阳帘、二氧化碳发生器、通风扇、灌溉泵和红外摄像头。

所述执行设备模块和传感器模块分别跟所述控制模块电性连接；所述上位机模块分别跟所述控制模块、所述云服务器模块和所述设备终端模块电性连接。

进一步地，所述控制模块采用PLC主控制器。

进一步地，所述设备终端模块采用台式电脑、笔记本电脑或者平板电脑。

进一步地，所述智能环境监测系统还包括报警模块，所述报警模块跟所述控制模块电性连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型不仅可以实时查看温室内各种设备的运行状况，同时可以将传感器采集到的数据实时显示以供查询。本实用新型所采用的传感器模块比较多，考虑到作物生长所需要的相关条件比较多。此外，因为使用的是PLC主控制器作为处理器，PLC在工控场合比较稳定，能全天候不间断运行，可靠性高，抗干扰能力强，当温室内有发生火灾或者二氧化碳气体泄露的情况，会主动发出报警，并且温室内装有红外摄像头，可供相关人员做到远程调用查看温室内的具体情况。

附图说明

图1是一个实施例的一种智能环境监测系统的结构框架示意图；

图2是一个实施例的一种智能环境监测系统自动控制模式运行流程图。

具体实施方式

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

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参考图1所示，图1为一个实施例的一种智能环境监测系统的结构框架示意图，本实用新型智能环境监控系统包括：控制模块，传感器模块，执行设备模块，PC上位机模块，设备终端模块以及云服务器模块。

所述控制模块以PLC为主控制器，用于接收各类型传感器所收集到的信息，控制相应的执行设备的开关和停止，以及通过有线与PC上位机模块进行通信。

所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，分别用于测量温室内的温度、湿度、光照强度、土壤湿度、以及二氧化碳浓度，并将收集到的模拟量数据传输给控制模块的PLC主控制器进行处理。

所述执行设备模块包括加热器、降温器、加湿器、除湿器、补光灯、遮阳帘、二氧化碳发生器、通风扇、灌溉泵和红外摄像头。执行设备中添加有红外摄像头，方便相关人员对温室现场的远程查看，当温度或二氧化碳超过温度上限和二氧化碳上限时，会发出报警，相关人员接收到提示信息后远程调用红外摄像头观测温室内的具体情况，以防火灾或者二氧化碳气体泄漏。

所述PC上位机模块可以为PC机，并通过有线与PLC主控制器进行通信。在手动模式下可以通过控制PLC主控制器完成对执行设备的开关，通过网络可以与远程设备进行通信，便于远程终端进行监控。

所述云服务器模块用于存储收集到的相关数据，云服务器用来储存PC上位机模块上监测到的各种信息，PC上位机模块可以访问调用云服务器中的数据。

所述设备终端模块可以为台式电脑、笔记本电脑或者平板电脑等智能移动终端，终端设备模块通过网络访问所述PC上位机模块，从而进行远程的监测与控制，同时可以方便快捷地向温室设备控制模块发送温室设备控制指令，实现实时远程控制的功能。

控制模块将各传感器收集到的实时环境参数进行处理，然后传输到PC上位机模块，并且能够接收设备终端模块发送的操作指令，控制温室设备。

本实施例中，正常运行方式为自动控制运行模式，图2为一种智能环境监测系统自动控制模式运行流程图。只有在当自动控制模式出现故障或系统处于特殊情况，又必须通过要人工操作来进行控制时才会使用手动控制模式。在手动控制模式下，相关的操作工作人员需要通过手动控制各个设备的按钮或者开关，或者通过设备终端模块远程控制执行设备模块的各开关来控制设备的启停，调节温室内的环境参数使其维持在正常的范围内。手动模式运行的优点是因为人工控制情况下稳定可靠，操作方式较为简单，系统组成的元器件也很少一般情况下不会出现意外，缺点则是需要工作认识时刻盯着上限中限下限，使人的精神紧张，过度依赖于人力。

如图2所示，在系统的自动控制模式中，系统通过各种传感器收集温室内的相应的环境参数，并将采集到的数据与PLC主控制器内预先设定好的的环境参数的上限、中限以及下限分别进行对比，判断其收集到的数据是否在被允许的范围内，并由PLC主控制器发出指令来控制相应设备的启动和停止。

设定温室内的作物发育期最适宜的温度作为系统的温度中限，作物生长的最低温度为系统的温度下限，作物生长的最高温度作为系统的温度上限。因此，当温度超过系统温度上限，控制模块发出指令控制制冷器打开工作，同时记录超出上限时刻的温度值并使报警模块发出提示，以防火灾的发生；直到当温度降低到系统温度中限时，控制模块发出指令控制降温器关闭；当温度低于系统的温度下限时，控制模块发出指令控制加热器打开工作；直到温度升高到系统温度中限时，控制模块发出指令控制加热器关闭。

设定温室内的作物发育期最适宜的湿度作为系统的湿度中限，作物生长的最低湿度为系统的湿度下限，作物生长的最高湿度作为系统的湿度上限。空气的湿度应该控制在最低湿度和最高湿度之间。当空气湿度低于系统的湿度下限时，控制模块发出指令控制加湿器打开工作；当空气湿度升高到系统湿度中限时，控制模块发出指令控制加湿器关闭，当空气湿度高于系统湿度上限时，控制模块发出指令控制除湿器打开工作；直到空气湿度降低到系统湿度中限时，控制模块发出指令控制除湿器关闭。

设定温室内的作物发育期最适宜的光照强度作为系统的光照强度中限，作物生长的最低光照强度为系统的光照强度下限，作物生长的最高光照强度作为系统的光照强度上限。空气的光照强度应该控制在最低光照强度和最高光照强度之间。当光照强度低于系统最低光照强度时，控制模块发出指令控制补光灯打开工作；当光照强度升高到系统光照强度中限时，控制模块发出指令控制补光灯关闭；当光照强度高于系统光照强度上限时，系统PLC控制模块发出指令控制遮阳帘打开工作；当光照强度降低到系统光照强度中限时，系统PLC控制模块发出指令控制遮阳帘关闭。

设定温室内的作物发育期最适宜的二氧化碳浓度作为系统的二氧化碳浓度中限，作物生长的最低二氧化碳浓度为系统的二氧化碳浓度下限，作物生长的最高二氧化碳浓度作为系统的二氧化碳浓度上限。二氧化碳的浓度范围为应该控制在二氧化碳浓度上限和二氧化碳浓度下限之间。当二氧化碳浓度低于二氧化碳浓度下限时，控制模块发出指令控制二氧化碳发生器打开工作；当二氧化碳浓度上升到达二氧化碳浓度中限时，关闭系统，控制模块发出指令控制二氧化碳发生器关闭；当二氧化碳浓度高于系统二氧化碳浓度上限时，控制模块发出指令控制通风扇打开工作，同时记录下该时刻二氧化碳浓度的数值并使报警模块发出报警，远程提示相关工作人员，以防气体泄漏情况的发生；当二氧化碳浓度到达系统二氧化碳浓度中限时，控制模块发出指令控制通风扇关闭。

设定温室内作物发育期最低的土壤湿度为系统土壤湿度下限，当土壤湿度低于系统土壤湿度下限，控制模块发出指令控制灌溉泵工作，当灌溉完毕后，关闭灌溉泵。

同时，PC上位机模块与装有PLC主控制器的控制模块连接，PLC主控制器上的所有数据实时传输到页面实时显示。实时数据可以查看近一个小时的温度、空气湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤湿度变化曲线。

执行设备中添加有红外摄像头，方便相关人员对温室现场的远程查看，当温度或二氧化碳超过温度上限和二氧化碳上限时，会发出报警，相关人员接收到提示信息后远程调用红外摄像头观测温室内的具体情况，以防火灾或者二氧化碳气体泄漏。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种智能环境监测系统，其特征在于，包括：控制模块、PC上位机模块、执行设备模块、传感器模块、云服务器模块和设备终端模块；

所述传感器模块包括：温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器和土壤湿度传感器；

所述执行设备模块包括：加热器、降温器、加湿器、除湿器、补光灯、遮阳帘、二氧化碳发生器、通风扇、灌溉泵和红外摄像头；

2.根据权利要求1所述一种智能环境监测系统，其特征在于，所述控制模块采用PLC主控制器。

3.根据权利要求1所述一种智能环境监测系统，其特征在于，所述设备终端模块采用台式电脑、笔记本电脑或者平板电脑。

4.根据权利要求1所述一种智能环境监测系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块跟所述控制模块电性连接。