CN111338405A - 基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理*** - Google Patents

基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理*** Download PDF

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Abstract

一种基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，包括网络交换机、蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、若干传感器、蓝牙mesh控制适配模块、驱动作动器、植物灯蓝牙mesh驱动模块、若干植物灯单元、第一无线网桥、因特网网关、第二无线网桥、服务器及智能终端；驱动作动器与受控终端连接；蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、蓝牙mesh控制适配模块、植物灯蓝牙mesh驱动模块组成蓝牙mesh无线网络。如此提高调节精度、时效性、工作效率，且减少人力成本，具有低功耗的节能效果，节约布线，降低了对管理人员的专业要求。

Description

基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***
技术领域
本发明涉及大棚养殖技术领域，特别是一种基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***。
背景技术
现有的大棚养殖通过各种感应器感应大棚内的水分、光照、温度等数据，管理者根据经验调节对应的调节设备的工作状态，如浇灌器、植物灯、风机等。如此操作具有以下短板：调节效率较低，调节精度较差，实时性较差，不能远程操作，对管理人员的要求较高，管理人员需要现场收集各种数据并根据经验进行调节，人力成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种提高调节精度、时效性、工作效率，且减少人力成本的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，以解决上述问题。
一种基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，包括网络交换机、与网络交换机连接的蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、与蓝牙mesh低功耗采集模块连接的若干传感器、蓝牙mesh控制适配模块、与蓝牙mesh控制适配模块连接的驱动作动器、植物灯蓝牙mesh驱动模块、与植物灯蓝牙mesh驱动模块连接的若干植物灯单元、与网络交换机连接的第一无线网桥、因特网网关、与因特网网关连接的第二无线网桥、与因特网网关网络通信的服务器及与服务器网络通信的智能终端；驱动作动器与受控终端连接；蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、蓝牙mesh控制适配模块、植物灯蓝牙mesh驱动模块组成蓝牙mesh无线网络。
进一步地，还包括与因特网网关连接的主机及与主机连接的显示器。
进一步地，还包括若干设置于智慧大棚内且与网络交换机连接的网络摄像机。
进一步地，所述因特网网关、第二无线网桥、主机及显示器均设置于一监控室内。
进一步地，所述若干传感器包括空气温湿传感器、土壤水分传感器、光照传感器、肥力电导率传感器、土壤酸碱度传感器。
进一步地，所述受控终端包括水肥一体机、自动卷帘机、温控风机。
进一步地，所述蓝牙mesh低功耗采集模块包括第一蓝牙射频芯片、第一微控制单元及第一电阻R1；第一蓝牙射频芯片与第一微控制单元的一个输入端连接；第一微控制单元的一个正极输出端与一个传感器的阳极连接，一个负极输出端与一个传感器的阴极连接，第一电阻R1与传感器并联。
进一步地，所述蓝牙mesh控制适配模块包括第二蓝牙射频芯片、第二微控制单元、光电耦合器OC及第二电阻R2；第二蓝牙射频芯片与第二微控制单元的一个输入端连接，第二微控制单元的一个输出端与光电耦合器OC的正极输入端连接，光电耦合器OC的负极输入端接地；光电耦合器OC的正极输出端通过第二电阻R2与直流电源VCC连接，负极输出端接地；驱动作动器的阳极与直流电源VCC连接，阴极接地。
进一步地，所述植物灯蓝牙mesh驱动模块包括第三蓝牙射频芯片、第三微控制单元、三极管Q1、场效应管Q2、第三电阻R3及第四电阻R4；第三蓝牙射频芯片与第三微控制单元的一个输入端连接，第三微控制单元的一个输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过第三电阻R3与直流电源VCC连接，发射极接地；场效应管Q2的栅极与三极管Q1的发射极连接，漏极与植物灯单元的阴极连接，源极通过第四电阻R4接地；植物灯单元的阳极与直流电源VCC连接。
进一步地，所述服务器中存储有植物生长数据库，并配置有智能配置模块。
与现有技术相比，本发明的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***包括网络交换机、与网络交换机连接的蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、与蓝牙mesh低功耗采集模块连接的若干传感器、蓝牙mesh控制适配模块、与蓝牙mesh控制适配模块连接的驱动作动器、植物灯蓝牙mesh驱动模块、与植物灯蓝牙mesh驱动模块连接的若干植物灯单元、与网络交换机连接的第一无线网桥、因特网网关、与因特网网关连接的第二无线网桥、与因特网网关网络通信的服务器及与服务器网络通信的智能终端；驱动作动器与受控终端连接；蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、蓝牙mesh控制适配模块、植物灯蓝牙mesh驱动模块组成蓝牙mesh无线网络。如此提高调节精度、时效性、工作效率，且减少人力成本，具有低功耗的节能效果，节约布线，降低了对管理人员的专业要求。而且可直接与手机、ipad或其他便携式智能设备通信，简单方便。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***的拓扑结构示意图。
图2为图1中的蓝牙mesh低功耗采集模块及传感器的连接示意图。
图3为图1中的蓝牙mesh控制适配模块及驱动作动器的连接示意图。
图4为图1中的植物灯蓝牙mesh驱动模块及植物灯单元的连接示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参考图1，本发明提供的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***包括网络交换机10、与网络交换机10连接的蓝牙mesh网关20、蓝牙mesh低功耗采集模块30、与蓝牙mesh低功耗采集模块30连接的若干传感器31、蓝牙mesh控制适配模块40、与蓝牙mesh控制适配模块40连接的驱动作动器41、植物灯蓝牙mesh驱动模块50、与植物灯蓝牙mesh驱动模块50连接的若干植物灯单元51、若干设置于智慧大棚内且与网络交换机10连接的网络摄像机60、与网络交换机10连接的第一无线网桥70、设置于一监控室内的因特网网关110、与因特网网关110连接的第二无线网桥120、与因特网网关110连接的主机130、与主机130连接的显示器140、与因特网网关110网络通信的服务器200及与服务器200网络通信的智能终端300。
若干传感器31包括但不限于空气温湿传感器311、土壤水分传感器312、光照传感器313、肥力电导率传感器、土壤酸碱度传感器等。
驱动作动器41与受控终端连接，受控终端包括但不限于水肥一体机411、自动卷帘机412、温控风机413等。
水肥一体机411用于实现对植物进行浇水及施肥。自动卷帘机412用于控制智慧大棚整体或内部单元的门的开启或关闭。
温控风机413用于控制智慧大棚整体或内部单元的通风。
蓝牙mesh网关20、蓝牙mesh低功耗采集模块30、蓝牙mesh控制适配模块40、植物灯蓝牙mesh驱动模块50组成蓝牙mesh无线网络，相互之间以无线多跳方式无线相连，蓝牙mesh无线网络是一种多对多网络(Many to Many)。每个设备节点都可以和别的节点自由通信。在这种拓扑中，因为很多节点可以中继(relay)收到的消息(Message)，所以这种通信方式比原来单点之间的通信距离要远很多，信息收发的可靠度提高。
请参考图2，蓝牙mesh低功耗采集模块30包括第一蓝牙射频芯片301、第一微控制单元302及第一电阻R1。
第一蓝牙射频芯片301与第一微控制单元302的一个输入端连接，第一微控制单元302的一个正极输出端Out+与一个传感器31的阳极连接，一个负极输出端Out-与一个传感器31的阴极连接，第一电阻R1与传感器31并联。
第一微控制单元302内写入有蓝牙mesh低功耗节点协议，可完成智慧大棚内的空气温湿传感器311、土壤水分传感器312、光照传感器313、肥力电导率传感器、土壤酸碱度传感器等设备的数据采集和数据的无线传输。
请参考图3，蓝牙mesh控制适配模块40包括第二蓝牙射频芯片401、第二微控制单元402、光电耦合器OC及第二电阻R2。
第二蓝牙射频芯片401与第二微控制单元402的一个输入端连接，第二微控制单元402的一个输出端与光电耦合器OC的正极输入端连接，光电耦合器OC的负极输入端接地，光电耦合器OC的正极输出端通过第二电阻R2与直流电源VCC连接，负极输出端接地；驱动作动器的阳极与直流电源VCC连接，阴极接地。
第二微控制单元402写入有蓝牙mesh中继和好友协议，除可完成mesh网通信中继及低功耗节点信息转发外，并通过驱动作动器41驱动水肥一体机411、自动卷帘机412、温控风机413等设备。
请参考图4，植物灯蓝牙mesh驱动模块50包括第三蓝牙射频芯片501、第三微控制单元502、三极管Q1、场效应管Q2、第三电阻R3及第四电阻R4。
第三蓝牙射频芯片501与第三微控制单元502的一个输入端连接，第三微控制单元502的一个输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过第三电阻R3与直流电源VCC连接，发射极接地；场效应管Q2的栅极与三极管Q1的发射极连接，漏极与植物灯单元51的阴极连接，源极通过第四电阻R4接地；植物灯单元51的阳极与直流电源VCC连接。
第三微控制单元502写入有蓝牙mesh中继和好友协议，除可完成mesh网通信中继及低功耗节点信息转发外，并通过PWM电路实现植物灯单元51的光照强度和光配比无极调节等。
第一无线网桥70与第二无线网桥120之间进行无线通信。
蓝牙mesh网关20用于完成蓝牙mesh协议和Wifi协议转换，从而实现与因特网上的服务器200通信。
主机130通过显示器140显示若干传感器31、受控终端的参数及工作状态，并显示网络摄像机60拍摄的图像，以进行整体监控。
因特网网关110还将若干传感器31、受控终端的参数及工作状态及网络摄像机60拍摄的图像发送至服务器200。服务器200内设置有存储模块，存储模块存储有包含不同植物在不同生长阶段所需的光照、空气温湿度、水分、施肥、光补偿点、光饱和点、饱和时等数据的植物生长数据库，服务器200内还设置有智能配置模块，智能配置模块根据不同植物在不同生长阶段所需的光照、空气温湿度、水分、施肥、等数据以及接受的感应信号，自动选取最佳生长方案，并输出用于控制受控终端的工作状态的控制指令。智能终端300用于供用户设置植物类型和生长阶段、培育模式等输入参数。
植物生长数据库及智能配置模块还可根据需要进行升级及优化。
蓝牙mesh控制适配模块40接收到控制指令后，调节对应的受控终端的工作参数，如水肥一体机411、自动卷帘机412、温控风机413等，以使得智慧大棚内的植物以最优培育方案得到培育。
植物灯蓝牙mesh驱动模块50接收到控制指令后，调节对应的植物灯单元51的光照强度及光配比等参数，具体地，每一植物灯单元51内具有红蓝白三种颜色的LED灯，三种颜色的LED灯可通过植物灯蓝牙mesh驱动模块50进行灵活调节配置。
蓝牙mesh控制适配模块40还与一无线终端设备400通信，无线终端设备400可直接修改各受控终端的工作状态。此时为现场模式，即管理人员在现场观察植物的生长状态后可直接控制各受控终端的工作状态，以越过智能配置模块。
与现有技术相比，本发明的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***包括网络交换机10、与网络交换机10连接的蓝牙mesh网关20、蓝牙mesh低功耗采集模块30、与蓝牙mesh低功耗采集模块30连接的若干传感器31、蓝牙mesh控制适配模块40、与蓝牙mesh控制适配模块40连接的驱动作动器41、植物灯蓝牙mesh驱动模块50、与植物灯蓝牙mesh驱动模块50连接的若干植物灯单元51、与网络交换机10连接的第一无线网桥70、因特网网关110、与因特网网关110连接的第二无线网桥120、与因特网网关110网络通信的服务器200及与服务器200网络通信的智能终端300；驱动作动器41与受控终端连接；蓝牙mesh网关20、蓝牙mesh低功耗采集模块30、蓝牙mesh控制适配模块40、植物灯蓝牙mesh驱动模块50组成蓝牙mesh无线网络。如此提高调节精度、时效性、工作效率，且减少人力成本，具有低功耗的节能效果，节约布线，降低了对管理人员的专业要求。而且可直接与手机、ipad或其他便携式智能设备通信，简单方便。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：包括网络交换机、与网络交换机连接的蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、与蓝牙mesh低功耗采集模块连接的若干传感器、蓝牙mesh控制适配模块、与蓝牙mesh控制适配模块连接的驱动作动器、植物灯蓝牙mesh驱动模块、与植物灯蓝牙mesh驱动模块连接的若干植物灯单元、与网络交换机连接的第一无线网桥、因特网网关、与因特网网关连接的第二无线网桥、与因特网网关网络通信的服务器及与服务器网络通信的智能终端；驱动作动器与受控终端连接；蓝牙mesh网关、蓝牙mesh低功耗采集模块、蓝牙mesh控制适配模块、植物灯蓝牙mesh驱动模块组成蓝牙mesh无线网络。
2.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：还包括与因特网网关连接的主机及与主机连接的显示器。
3.如权利要求2所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：还包括若干设置于智慧大棚内且与网络交换机连接的网络摄像机。
4.如权利要求2所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述因特网网关、第二无线网桥、主机及显示器均设置于一监控室内。
5.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述若干传感器包括空气温湿传感器、土壤水分传感器、光照传感器、肥力电导率传感器、土壤酸碱度传感器。
6.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述受控终端包括水肥一体机、自动卷帘机、温控风机。
7.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述蓝牙mesh低功耗采集模块包括第一蓝牙射频芯片、第一微控制单元及第一电阻R1；第一蓝牙射频芯片与第一微控制单元的一个输入端连接；第一微控制单元的一个正极输出端与一个传感器的阳极连接，一个负极输出端与一个传感器的阴极连接，第一电阻R1与传感器并联。
8.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述蓝牙mesh控制适配模块包括第二蓝牙射频芯片、第二微控制单元、光电耦合器OC及第二电阻R2；第二蓝牙射频芯片与第二微控制单元的一个输入端连接，第二微控制单元的一个输出端与光电耦合器OC的正极输入端连接，光电耦合器OC的负极输入端接地；光电耦合器OC的正极输出端通过第二电阻R2与直流电源VCC连接，负极输出端接地；驱动作动器的阳极与直流电源VCC连接，阴极接地。
9.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述植物灯蓝牙mesh驱动模块包括第三蓝牙射频芯片、第三微控制单元、三极管Q1、场效应管Q2、第三电阻R3及第四电阻R4；第三蓝牙射频芯片与第三微控制单元的一个输入端连接，第三微控制单元的一个输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过第三电阻R3与直流电源VCC连接，发射极接地；场效应管Q2的栅极与三极管Q1的发射极连接，漏极与植物灯单元的阴极连接，源极通过第四电阻R4接地；植物灯单元的阳极与直流电源VCC连接。
10.如权利要求1所述的基于蓝牙mesh网络的智慧大棚管理***，其特征在于：所述服务器中存储有植物生长数据库，并配置有智能配置模块。
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