一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控領域，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，儀器主要包括信息處理模塊、傳感數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)境控制模塊三部分。本儀器通過各種傳感器對豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行采集，包括溫濕度、氨氣、土壤濕度、光照、二氧化碳等，將采集來的信息傳輸?shù)叫畔⑻幚砟K處理后，一方面在液晶屏上顯示環(huán)境信息并上傳到遠程服務中心，另一方面形成控制信息傳遞到環(huán)境控制模塊，環(huán)境控制模塊可根據(jù)傳送來的控制信息做出相應的控制，包括調(diào)節(jié)風機速度、打開或關閉噴水器、調(diào)節(jié)照明燈亮度、啟動空氣電凈化器等，使豬舍始終保持在最適宜生豬生長的環(huán)境條件下，為用戶提供完整的豬舍環(huán)境監(jiān)控服務。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器
(—)【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控領域，具體地說是一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器。
(二)【背景技術】
[0002]目前大部分養(yǎng)豬場對豬舍環(huán)境的監(jiān)測仍采用人工的方式，少部分采用電子監(jiān)測儀器，而當前這方面的電子儀器最多只能對三個環(huán)境變量進行監(jiān)控，無法實現(xiàn)多種環(huán)境變量的融合及多種設備的控制，且大多無法實現(xiàn)環(huán)境信息的自動記錄和上傳。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)也將迎來一場信息化的變革，將物聯(lián)網(wǎng)技術的融合化、嵌入化、可信化以及智能化引入到豬舍環(huán)境監(jiān)測中，可以解決多環(huán)境變量的融合問題、多種設備的控制問題以及環(huán)境信息的自動記錄上傳問題，使對豬舍環(huán)境的監(jiān)控變得智能而高效。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，該儀器集多種物聯(lián)網(wǎng)技術于一體，在生豬整個養(yǎng)殖過程中采用人工智能化手段，對豬仔生長全過程進行有效監(jiān)控，保證生豬安全，使豬舍始終保持在最適宜生豬生長的環(huán)境條件下，為用戶提供完整的豬舍環(huán)境監(jiān)控服務。
[0004]本發(fā)明提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，包括信息處理模塊、傳感數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)境控制模塊三個部分，其中，傳感數(shù)據(jù)采集模塊是由多個傳感器組成，包括光照傳感器、土壤濕度傳感器、氨氣傳感器、溫度傳感器、二氧化碳傳感器和環(huán)境濕度傳感器，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包傳送給信息處理模塊；信息處理模塊通過嵌入在單片機中的程序，實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的實時處理、上傳及顯示，并將處理后形成的控制信息傳遞給環(huán)境控制模塊；環(huán)境控制模塊是由多個設備組成的控制系統(tǒng)(包括通風系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、空氣電凈化系統(tǒng)等)，根據(jù)控制信息來控制相應設備(風機、噴水器、照明燈、空氣電凈化器等)，最終達到調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)的目的。
[0005]本發(fā)明中，光照傳感器、土壤濕度傳感器、氨氣傳感器、溫度傳感器、二氧化碳傳感器和環(huán)境濕度傳感器的預值可以通過兩種方式設置，一種是通過儀器上的按鍵設置，另一種是通過485遠程通信方式設置，當儀器接收到設置參數(shù)時，單片機會將設置參數(shù)存儲到Flash存儲單元中，即使掉電或重啟仍然不會丟失。
[0006]本發(fā)明還可以設置各個傳感器的上下限值，當環(huán)境參數(shù)超過上限值或低于下限值時，儀器會發(fā)出報警聲并將信息通過485通信傳遞到遠程服務中心，同時儀器會自動開啟控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使環(huán)境參數(shù)盡快回到設置的范圍內(nèi)。
[0007]本發(fā)明還包括電源電路、液晶顯示電路、繼電器控制電路、485通信電路。其中電源電路采用220V供電，通過變壓器及濾波整流穩(wěn)壓電路輸出5V電壓給單片機、液晶顯示器、繼電器等器件供電；液晶顯示電路采用L12864液晶顯示屏，可以清晰完整的顯示信息；繼電器電路采用5V繼電器，可以和系統(tǒng)電壓吻合，無需另外設計專門供電電路；485通信電路采用MAX485芯片設計，在波特率為9600時，最大傳輸距離可以達到2000米，可有效解決從豬舍到遠程服務中心的通信問題。
[0008]本發(fā)明中，儀器的運行是按照嵌入在單片機內(nèi)的軟件系統(tǒng)來完成的，該軟件系統(tǒng)主要包括:初始化各個模塊、設置環(huán)境參數(shù)、啟動傳感數(shù)據(jù)采集模塊并采集數(shù)據(jù)、信息處理模塊、環(huán)境控制模塊等。具體流程見圖9所示。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件結構圖
[0010]圖2是本發(fā)明的單片機最小系統(tǒng)
[0011]圖3是本發(fā)明的電源及液晶顯示電路
[0012]圖4是本發(fā)明的按鍵控制電路
[0013]圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)復位及報警電路
[0014]圖6是本發(fā)明的485通信接口電路
[0015]圖7是本發(fā)明的傳感器接口電路
[0016]圖8是本發(fā)明的控制接口電路
[0017]圖9是本發(fā)明的軟件系統(tǒng)流程圖
(五)【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0019]1.儀器詳細運行流程
[0020]如附圖9所示，本發(fā)明是基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，該儀器的主要架構由信息處理模塊12 (主控芯片:Atmegal28L微處理器)、傳感數(shù)據(jù)采集模塊4和環(huán)境控制模塊14三部分組成。信息處理模塊12通過嵌入的程序?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的實時處理。傳感數(shù)據(jù)采集模塊主要包括溫度傳感器5(DS18B20)、濕度傳感器6(AM2311)、氨氣傳感器7 (MQ137)、光照傳感器8 (BH1750)、土壤濕度傳感器9 (SHTll)、二氧化碳傳感器10 (MG811)。環(huán)境控制模塊14主要包括通風控制電路15、供水控制電路16、照明控制電路17、空氣凈化電控制電路18。儀器具體的運作方式如下:首先是啟動儀器1，然后對信息處理模塊12、傳感數(shù)據(jù)采集模塊4和環(huán)境控制模塊14進行初始化設置2，接著設定環(huán)境參數(shù)3，預設最適宜生豬生長的參數(shù)傳遞到信息處理模塊12，同時啟動傳感數(shù)據(jù)采集模塊4，開始通過溫度傳感器5 (DS18B20)、濕度傳感器6 (AM2311)、氨氣傳感器7 (MQ137)、光照傳感器8 (BH1750)、土壤濕度傳感器9 (SHTll)、二氧化碳傳感器IO(MGSll)采集豬舍實際的環(huán)境數(shù)據(jù)，六種傳感器將采集到的數(shù)據(jù)打包，采用RS232通信方式傳送到信息處理模塊12，傳感數(shù)據(jù)采集模塊4每間隔一定時間對環(huán)境參數(shù)進行采集以確保豬舍始終保持最適宜生豬生長的環(huán)境。信息處理模塊12處理實際采集到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括:包括溫度、濕度、光照、氨氣濃度、土壤濕度、二氧化碳濃度等，將實際環(huán)境數(shù)據(jù)與預設的參數(shù)比對之后，一方面通過在前端液晶屏上顯示相關信息并自動上傳到遠程服務中心，另一方面形成控制信息，通過并口通信方式13傳遞給環(huán)境控制模塊14 ;環(huán)境控制模塊14接收到控制信息之后，利用通風控制電路15、供水控制電路16、照明控制電路17和空氣電凈化控制電路18分別控制相應設備(風機、噴水器、照明燈、空氣電凈化器)；通風控制電路15可調(diào)快風機速度19和調(diào)慢風機速度20，供水控制電路16可打開噴水器21和關閉噴水器22，照明控制電路17可調(diào)亮照明燈23和調(diào)暗照明燈24，空氣電凈化控制電路18可啟動空氣電凈化器25和關閉空氣電凈化器26。環(huán)境控制模塊14通過控制相關設備調(diào)節(jié)環(huán)境條件后，將形成反饋信息并傳遞給信息處理模塊12，信息處理模塊根據(jù)反饋信息做出進一步的調(diào)節(jié)動作，通過并口通信方式13傳遞給環(huán)境控制模塊14，重復上述調(diào)節(jié)過程，以確保環(huán)境條件始終保持在預先設置的參數(shù)條件下。
[0021]2.儀器線路連接說明
[0022]圖2是本發(fā)明的單片機(ATmegal28L)最小系統(tǒng)，其引腳用于與系統(tǒng)其它模塊通信并控制設備的啟動；圖3中的電源電路將220V交流電通過變壓器(Tl)降到15V，15V的交流電依次經(jīng)過整流電路(DZ1-DZ4)、7805穩(wěn)壓管后形成穩(wěn)定的5V系統(tǒng)電壓并通過VCC接口輸出，從而為系統(tǒng)其它模塊提供電源支撐，圖中的液晶顯示電路采用L12864液晶屏，使用并口方式控制，用了單片機的整個PB 口和PE 口的5、6、7引腳；圖4為按鍵控制電路，其中Kl為功能選擇鍵通過PG3引腳控制，K2為參數(shù)設置位選擇鍵通過PG4引腳控制，K3為加I功能鍵通過PDO引腳控制，K4為減I功能鍵通過PDl引腳控制；圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)復位及報警電路，其中RST接口連接單片機復位引腳，用于系統(tǒng)的復位，PAO接口為報警電路的控制引腳，當PAO為低電平時報警電路報警否則不報警；圖6是本發(fā)明的485通信接口電路，使用了單片機的H)2、PD3和TO4引腳，其中PD2和PD3為單片機的第二功能串口，Η)4用于控制485通信電路處于接收狀態(tài)還是發(fā)送狀態(tài)；圖7是本發(fā)明的傳感器接口電路，其中JCGl接口連接溫度傳感器，JCG2接口連接濕度傳感器，JCG3接口連接光照傳感器，JCG4接口連接二氧化碳傳感器，JCG5接口連接氨氣傳感器，JCG6接口連接土壤濕度傳感器，六個傳感器融合后通過CG6接口與單片機連接；圖8是本發(fā)明的控制接口電路，其中KZl接口用于控制風機，ΚΖ2接口用于控制噴水器，ΚΖ3接口用于控制照明燈，ΚΖ4接口用于控制空氣電凈化器。
[0023]3.儀器性能指標
[0024](I)傳感器性能指標:
[0025]溫度測量范圍:_55°C-+125°C
[0026]溫度測量精度:±0.0625 0C
[0027]濕度測量范圍:_55°C-+125°C
[0028]濕度測量精度:±0.0625 0C
[0029]光照測量范圍:
[0030]光照測量精度:
[0031]氨氣測量范圍:
[0032]土壤濕度測量范圍:
[0033]二氧化碳測量范圍:
[0034](2)主要技術參數(shù):
[0035]電壓:AC220V 頻率:50/60HZ 功率:5*2.5W 工作電流:5Α
[0036]4.儀器指令編碼說明
[0037]采集環(huán)境信息指令:
[0038]發(fā)送:{R01SEN}
[0039]傳回:{FS01#T00000#H00000#L00000#C00000#N00000#K00000#}[0040]如:{FS01#T+30.1#H053.7#L00875#C00357#N00013#K00753#}
[0041]其中T+30.1表示溫度為30.1攝氏度；Η053.7表示濕度為53.1%；L00875表示光照為875LX ;C00357表示二氧化碳濃度為375PPM ;N00013表示氨氣濃度為13PPM ;K00753表示土壤濕度為75.3%。
[0042]控制開關狀態(tài)指令:
[0043](1)發(fā)送:{R01K1N} 傳回:{FA01K1N} 功能:打開設備I
[0044](2)發(fā)送:{R01K1F} 傳回:{FA01K1F} 功能:關閉設備I
[0045](3)發(fā)送:{R01K2N} 傳回:{FA01K2N} 功能:打開設備2
[0046](4)發(fā)送:{R01K2F} 傳回:{FA01K2F} 功能:關閉設備2
[0047](5)發(fā)送:{R01K3N} 傳回:{FA01K3N} 功能:打開設備3
[0048](6)發(fā)送:{R01K3F} 傳回:{FA01K3F} 功能:關閉設備3
[0049](7)發(fā)送:{R01K4N} 傳回:{FA01K4N} 功能:打開設備4
[0050](8)發(fā)送:{R01K4F} 傳回:{FA01K4F} 功能:關閉設備 4。
【權利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，可以實時監(jiān)控豬舍環(huán)境，以及對環(huán)境信息進行分析，其特征在于包含以下模塊:信息處理模塊、傳感數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)境控制模塊。其中，傳感數(shù)據(jù)采集模塊，是由多個傳感器組成，包括光照傳感器、土壤濕度傳感器、氨氣傳感器、溫度傳感器、二氧化碳傳感器和環(huán)境濕度傳感器，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包傳送給信息處理模塊；信息處理模塊通過嵌入在單片機中的程序，實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的實時處理、上傳及顯示，并將處理后形成的控制信息傳遞給環(huán)境控制模塊；環(huán)境控制模塊是由多個設備組成的控制系統(tǒng)(包括通風系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、空氣電凈化系統(tǒng)等)，根據(jù)控制信息來控制相應設備(風機、噴水器、照明燈、空氣電凈化器等)，最終達到調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)的目的。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，其特征在于:應用多傳感器融合技術對環(huán)境參數(shù)(包括光照、土壤濕度、溫度、濕度、二氧化碳、氨氣等)進行采集，實現(xiàn)了豬舍環(huán)境監(jiān)控的多樣化，并可以根據(jù)需要添加新的傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，其特征在于:用戶不僅可以通過按鍵設置光照、土壤濕度、溫度、濕度、二氧化碳、氨氣等的預值，還可以通過485通信在遠程設置預值。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，其特征在于:信息處理模塊是本儀器的核心，可以實時的處理環(huán)境信息并通過485通信上傳到遠程服務中心，完成環(huán)境信息的記錄，而無需人工記錄。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術的豬舍環(huán)境監(jiān)控儀器，其特征在于:系統(tǒng)各個模塊的電壓采用統(tǒng)一的5V系統(tǒng)電壓，該電壓由15V變壓器通過整流穩(wěn)壓后得到，可以為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源信號。
【文檔編號】G05B19/418GK103901830SQ201210585954
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】曹杰, 毛波, 趙慕階, 徐寶才, 李景軍, 王赟 申請人:南京財經(jīng)大學, 江蘇雨潤肉類產(chǎn)業(yè)集團有限公司