WO2018187996A1 - 基于单片机的果园智能监控系统和监控方法 - Google Patents
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- G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
Definitions
- the orchard-based intelligent monitoring system based on the single-chip microcomputer comprises a monitoring main system and a monitoring subsystem, wherein the monitoring main system is connected to the monitoring subsystem through a wireless network, and the monitoring main system is placed in the monitoring room for comprehensively processing each monitoring device.
- System information and alarm prompts, and parameter setting of the monitoring subsystem the monitoring subsystem is placed in the place where it needs to be detected, responsible for the specific monitoring of the orchard environment, and then transmits the detected information to the monitoring main system through the wireless network;
- the parameters include a fixed detection, a detection period, an alarm length, and an address of the monitoring subsystem.
- the fixed detection is a setting of a daily interval of the fixed detection, and the detection period is an interval between the detection and the detection.
- the wireless module is nRF24L01.
- the monitoring main system comprises a monitoring server, an audible and visual alarm module and a wireless module, wherein the monitoring server is respectively connected with an alarm module and a wireless module, and the monitoring server performs parameter setting, alarm recording, and actual display of alarm information. And through the sound and light alarm module to improve the alarm prompt management personnel.
Abstract
一种果园监控系统，尤其是基于单片机的果园智能监控系统和监控方法，包括监控主系统和监控子系统，所述监控主系统通过无线网与监控子系统连接，所述监控主系统放置在监控室用于综合处理各监控子系统的信息和发出报警提示，并对监控子系统进行参数设置，所述监控子系统放置在需要检测的地方，负责果园环境的具体监测，然后通过无线网将检测的信息传输给监控主系统。具有高性价比的特性，安装方便、操作简单、且可编程、可靠性好、功能强，非常适合于不容易实现有线通信且实时性要求较高的场合，同时具有灵活的扩充性和伸缩性。
Description
基于单片机的果园智能监控系统和监控方法 技术领域
[0001] 本发明涉及一种果园监控系统， 尤其是基于单片机的果园智能监控系统和监控 方法。
背景技术
[0002] 目前， 苹果， 西瓜， 葡萄等果类产品已成为农民增收的主要经济作物。 每到丰 收季节， 常有盗贼侵入果园盗窃， 致使业主蒙受经济损失。 传统的人工值守需 守园人实吋巡逻， 长期精神紧张， 耗费大量精力， 对守园人身心带来很大负而 影响。 常用的防盗措施如断线报警， 沿着果园四周顺着地势高低起伏围上一圈 ， 应用断线报警原理达到防盗目的， 其布线工作量大且容易暴露， 维护困难， 断线成本迅速提高。 还有视频监控系统， 其投入成本大同吋受到吋间限制， 在 夜晚无法工作， 而且容易被发觉而使盗贼有所防范。
技术问题
[0003] 为解决上述问题， 本发明提供一种成本低、 隐蔽性能好、 维护简单的基于单片 机的果园智能监控系统和监控方法。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 具体技术方案为：
[0005] 基于单片机的果园智能监控系统， 包括监控主系统和监控子系统， 所述监控主 系统通过无线网与监控子系统连接， 所述监控主系统放置在监控室用于综合处 理各监控子系统的信息和发出报警提示， 并对监控子系统进行参数设置， 所述 监控子系统放置在需要检测的地方， 负责果园环境的具体监测， 然后通过无线 网将检测的信息传输给监控主系统； 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警 吋长和监控子系统的地址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所 述检测周期为前后两次检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的吋间， 所 述监控子系统的地址用于定位监控子系统位于果园的具体位置； 所述监控子系
统包括均与子单片机模块连接的红外检测模块、 无线模块和声光报警模块； 所 述红外检测模块用于检测人体的红外辐射信号； 所述无线模块用于监控子系统 与监控主系统进行无线通信； 所述子单片机模块用于发出检测信号， 接受红外 检测模块的检测信号， 判断是否有人， 发出声光报警， 向监控主系统输出报警 信号。
[0006] 优选的， 所述监控主系统包括均与主单片机模块连接的主按键模块、 主显示模 块、 无线模块和声光报警模块； 所述主按键模块用于参数设置， 所述主显示模 块用于显示报警信息， 所述无线模块用于与监控子系统的无线通信。
[0007] 优选的， 所述红外检测模块包括红外传感器模块和信号调理模块， 所述红花传 感器模块与信号调理模块连接， 所述信号调理模块与子单片机模块连接； 所述 红外传感器模块包括两个 D203S红外传感器， 两个红外传感器反向串联连接， 并 且上下垂直安装； 所述红外传感器上均装有菲涅尔透镜， 所述菲涅尔透镜为 830 9-1型透镜。
[0008] 优选的， 所述红外传感器模块的安装高度为 1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布。
[0009] 优选的， 所述无线模块为 nRF24L01。
[0010] 优选的， 所述监控子系统的子单片机模块和监控主系统的主单片机模块均包括 AT89S52单片机、 晶振电路和复位电路； 所述晶振电路包括一个 12MHz的晶振和 两个 30pf的电容， 通过晶振的振荡提供需要的吋钟信号； 所述复位电路包括上电 复位和按键复位， 复位电路使单片机执行的程序返回到初始状态。
[0011] 优选的， 所述监控主系统包括监控服务器、 声光报警模块和无线模块， 所述监 控服务器分别与报警模块和无线模块连接， 监控服务器进行参数设置、 报警记 录、 实吋显示报警信息， 并通过声光报警模块进步报警提示管理人员。
[0012] 优选的， 所述监控子系统还包括温湿度传感器模块、 烟雾传感器模块和光敏传 感器模块。
[0013] 基于单片机的果园智能监控方法， 包括以下步骤：
[0014] S1布置智能监控系统， 根据安装智能监控系统， 红外传感器模块的安装高度为
1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布；
[0015] S2参数设置， 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警吋长和监控子系统的地
址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所述检测周期为前后两次 检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的吋间， 所述监控子系统的地址用 于定位监控子系统位于果园的具体位置；
[0016] S3监控主系统初始化， 主系统软件首先完成对声光报警模块、 液晶显示模块、 主单片机模块资源和无线模块的初始化工作， 然后实吋就是完成键盘和无线模 块收发的实吋处理， 保证用户输入的控制信息能够及吋通过无线模块下传到监 控子系统， 同吋将从监控子系统接收的信息通过液晶屏进行显示；
[0017] S4监控子系统初始化， 监控子系统对无线模块、 红外检测模块和单片机模块 进行初始化， 然后在程序主循环中进行各类传感器的检测， 将检测到的结果进 行无线发送， 并完成由主控系统从无线模块传来的控制命令
[0018] S5检测结果的判断， 监控子系统调用子检测程序通过红外检测模块扫描果园， 当有人在果园内吋， 同吋触发两个红外传感器， 红外传感器发出报警信号， 子 单片机模块启动声光报警， 并通过无线模块向监控主系统发送报警信号， 监控 主系统接收到监控子系统的报警信号后， 启动声光报警， 主显示屏显示报警信 息， 当动物经过吋只能触发一个红外传感器， 红外检测模块不发出报警信号， 然后进入休眠， 根据检测周期进行循环检测。
[0019] 发射数据吋， 首先将 nRF24L01配置为发射状态， 然后把发送端待发射数据的 目的地址 TX ADDR和数据 TX PLD写入 nRF24L01缓冲区中， 等待发送。 无线接 收模块软件设置接收数据吋， 首先将 nRF24L01配置为接收状态， 然后延迟进入 接收状态等待数据的发送。 当接收方检测到地址和 CRC吋， 就将数据包储存在 接收堆栈中， 与此同吋状态寄存器中的中断标志位 RX_
DR置高， 产生中断使 IRQ引脚变为低电平， 以便通知单片机去读取数据。
[0020] 声光报警系统中的声音报警为直流蜂鸣器， 采用直流电压驱动， 结构简单， 通 过执行相关程序使单片机驱动蜂鸣器实现报警。
[0021] 热释电传感器利用热释电效应将变化的温度信号转化成电信号输出。 但由于传 感器本身探测距离近， 探测半径小于 2米， 因此需在其外加上菲涅尔透镜。 菲涅 尔透镜对探测器的视野范围进行调制， 扩大了探测距离。 一方而将人体辐射的 红外信号聚焦到传感器上， 另一方而将其探测区域分为若十个明区与暗区， 使
进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在传感器上产生变化的热释红外 信号。 同吋， 为抵消环境温度变化引起的误报， 传感器选用双元型， 内部 2个探 测元反向串联连接， 抵消环境温度造成的影响。
[0022] 本系统选用的是 D203S , 其工作波长为 7-14微米， 噪声小于 200mV， 输出信号> 2.5V, 平均透过率 >75%。 菲涅尔透镜选用 8309-1型， 角度 110度， 距离 12米。 由 于动物辐射的红外波长与人体相近， 因此探测器需要做防宠物设计。 人体的高 度约为 1.5m-2m， 而猫， 狗或老鼠其高度不超过 0.6m。 使用上下两个个 D203S相 与的逻辑， 当人经过吋会同吋触发两个传感器， 而动物则只会被下面的传感器 探测到， 不能同吋触发两个传感器。
[0023] 将热释电传感器用于果园防盗人体探测， 利用双元传感器 D203S与非涅尔透镜 相结介扩大了探测距离， 使范围达到了 10m， 同吋避免了因环境变化引起的误报 ， 只对真实移动人体报警。 另外利用人体与小动物高度的小同选用了 2片传感器 相结介的方法有效避免了因宠物引起的误报。
[0024] 通过增加相关的传感器实吋检测果园的温湿度、 光照强度和烟雾等信息， 并进 行存储， 为果树成长状态分析提供相关的数据。
[0025] 并通过监控主系统的设置可以让监控子系统定吋发出声音报警来驱逐害鸟。
[0026] 通过监控服务器实现功能的提升， 可以存储大量的数据， 提高监控效果。
发明的有益效果
有益效果
[0027] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
[0028] 本发明提供的基于单片机的果园智能监控系统和监控方法具有高性价比的特性 、 安装方便、 操作简单、 且可编程、 可靠性好、 功能强， 非常适合于不容易实 现有线通信且实吋性要求较高的场合， 同吋具有灵活的扩充性和伸缩性。
本发明的实施方式
[0029] 现通过实施例作进一步说明。
[0030] 实施例 1
[0031] 基于单片机的果园智能监控系统， 包括监控主系统和监控子系统， 所述监控主
系统通过无线网与监控子系统连接， 所述监控主系统放置在监控室用于综合处 理各监控子系统的信息和发出报警提示， 并对监控子系统进行参数设置， 所述 监控子系统放置在需要检测的地方， 负责果园环境的具体监测， 然后通过无线 网将检测的信息传输给监控主系统； 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警 吋长和监控子系统的地址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所 述检测周期为前后两次检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的吋间， 所 述监控子系统的地址用于定位监控子系统位于果园的具体位置； 所述监控子系 统包括均与子单片机模块连接的红外检测模块、 无线模块和声光报警模块； 所 述红外检测模块用于检测人体的红外辐射信号； 所述无线模块用于监控子系统 与监控主系统进行无线通信； 所述子单片机模块用于发出检测信号， 接受红外 检测模块的检测信号， 判断是否有人， 发出声光报警， 向监控主系统输出报警 信号。
[0032] 优选的， 所述监控主系统包括均与主单片机模块连接的主按键模块、 主显示模 块、 无线模块和声光报警模块； 所述主按键模块用于参数设置， 所述主显示模 块用于显示报警信息， 所述无线模块用于与监控子系统的无线通信。
[0033] 优选的， 所述红外检测模块包括红外传感器模块和信号调理模块， 所述红花传 感器模块与信号调理模块连接， 所述信号调理模块与子单片机模块连接； 所述 红外传感器模块包括两个 D203S红外传感器， 两个红外传感器反向串联连接， 并 且上下垂直安装； 所述红外传感器上均装有菲涅尔透镜， 所述菲涅尔透镜为 830 9-1型透镜。
[0034] 优选的， 所述红外传感器模块的安装高度为 1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布。
[0035] 优选的， 所述无线模块为 nRF24L01。
[0036] 优选的， 所述监控子系统的子单片机模块和监控主系统的主单片机模块均包括 AT89S52单片机、 晶振电路和复位电路； 所述晶振电路包括一个 12MHz的晶振和 两个 30pf的电容， 通过晶振的振荡提供需要的吋钟信号； 所述复位电路包括上电 复位和按键复位， 复位电路使单片机执行的程序返回到初始状态。
[0037] 实施例 2
[0038] 基于单片机的果园智能监控方法， 包括以下步骤：
[0039] SI布置智能监控系统， 根据安装智能监控系统， 红外传感器模块的安装高度为
1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布；
[0040] S2参数设置， 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警吋长和监控子系统的地 址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所述检测周期为前后两次 检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的吋间， 所述监控子系统的地址用 于定位监控子系统位于果园的具体位置；
[0041] S3监控主系统初始化， 主系统软件首先完成对声光报警模块、 液晶显示模块、 主单片机模块资源和无线模块的初始化工作， 然后实吋就是完成键盘和无线模 块收发的实吋处理， 保证用户输入的控制信息能够及吋通过无线模块下传到监 控子系统， 同吋将从监控子系统接收的信息通过液晶屏进行显示；
[0042] S4监控子系统初始化， 监控子系统对无线模块、 红外检测模块和单片机模块 进行初始化， 然后在程序主循环中进行各类传感器的检测， 将检测到的结果进 行无线发送， 并完成由主控系统从无线模块传来的控制命令
[0043] S5检测结果的判断， 监控子系统调用子检测程序通过红外检测模块扫描果园， 当有人在果园内吋， 同吋触发两个红外传感器， 红外传感器发出报警信号， 子 单片机模块启动声光报警， 并通过无线模块向监控主系统发送报警信号， 监控 主系统接收到监控子系统的报警信号后， 启动声光报警， 主显示屏显示报警信 息， 当动物经过吋只能触发一个红外传感器， 红外检测模块不发出报警信号， 然后进入休眠， 根据检测周期进行循环检测。
[0044] 已经出于解释和说明的目的而提供了对本发明示例性实施例的上述说明。 并非 意在穷举或将本发明限制于所披露的精确形式。 显然， 许多修改和变型对于本 领域的技术人员来说要成为显而易见的。 选择和描述实施例是为了便于更好地 理解本发明的原理及其实际应用， 从而使本领域的其它技术人员能够理解本发 明的各种示例性实施例及适用于特定预期用途的各种变型。 其意图在于用前面 的权利要求书及其等同内容来限定本发明的范围。
Claims
[权利要求 1] 基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于， 包括监控主系统和监 控子系统， 所述监控主系统通过无线网与监控子系统连接， 所述监控 主系统放置在监控室用于综合处理各监控子系统的信息和发出报警提 示， 并对监控子系统进行参数设置， 所述监控子系统放置在需要检测 的地方， 负责果园环境的具体监测， 然后通过无线网将检测的信息传 输给监控主系统； 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警吋长和监 控子系统的地址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所 述检测周期为前后两次检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的 吋间， 所述监控子系统的地址用于定位监控子系统位于果园的具体位 置； 所述监控子系统包括均与子单片机模块连接的红外检测模块、 无 线模块和声光报警模块； 所述红外检测模块用于检测人体的红外辐射 信号； 所述无线模块用于监控子系统与监控主系统进行无线通信； 所 述子单片机模块用于发出检测信号， 接受红外检测模块的检测信号， 判断是否有人， 发出声光报警， 向监控主系统输出报警信号。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于
， 所述监控主系统包括均与主单片机模块连接的主按键模块、 主显示 模块、 无线模块和声光报警模块； 所述主按键模块用于参数设置， 所 述主显示模块用于显示报警信息， 所述无线模块用于与监控子系统的 无线通信。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于
， 所述红外检测模块包括红外传感器模块和信号调理模块， 所述红花 传感器模块与信号调理模块连接， 所述信号调理模块与子单片机模块 连接； 所述红外传感器模块包括两个 D203S红外传感器， 两个红外传 感器反向串联连接， 并且上下垂直安装； 所述红外传感器上均装有菲 涅尔透镜， 所述菲涅尔透镜为 8309-1型透镜。
[权利要求 4] 根据权利要求 3所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于
， 所述红外传感器模块的安装高度为 1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布
根据权利要求 1或 2所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在 于， 所述无线模块为 nRF24L01。
根据权利要求 1或 2所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在 于， 所述监控子系统的子单片机模块和监控主系统的主单片机模块均 包括 AT89S52单片机、 晶振电路和复位电路； 所述晶振电路包括一个 12MHz的晶振和两个 30pf的电容， 通过晶振的振荡提供需要的吋钟信 号； 所述复位电路包括上电复位和按键复位， 复位电路使单片机执行 的程序返回到初始状态。
根据权利要求 1所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于 ， 所述监控主系统包括监控服务器、 声光报警模块和无线模块， 所述 监控服务器分别与报警模块和无线模块连接， 监控服务器进行参数设 置、 报警记录、 实吋显示报警信息， 并通过声光报警模块进步报警提 示管理人员。
根据权利要求 1所述的基于单片机的果园智能监控系统， 其特征在于 ， 所述监控子系统还包括温湿度传感器模块、 烟雾传感器模块和光敏 传感器模块。
根据权利要求 1至 4任一项所述的基于单片机的果园智能监控系统的监 控方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
S1布置智能监控系统， 根据安装智能监控系统， 红外传感器模块的安 装高度为 1.6米， 间隔 6-8米， 成网状分布；
S2参数设置， 所述参数包括定吋检测、 检测周期、 报警吋长和监控子 系统的地址， 所述定吋检测为设定每天的定吋检测的吋间段， 所述检 测周期为前后两次检测的间隔吋间， 所述报警吋长为报警持续的吋间 ， 所述监控子系统的地址用于定位监控子系统位于果园的具体位置； S3监控主系统初始化， 主系统软件首先完成对声光报警模块、 液晶显 示模块、 主单片机模块资源和无线模块的初始化工作， 然后实吋就是
完成键盘和无线模块收发的实吋处理， 保证用户输入的控制信息能够 及吋通过无线模块下传到监控子系统， 同吋将从监控子系统接收的信 息通过液晶屏进行显示；
S4监控子系统初始化， 监控子系统对无线模块、 红外检测模块和单 片机模块进行初始化， 然后在程序主循环中进行各类传感器的检测， 将检测到的结果进行无线发送， 并完成由主控系统从无线模块传来的 控制命令
S5检测结果的判断， 监控子系统调用子检测程序通过红外检测模块扫 描果园， 当有人在果园内吋， 同吋触发两个红外传感器， 红外传感器 发出报警信号， 子单片机模块启动声光报警， 并通过无线模块向监控 主系统发送报警信号， 监控主系统接收到监控子系统的报警信号后， 启动声光报警， 主显示屏显示报警信息， 当动物经过吋只能触发一个 红外传感器， 红外检测模块不发出报警信号， 然后进入休眠， 根据检 测周期进行循环检测。
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| PCT/CN2017/080302 WO2018187996A1 (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 基于单片机的果园智能监控系统和监控方法 |
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| WO (1) | WO2018187996A1 (zh) |
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- 2017-04-12 WO PCT/CN2017/080302 patent/WO2018187996A1/zh active Application Filing
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