CN104793537A - 一种具有数据融合功能的温室检测装置 - Google Patents

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沙永健
丁永生
任立红
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Donghua University
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Abstract

本发明提供了一种具有数据融合功能的温室检测装置，包括传感器模块，传感器模块检测温室内的各类环境参数，数据采集模块将传感器模块检测到的信息进行采集，并传输给数据融合模块；数据融合模块将采集到的信息进行融合，消除冗余信息，并将处理后的信息发送给控制器；上位机读取模块读取控制器获得的信息，控制器通过无线通信模块与其他检测装置或基站进行无线通信，数据存储模块存储控制器将得到的信息。本发明提供的装置可以根据环境的需要添加不同精度的传感器，能够不间断地采集温室内的各种环境参数，且具有无线通信和数据融合功能，消除大量的冗余信息，减少了数据在传输过程中的能量消耗，有利于延长整个网络的生存时间。

Description

一种具有数据融合功能的温室检测装置
技术领域
本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体涉及到农业温室中的环境检测装置。
背景技术
我国人口数量巨大，人均耕地面积不足，粮食供应问题严峻，发展设施农业是改善粮食供应的有效措施。作为设施农业中的一种，温室种植由于不受季节、环境、地域的限制，得到了广泛应用。
在温室生产过程中，温室中的温度、大气湿度、土壤湿度、CO2浓度、光照强度等因素共同影响着农作物的生长。传统的温室管理方式是由农业工作者人工测量这些数据，无法在较远距离对温室情况进行监测，而且携带的测量工具大多功能单一，只能对一些简单的环境因素进行测量，与农业管理的精确要求相差甚远。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于农业温室的，具有无线通信和数据融合功能的监测装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：包括传感器模块，数据采集模块连接传感器模块和数据融合模块，控制器与数据融合模块、无线通信模块、数据存储模块、上位机读取模块相连，控制器、数据融合模块、数据采集模块均连接电源模块；
传感器模块检测温室内的各类环境参数，数据采集模块将传感器模块检测到的信息进行采集，并传输给数据融合模块；数据融合模块将采集到的信息进行融合，消除冗余信息，并将处理后的信息发送给控制器；上位机读取模块读取控制器获得的信息，控制器通过无线通信模块与其他检测装置或基站进行无线通信，数据存储模块存储控制器将得到的信息。
优选地，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照强度传感器，分别检测温室内温度、湿度、CO2浓度和光照强度。
优选地，所述数据融合模块将采集到的信息通过卡尔曼滤波算法进行融合。
优选地，所述数据融合模块通过SPI串口与控制器相连，所述上位机读取模块通过I/O接口与控制器相连。
优选地，所述数据采集模块通过SPI串口与数据融合模块相连。
优选地，所述传感器模块与数据采集模块通过I/O接口相连。
优选地，所述控制器采用单片机。
本发明提供的具有数据融合功能的温室检测装置具有如下有益效果：
1、带有传感器模块与无线通信模块，能够不间断地采集温室内的各种环境参数，并进行数据的发送；可以根据环境的需要添加不同精度的传感器，适用于各类情况下的温室。
2、可以与温室内的其他同类型节点组成无线传感器网络，并通过无线通信模块将采集到的数据以一定的路由协议传递到基站监控中心，便于远距离之外的农业专家根据环境参数进行决策。
3、具有数据融合功能，能够对同一片区域内的数据进行融合，消除大量的冗余信息，减少了数据在传输过程中的能量消耗，有利于延长整个网络的生存时间。
附图说明
图1为本发明提供的具有数据融合功能的温室检测装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为本发明提供的具有数据融合功能的温室检测装置示意图，所述的具有数据融合功能的温室检测装置由传感器模块、数据采集模块、数据融合模块、控制器、数据存储模块、上位机读取模块、无线通信模块和三个电源模块组成。
控制器分别与数据融合模块、无线通信模块、数据存储模块、上位机读取模块和电源模块1相连，用以管理各个模块。
数据融合模块由独立的微型处理器构成，主要负责将数据采集模块采集到的数据进行数据融合，消除冗余信息，融合算法采用卡尔曼滤波技术。数据融合模块通过SPI串口直接与控制器进行连接，由电源模块2供电。
数据采集模块由独立的微型处理器构成，主要负责将各类传感器检测到的环境参数进行采集。数据采集模块通过SPI串口与数据融合模块相连，由电源模块3供电。
传感器模块有4个外设接口，分别连接温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照强度传感器，检测温室内温度、湿度、CO2浓度、光照强度等各类环境参数。传感器模块与数据采集模块通过I/O接口相连。
数据存储模块与控制器通过I/O接口相连，用来存储处理器收集到的数据，并与控制器进行数据交换。
上位机读取模块与控制器通过I/O接口相连，使上位机能够采集到每个检测装置的数据。
无线通信模块通过总线和SPI串口与控制器进行连接，通过Zigbee协议与其他监测装置组成局域网，以设定好的路由协议将数据传送到基站。
控制器采用单片机处理器。
三个电源模块由电池供电模块和有线供电模块组成，分别与控制器、数据融合模块、数据采集模块相连。
当本发明提供的具有数据融合功能的温室检测装置开始工作时，根据温室内的节点分布情况，每个节点都会与汇聚节点之间生成路由信息。检测装置上分布的四类传感器分别检测温室内的温度、湿度、CO2浓度和光照强度；数据采集模块将传感器检测到的信息进行采集，并传输到数据融合模块；数据融合模块将采集到的信息通过卡尔曼滤波算法进行融合，消除冗余信息，得到要上传到汇聚节点的信息。此时每个节点要重新确认与汇聚节点之间的路由信息，如果确认无误，则通过无线通信模块将信息上传，如果有误，则重新建立路由。
数据采集模块和数据融合模块、数据融合模块和控制器之间采用SPI串口进行通信。

Claims (7)

1.一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：包括传感器模块，数据采集模块连接传感器模块和数据融合模块，控制器与数据融合模块、无线通信模块、数据存储模块、上位机读取模块相连，控制器、数据融合模块、数据采集模块均连接电源模块；
传感器模块检测温室内的各类环境参数，数据采集模块将传感器模块检测到的信息进行采集，并传输给数据融合模块；数据融合模块将采集到的信息进行融合，消除冗余信息，并将处理后的信息发送给控制器；上位机读取模块读取控制器获得的信息，控制器通过无线通信模块与其他检测装置或基站进行无线通信，数据存储模块存储控制器将得到的信息。
2.如权利要求1所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和光照强度传感器，分别检测温室内温度、湿度、CO2浓度和光照强度。
3.如权利要求1所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述数据融合模块将采集到的信息通过卡尔曼滤波算法进行融合。
4.如权利要求1或3所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述数据融合模块通过SPI串口与控制器相连，所述上位机读取模块通过I/O接口与控制器相连。
5.如权利要求1所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述数据采集模块通过SPI串口与数据融合模块相连。
6.如权利要求1所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述传感器模块与数据采集模块通过I/O接口相连。
7.如权利要求1所述的一种具有数据融合功能的温室检测装置，其特征在于：所述控制器采用单片机。
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