CN105867334A - 一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***,包括传感器模块、执行***、协调器、上位机和上位机软件，传感器模块、执行***通过ZigBee无线通信技术与协调器通信，同时协调器还支持ModbusTcp协议与上位机连接；通过该温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，一整个控制***有效解决了灌溉过量或者少量的问题，确保了瓜苗的生长；二是传感器的布点进行了优化，使得棚内环境参数实时可靠；三是解决了监测数据发送问题；四是对采集的数据进行了存储、分析对比，当监测到环境参数异常时，自动化的执行***会对温室大棚环境进行修正，整个温室大棚监控***自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及温室大棚监测技术领域，更具体地来说它是一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***。
背景技术
西瓜在温室大棚中的种植产量更高且更易于自动化管理，使得温棚西瓜在全国变得十分常见，但普通的温棚西瓜在水肥灌溉、环境参数监控、传输以及数据的处理上还是有诸多的缺点。对于传统水肥的灌溉经常会过量或者少量，这会很大程度的影响瓜苗的生长；现存的很多温室大棚监测在传感器的布点上面没有做到优化，让监测到的环境参数没有实际作用且监测的环境参数有限，更不能对大棚内的环境有更深的了解，对于监测到的数据的发送也存在诸多问题。数据采集之后也没有进行后续操作，比如存储、分析对比等。当监测到环境参数异常时也没有自动化的执行***对温室大棚环境进行修正。整个温室大棚监控***自动化程度不高，缺少一个控制终端以及与生产实际紧密结合的商品化控制管理软件。
发明内容
本发明的目的为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***能有效的解决对环境参数的监测、发送、分析处理以及自动控制。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，包括传感器模块、执行***、协调器、上位机和上位机软件，传感器模块、执行***通过ZigBee无线通信技术与协调器通信，同时协调器还支持ModbusTcp协议与上位机连接；所述的传感器模块包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-021，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，，所述的传感器基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度，JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA～20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道；所述的执行***包含滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器；所述滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信。所诉的协调器是一个通信枢纽；所述的上位机和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信。
在上述技术方案中，所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个cc2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置。
在上述技术方案中，所述的JZh-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器，也可以直接发送给所述协调器。
在上述技术方案中，所述协调器包含一个cc2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块、执行***(4)通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机进行双向通信。
在上述技术方案中，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、***的配置以及控制指令的输入，基于SQLserver2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
本发明的有益效果是：通过该温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，一是整个控制***有效解决了灌溉过量或者少量的问题，确保了瓜苗的生长；二是传感器的布点进行了优化，使得棚内环境参数实时可靠；三是解决了监测数据发送问题；四是对采集的数据进行了存储、分析对比，当监测到环境参数异常时，自动化的执行***会对温室大棚环境进行及时修正，使得整个温室大棚监控***自动化程度得到极大提高。
附图说明
图1本发明温室大棚西瓜的环境参数智能控制***总体结构示意图。
图2本发明温室大棚西瓜的环境参数智能控制***传感器布点图。
图中：1—传感器模块，2—协调器，3—上位机，4—执行***。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，如图1所示，包括传感器模块1、执行***4、协调器2、上位机3和上位机软件，传感器模块1、执行***4通过ZigBee无线通信技术与协调器2通信，所述的无线通信技术ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议,ZigBee技术是具有短距离、低功耗的特点，同时协调器2还支持ModbusTcp协议与上位机3连接，所述的Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议，通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络(如以太网)可以和其它设备之间进行通信，Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备；所述的传感器模块1包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-021，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，所述的传感器模块1基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，布点图见图2所示，在长20米、宽3.2米的大棚内，布置子节点，子节点在图2中，用“O”表示，作为最佳的实施例，在上下对称布置了各4个子节点，共8个节点，同时布置了2个路由节点，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度，JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA～20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道；
所述的执行***4包含滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器；所述滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信，所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个cc2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置，即所述的JZH-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器2，也可以直接发送给所述协调器2。
所诉的协调器2是一个通信枢纽，所述协调器2包含一个cc2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块1、执行***4通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机3进行双向通信,协调器2是整个ZigBee网络的核心，在数据的采集过程中，上位机3(上位机3作为客户端)先与协调器(协调器2作为服务器)通过上次握手建立TCP连接，在连接成功后，上位机可以向协调器发送请求包，协调器2在接到上位机发送过来的请求包时，就会给上位机3发送一个响应包，因为每一个传感器子节点、执行***4子节点都有唯一的设备地址，而在请求包和响应包中都含有地址信息，这样就可以完成精确控制。
所述的上位机3和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、***的配置以及控制指令的输入，基于SQLserver 2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
在使用温室大棚西瓜的环境参数智能控制***时，在上位机软件中设定西瓜大棚生长环境参数的正常的值，当监测到数值不在正常范围内时，上位机3的控制***会自动发出命令指令调节棚内环境参数。当上位机3监测到西瓜温室大棚的环境参数不在设定的范围内时，上位机3就会发出指令给协调器2，经过协调器2处理然后发送给执行***4，执行***4包括光照设备、遮阳板、风机、滴灌器***，经过执行***相应的操作，使棚内的环境参数恢复正常。
未详细说明的均为现有技术。
Claims (5)
1.一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，包括传感器模块(1)、执行***(4)、协调器(2)、上位机(3)和上位机软件，其特征在于：传感器模块(1)、执行***(4)通过ZigBee无线通信技术与协调器(2)通信，同时协调器(2)还支持ModbusTcp协议与上位机(3)连接；
所述的传感器模块(1)包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-021，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，所述的传感器基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度，JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA～20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道；
所述的执行***(4)包含滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器；所述滴灌***、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信；
所诉的协调器(2)是一个通信枢纽；
所述的上位机(3)和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信。
2.根据权利要求1所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，其特征在于：所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个cc2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置。
3.根据权利要求1所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，其特征在于：所述的JZh-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器，也可以直接发送给所述协调器。
4.根据权利要求1中要求所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，其特征在于，所述协调器(2)包含一个cc2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块(1)、执行***(4)通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机(3)进行双向通信。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制***，其特征在于，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、***的配置以及控制指令的输入，基于SQLserver2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160817 |