CN108181847A - 一种物联网架构下的温室精准喷灌***及方法 - Google Patents

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李嘉明
孙道宗
王跃亭
龙晓明
张健涛
俞龙�
张政统
杨靖炜
黄秋怡
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Abstract

本发明公开了一种物联网架构下的温室精准喷灌***及方法，包括安装有温室控制程序的移动设备、PC客户端，云服务器端，DTU通信模块，温室里的本地控制器、触控屏以及喷头控制节点。本发明利用智能控制技术，通过精准控制温室内喷头作业，实现了温室内区域、方式以及时间的精准灌溉；同时，解决了常规管道灌溉***劳动力大、喷灌效率不高的问题，本发明的提出顺应了现阶段温室发展趋势，为立体农业、空间农业的实施创造了条件。

Description

一种物联网架构下的温室精准喷灌***及方法
技术领域
本发明涉及温室精准喷灌管理技术领域，特别涉及一种物联网架构下的温室精准喷灌***及方法。
背景技术
设施园艺产业作为我国新兴产业，具有强劲的发展势头，设施园艺种植面积已占世界总种植面积的85％以上，现已超过400万公顷。温室作为设施园艺的重要组成部分，种植面积也在日渐扩大，在现代农业产业中发挥越来越重要的作用，截止2014年，我国日光温室面积已经超过90万公顷。但目前温室种植还存在着灌溉方式、技术落后，水资源管理粗放，节水技术待大面积推广，水资源的利用率低下等问题。因此，研究一种物联网架构下的温室精准喷灌***及方法显得格外重要，具有更加广阔的应用前景。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种物联网架构下的温室精准喷灌***，可针对温室内不同需求实现灌溉区域的精准控制，灌溉方式的精准控制，以及灌溉时间的精准控制，提高温室水资源利用率，进而实现温室产量的增加。
本发明的另一目的在于提供一种物联网架构下的温室精准喷灌方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种物联网架构下的温室精准喷灌***，包括温室本地控制子***和远程通信、控制子***；
其中，所述温室本地控制子***包括温室触控屏控制管理模块，温室控制器和喷头控制节点；用于展示温室内喷头开启情况，以及控制各喷头的运行状态；
其中，所述远程通信、控制子***包括安装有温室控制程序的移动手持设备、PC设备以及DTU通信模块；用于向远程操作人员展示温室本地喷头开启状况，同时接收控制人员通过远程移动客户端或PC客户端的控制指令，控制温室内喷头开关与否。
优选的，温室触控屏控制管理模块为温室本地控制人员对喷头进行控制的设备，移动手持设备、PC设备为温室远程控制人员对喷头进行控制的设备，实现远程温室控制；安装有温室控制程序的移动手持设备、PC设备与温室触控屏控制管理模块共同组成了远程控制与本地控制混合控制的操作模式。
优选的，移动手持设备、PC设备通过云服务器端将控制指令发送给温室本地控制子***。
具体的，云服务器端接受的控制指令信息通过DTU通信模块解析为串口数据，并转发给温室控制器。
优选的，温室控制器用于汇总DTU通信模块转发而来的远程控制信息，以及温室触控屏控制管理模块输入的本地控制信息，将开关信息通过控制总线送到特定的喷头控制节点。
优选的，所述温室触控屏控制管理模块和温室控制器设置在温室里面。
优选的，温室控制器与喷头控制节点协调控制操作，实现温室内喷头的单点控制与多点控制的配合。
优选的，控制人员根据温室实际需要，选定指定位置的喷头，通过点击触控屏上相应位置，实现温室内喷头的开启，完成单点操作；通过在触控屏上进行滑动操作，选定多个位置，实现区域喷头的开启，完成多点操作。
优选的，温室控制器以微处理器作为主控，采用MODBUS通信协议，连接温室触控屏控制管理模块、DTU通信模块以及喷头控制节点，实现云服务器端、本地指令的接收，经过解析后，将其发送到喷头控制节点。
优选的，喷头控制节点包括主控、脉冲阀驱动、RS485收发模块以及电源模块；主控通过RS485接收MODBUS协议信息，解析来自温室控制器中的控制指令，主控根据控制指令，控制脉冲阀的开关与否。
一种物联网架构下的温室精准喷灌方法，包括下述步骤：
1)远程温室控制人员通过装备有温室控制程序的移动手持设备或PC设备，根据温室实际需要，对温室内指定位置的单个或局域喷头进行开启操作；
2)远程云服务器端对远程操作人员的操作时间、人员、具体操作等进行记录，并将具体操作信息转发至温室内DTU通信模块；
3)温室内控制器解析DTU内控制信息，通过控制总线将控制信息发送到指定喷头控制节点，实现喷头的开关操作，完成远程温室控制操作；
4)温室本地操作人员根据温室实际需要，通过温室内置触控屏控制管理模块，实现对温室内指定位置或区域的喷头开关操作，完成本地温室控制操作。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、管道灌溉***，是目前温室之中比较常见的灌溉***，其通过在供水管道上安装阀门以及灌水软管，通过手动(微控)打开控制阀，用输水软管进行灌溉，但存在劳动力大，灌溉效率不高等问题。本发明所设计的物联网架构下的温室精准喷灌***，针对上述问题，通过室内触摸屏、远程移动手持设备、远程PC客户端等多途径解决了劳动力大的问题；通过精准控制单个或局部喷头进行喷灌，解决了喷灌效率不高的问题。
2、现阶段，温室喷灌***采用分片统一管理方式，通过设立多个开关控制多个不同区域的喷灌与否，对于温室内生长有多种不同品种植物的情况，不能适应；并且随着立体农业、空间农业等概念的提出，对不同位置、多种植物的培育显得更加有价值。因此，本发明所设计的温室精准喷灌设计，这是出于对现在实际情况，以及未来发展趋势所设计的，其价值显得尤为重要。
附图说明
图1为实施例喷灌***的整体结构示意图。
图2为实施例喷灌***的温室本地控制子***示意图。
图3为实施例喷灌***的喷头控制节点原理图。
图4为实施例喷灌***的远程控制子***示意图。
图5为实施例喷灌***的触控屏界面。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1至图4所示，一种物联网架构下的温室精准喷灌***，包括温室本地控制子***和远程通信、控制子***两部分。
其中，所述温室本地控制子***包括温室触控屏控制管理模块，温室控制器和喷头控制节点；用于展示温室内喷头开启情况，以及控制各喷头的运行状态。
其中，所述远程通信、控制子***包括安装有温室控制程序的移动手持设备、PC客户端以及DTU通信模块；用于向远程操作人员展示温室本地喷头开启状况，同时接收控制人员通过远程移动客户端或PC客户端的控制指令，控制温室内喷头开关与否。
温室触控屏控制管理模块是温室本地控制人员控制温室内喷头开关与否的输入设备。温室本地控制人员在巡视完温室后，根据温室实际需要，选定指定位置的喷头，通过点击触控屏上相应位置，实现温室内喷头的开启，完成单点操作；通过在触控屏上进行滑动操作，选定多个位置，实现区域喷头的开启，完成多点操作。
DTU通信模块接受远程云服务器端信息展示，同时将其转化为串口数据传输到温室控制器，实现信息的转发；另一方面，温室控制器接受温室触控屏控制管理模块的输入信息。信息汇总于温室控制器后，温室控制器将进行解析，通过控制总线，将信息转发到相应的喷头节点，完成***通信功能。
温室控制器以微处理器作为主控，采用MODBUS通信协议，连接了温室触控屏控制管理模块、DTU通信模块以及喷头控制节点三个部件，主要实现了云服务器端、触控屏指令的接收，经过解析后，将其发送到喷头控制节点。
喷头控制节点包括主控、脉冲阀驱动、RS485收发模块以及电源模块。主控通过RS485接收MODBUS协议信息，解析来自温室控制器中的控制指令，主控根据控制指令，控制脉冲阀的开关与否。
为方便远程温室控制人员完成对温室的远程遥控控制，***配备安装有温室控制程序的移动手持设备、PC客户端，远程控制人员通过身份验证后，通过需求，利用温室控制程序的单电操作与多点操作，实现对温室相应不同喷头控制节点的控制。
整个物联网架构下的温室精准喷灌***具体工作流程如下：
1)远程温室控制人员通过装备有温室控制程序的移动手持设备或PC客户端，根据温室实际需要，对温室内指定位置的单个或局域喷头进行开启操作；
2)远程云服务器对远程操作人员的操作时间、人员、具体操作等进行记录，并将具体操作信息转发至温室内DTU通信模块；
3)温室内控制器解析DTU内控制信息，通过控制总线将控制信息发送到指定喷头控制节点，实现喷头的开关操作，完成远程温室控制操作；
4)温室本地操作人员根据温室实际需要，通过温室内置触控屏控制管理模块，实现对温室内指定位置或区域的喷头开关操作，完成本地温室控制操作。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，包括温室本地控制子***和远程通信、控制子***；
其中，所述温室本地控制子***包括温室触控屏控制管理模块，温室控制器和喷头控制节点；用于展示温室内喷头开启情况，以及控制各喷头的运行状态；
其中，所述远程通信、控制子***包括安装有温室控制程序的移动手持设备、PC设备、云服务器端以及DTU通信模块；用于向远程操作人员展示温室本地喷头开启状况，同时接收控制人员通过远程移动客户端或PC客户端的控制指令，控制温室内喷头开关与否。
2.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，温室触控屏控制管理模块为温室本地控制人员对喷头进行控制的设备，移动手持设备、PC设备为温室远程控制人员对喷头进行控制的设备，实现远程温室控制；安装有温室控制程序的移动手持设备、PC设备与温室触控屏控制管理模块共同组成了远程控制与本地控制混合控制的操作模式。
3.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，移动手持设备、PC设备通过云服务器端将控制指令发送给温室本地控制子***。
4.根据权利要求3所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，云服务器端接受的控制指令信息通过DTU通信模块解析为串口数据，并转发给温室控制器。
5.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，温室控制器汇总DTU通信模块转发而来的远程控制信息，以及温室触控屏控制管理模块输入的本地控制信息，将开关信息通过控制总线送到特定的喷头控制节点。
6.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，温室控制器与喷头控制节点协调控制操作，实现温室内喷头的单点控制与多点控制的配合。
7.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，控制人员根据温室实际需要，选定指定位置的喷头，通过点击触控屏上相应位置，实现温室内喷头的开启，完成单点操作；通过在触控屏上进行滑动操作，选定多个位置，实现区域喷头的开启，完成多点操作。
8.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，温室控制器以微控制器作为主控，采用MODBUS通信协议，连接温室触控屏控制管理模块、DTU通信模块以及喷头控制节点，实现网络控制。
9.根据权利要求1所述的物联网架构下的温室精准喷灌***，其特征在于，喷头控制节点包括主控、脉冲阀驱动、RS485收发模块以及电源模块；主控通过RS485接收MODBUS协议解析单元信息，解析来自温室控制器中的控制指令，主控根据控制指令，控制脉冲阀的开关与否。
10.一种基于权利要求1所述***的温室精准喷灌方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)远程温室控制人员通过装备有温室控制程序的移动手持设备或PC设备，根据温室实际需要，对温室内指定位置的单个或局域喷头进行开启操作；
2)远程云服务器端对远程操作人员的操作时间、人员、具体操作等进行记录，并将具体操作信息转发至温室内DTU通信模块；
3)温室内控制器解析DTU内控制信息，通过控制总线将控制信息发送到指定喷头控制节点，实现喷头的开关操作，完成远程温室控制操作；
4)温室本地操作人员根据温室实际需要，通过温室内置触控屏控制管理模块，实现对温室内指定位置或区域的喷头开关操作，完成本地温室控制操作。
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