基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置，它涉及物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，本地控制終端與第一協(xié)調(diào)器通過(guò)串口連接，第一協(xié)調(diào)器與第二協(xié)調(diào)器連接，第一協(xié)調(diào)器與無(wú)線傳感器通過(guò)無(wú)線連接，第二協(xié)調(diào)器與反饋控制裝置連接，照明裝置、通風(fēng)裝置、灌溉裝置和遮陽(yáng)裝置均與反饋控制裝置連接，89C51單片機(jī)與遮陽(yáng)裝置連接，安防裝置與89C51單片機(jī)連接，無(wú)線傳感器與第一協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線連接，遠(yuǎn)程瀏覽器通過(guò)以太網(wǎng)與本地控制終端連接，移動(dòng)手機(jī)與本地控制終端通過(guò)無(wú)線連接。它有力的緩解了季節(jié)矛盾，使農(nóng)作物反季節(jié)上市打破其傳統(tǒng)的季節(jié)性，滿(mǎn)足了人們對(duì)生活品質(zhì)的更高需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置，屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
:
[0002]我國(guó)一直以來(lái)都是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)模式在現(xiàn)代工業(yè)科技的沖擊下日漸衰落，在綠色環(huán)保，能源節(jié)約、高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)方面有很大的缺陷，大多數(shù)農(nóng)田溫室沒(méi)有土壤濕度的監(jiān)測(cè)，是以種植經(jīng)驗(yàn)、目測(cè)(觀察)等手段來(lái)灌溉，既浪費(fèi)水資源又不能使農(nóng)作物在適宜的土壤濕度下生長(zhǎng)，同樣對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境中空氣溫濕度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響也沒(méi)有相應(yīng)辦法消除，作物在陰雨天或晚上由于光線不足不能保持良好地生長(zhǎng)，溫室大棚在冬天需要保暖，以往的人工拉簾既浪費(fèi)時(shí)間又需要大量的人力資源，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求。
[0003]近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到飛速發(fā)展，并且應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、國(guó)防、軍事、智能交通等各個(gè)方面，為智能溫室提供了新的途徑。我國(guó)在巨大的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的情況下，也加大了對(duì)農(nóng)業(yè)的投入，在智能溫室方面雖然有了一定的發(fā)展，但是邏輯簡(jiǎn)單，設(shè)備大型，先進(jìn)性不夠，利用率低等不足之處仍然存在。
實(shí)用新型內(nèi)容:
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置。
[0005]本實(shí)用新型的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置，它包含本地控制終端、第一協(xié)調(diào)器、第二協(xié)調(diào)器、反饋控制裝置、照明裝置、通風(fēng)裝置、灌溉裝置、遮陽(yáng)裝置、89C51單片機(jī)、安防裝置、無(wú)線傳感器、遠(yuǎn)程瀏覽器和移動(dòng)手機(jī)；本地控制終端與第一協(xié)調(diào)器通過(guò)串口連接，第一協(xié)調(diào)器與第二協(xié)調(diào)器連接，第一協(xié)調(diào)器與無(wú)線傳感器通過(guò)無(wú)線連接，第二協(xié)調(diào)器與反饋控制裝置連接，照明裝置、通風(fēng)裝置、灌溉裝置和遮陽(yáng)裝置均與反饋控制裝置連接，89C51單片機(jī)與遮陽(yáng)裝置連接，安防裝置與89C51單片機(jī)連接，無(wú)線傳感器與第一協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線連接，遠(yuǎn)程瀏覽器通過(guò)以太網(wǎng)與本地控制終端連接，移動(dòng)手機(jī)與本地控制終端通過(guò)無(wú)線連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果為:它利用當(dāng)前先進(jìn)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及氣象與病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等，對(duì)溫室農(nóng)作物的管理和調(diào)控趨于精細(xì)化，有力地提高農(nóng)業(yè)的整體水平。更是有力的緩解了季節(jié)矛盾，使農(nóng)作物反季節(jié)上市打破其傳統(tǒng)的季節(jié)性，滿(mǎn)足了人們對(duì)生活品質(zhì)的更高需求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0007]為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。
[0008]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0009]圖2為本實(shí)用新型中傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖，
[0010]圖3為本實(shí)用新型中匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖，
[0011]圖4為本實(shí)用新型中溫濕度及光照功能實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0012]圖中:1_本地控制終端；2_第一協(xié)調(diào)器；3_第二協(xié)調(diào)器；4_反饋控制裝置；5_照明裝置；6-通風(fēng)裝置；7_灌溉裝置；8_遮陽(yáng)裝置；9-89C51單片機(jī)；10-安防裝置；11_無(wú)線傳感器；12_遠(yuǎn)程瀏覽器；13_移動(dòng)手機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
:
[0013]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本實(shí)用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。
[0014]如圖1所示，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:它包含本地控制終端1、第一協(xié)調(diào)器2、第二協(xié)調(diào)器3、反饋控制裝置4、照明裝置5、通風(fēng)裝置6、灌溉裝置7、遮陽(yáng)裝置8、89C51單片機(jī)9、安防裝置10、無(wú)線傳感器11、遠(yuǎn)程瀏覽器12和移動(dòng)手機(jī)13 ;本地控制終端I與第一協(xié)調(diào)器2通過(guò)串口連接，第一協(xié)調(diào)器2與第二協(xié)調(diào)器3連接，第一協(xié)調(diào)器2與無(wú)線傳感器11通過(guò)無(wú)線連接，第二協(xié)調(diào)器3與反饋控制裝置4連接，照明裝置5、通風(fēng)裝置6、灌溉裝置7和遮陽(yáng)裝置8均與反饋控制裝置4連接，89C51單片機(jī)9與遮陽(yáng)裝置8連接，安防裝置10與89C51單片機(jī)9連接，無(wú)線傳感器11與第一協(xié)調(diào)器2通過(guò)無(wú)線連接，遠(yuǎn)程瀏覽器12通過(guò)以太網(wǎng)與本地控制終端I連接，移動(dòng)手機(jī)13與本地控制終端I通過(guò)無(wú)線連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述的本地控制終端I包含Web服務(wù)器、GSM模塊和控制界面。
[0016]進(jìn)一步的，所述的無(wú)線傳感器11包含溫度傳感器、照明傳感器和濕度傳感器。
[0017]本【具體實(shí)施方式】主要由濕度、光照、溫度傳感器作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用模塊的無(wú)線通信功能，將采集到的信號(hào)傳到協(xié)調(diào)器上，協(xié)調(diào)器經(jīng)串口將采集的信號(hào)傳輸?shù)浇K端設(shè)備上，并在終端設(shè)備上通過(guò)可視化的方法顯示，在界面上通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線顯示和直觀的數(shù)值顯示來(lái)實(shí)時(shí)的觀察當(dāng)前的環(huán)境，另外，終端和GSM通信模塊通過(guò)串口傳輸，可以每天定時(shí)的給指定的客戶(hù)發(fā)短信，也可通過(guò)短信中心編輯短信，實(shí)時(shí)告知用戶(hù)當(dāng)前環(huán)境，同時(shí)對(duì)每次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行文檔的保存，隨時(shí)產(chǎn)生環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理后做出相應(yīng)的控制，如控制繼電器節(jié)點(diǎn)打開(kāi)電磁閥進(jìn)行灌溉等，從而使溫濕度、光照值控制在最佳的狀態(tài)。在溫室出現(xiàn)異常的情況下可通過(guò)報(bào)警方式通知用戶(hù)。它是利用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信，構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足溫室管理系統(tǒng)多種參數(shù)監(jiān)測(cè)的需求；根據(jù)ZigBee通信協(xié)議規(guī)范設(shè)計(jì)了組網(wǎng)、無(wú)線通信、數(shù)據(jù)顯示以及反饋控制四個(gè)個(gè)系統(tǒng)功能模塊，重點(diǎn)研究了終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的入網(wǎng)及通信原理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)采集和控制，并能將信息實(shí)時(shí)顯示和遠(yuǎn)程發(fā)送。利用本文設(shè)計(jì)的四個(gè)功能模塊構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)本地控制端、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集進(jìn)行了測(cè)試，完成了數(shù)據(jù)的顯示和比較，并進(jìn)行相應(yīng)的反饋控制；它是是和若干通過(guò)一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)及終端節(jié)點(diǎn)，搭建一個(gè)面向溫室大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用的簇樹(shù)狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)，采用CC2530無(wú)線微控制器為基礎(chǔ)平臺(tái)，基于ZigBeePro協(xié)議棧進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能溫室管理系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境溫濕度等測(cè)量的要求；
[0018]如圖2所示，傳感器節(jié)點(diǎn)一般由控制模塊、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模塊以及電源模塊組成?？刂破髂K由CORTEX A8DB開(kāi)發(fā)板(采用Windows Embedded CE6.0操作系統(tǒng))和協(xié)調(diào)器(其主要芯片是CC2530)組成，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和管理；傳感器模塊負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境信息(如光強(qiáng)、溫度、濕度等)進(jìn)行采集并做一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，本研究中采用SHTlO采集溫濕度信息，采用BPW34S采集光照信息；無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)之間按一定的通信協(xié)議相互通信；電源模塊為節(jié)點(diǎn)供電，提供各部分運(yùn)行所需的電量通，常采用電池供電，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以確保兩節(jié)五號(hào)電池使用長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月到兩年左右的使用時(shí)間。此外，由于應(yīng)用場(chǎng)合不同，傳感器節(jié)點(diǎn)還可能會(huì)增加部分支持模塊，如GMS模塊等。
[0019]如圖3所示，處理器模塊采用CC2530對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制；存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)系統(tǒng)信息或者數(shù)據(jù)信息等；節(jié)點(diǎn)通信模塊負(fù)責(zé)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間交互信息；串口通信模塊負(fù)責(zé)與上位機(jī)之間進(jìn)行串行通信。
[0020]如圖4所示，其中溫濕度節(jié)點(diǎn)、電壓節(jié)點(diǎn)、電流節(jié)點(diǎn)作為終端節(jié)點(diǎn)使用，采集周?chē)h(huán)境中的溫濕度、光照、以及電路中的電壓、電流數(shù)據(jù)，終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器直接通信，將采集到的數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給協(xié)調(diào)器。將開(kāi)發(fā)好的協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備對(duì)應(yīng)的軟件模塊工程文件分別編譯下載到對(duì)應(yīng)的模塊。
[0021]本【具體實(shí)施方式】的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:1、傳感器節(jié)點(diǎn)的體積小且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要部署一次，傳感器網(wǎng)絡(luò)部署對(duì)所監(jiān)測(cè)環(huán)境的影響很小；2、傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，分布密度高，具有數(shù)據(jù)采集量大，精度高的特點(diǎn)；3、基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)用無(wú)線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，為農(nóng)作物的生產(chǎn)提供了實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程傳輸農(nóng)田環(huán)境信息的平臺(tái)；4、傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有一定的計(jì)算能力、存儲(chǔ)與通信能力，可以根據(jù)物理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復(fù)雜的監(jiān)控，并且在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)同監(jiān)控。
[0022]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室管理裝置，其特征在于:它包含本地控制終端(I)、第一協(xié)調(diào)器(2)、第二協(xié)調(diào)器(3)、反饋控制裝置(4)、照明裝置(5)、通風(fēng)裝置￠)、灌溉裝置(7)、遮陽(yáng)裝置⑶、89C51單片機(jī)(9)、安防裝置(10)、無(wú)線傳感器(11)、遠(yuǎn)程瀏覽器(12)和移動(dòng)手機(jī)(13);本地控制終端(I)與第一協(xié)調(diào)器(2)通過(guò)串口連接，第一協(xié)調(diào)器(2)與第二協(xié)調(diào)器⑶連接，第一協(xié)調(diào)器⑵與無(wú)線傳感器(11)通過(guò)無(wú)線連接，第二協(xié)調(diào)器⑶與反饋控制裝置(4)連接，照明裝置(5)、通風(fēng)裝置￠)、灌溉裝置(7)和遮陽(yáng)裝置(8)均與反饋控制裝置⑷連接，89C51單片機(jī)(9)與遮陽(yáng)裝置⑶連接，安防裝置(10)與89C51單片機(jī)(9)連接，無(wú)線傳感器(11)與第一協(xié)調(diào)器(2)通過(guò)無(wú)線連接，遠(yuǎn)程瀏覽器(12)通過(guò)以太網(wǎng)與本地控制終端(I)連接，移動(dòng)手機(jī)(13)與本地控制終端(I)通過(guò)無(wú)線連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK204009517SQ201420232567
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月1日
【發(fā)明者】宋海聲, 高明, 段宇, 張道 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)