CN202494915U - 一种温室环境监控*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种温室环境监控***，包括设于监控中心的PC机、CAN总线、CAN适配卡、设于各温室的温室内、温室外传感器、执行装置和下位机模块；温室内、外传感器包括温室内、外的温度传感器、湿度传感器和CO2浓度传感器；执行装置包括加热阀、喷雾泵和温室窗口开关电机，温室内、外传感器与下位机模块电连接，下位机模块与CAN总线双向电连接，PC机通过CAN适配卡与CAN总线双向电连接。通过本实用新型***的使用，能够保证监控数据传输的快速、准确，在温室外环境适宜时及时开启天窗以节省能源和生产成本，同时基于CAN总线，具有良好的***扩展性。

Description

一种温室环境监控***
技术领域
本实用新型涉及温室环境控制技术领域，具体涉及基于CAN总线的温室环境监控***。
背景技术
我国是农业生产大国，随着电子技术的快速发展，我国农业生产从机械化向电脑控制的智能化方向发展。计算机控制终端的应用使农业温室环境的监控***迅速向自动化和智能化发展。目前农业生产中采用智能化监测终端对温室环境进行实时监控，远程传输一般采用485通信线，容易受到所处环境的干扰，导致计算机控制终端接收到的数据不准确，现场控制***不完善，现场操作性不强。而且，现有的温室环境监控***一般不具备对温室外环境的检测功能。因而，当温室外的环境较合适农作物生长时，却不能及时有效地开启温室的天窗，仍然采用人工控制温室内的环境，造成能源不必要的浪费和生产成本不必要的提高。
实用新型内容
本实用新型的目的是：解决现有技术中温室监控***当外界环境恶劣的情况下数据传输不准确以及外界环境适宜却不能及时开启温室天窗造成能源浪费和生产成本提高的问题，提供一种基于CAN总线的温室环境监控***，既能够保证数据传输的快速、正确性，又能够在温室外环境适宜时及时开启天窗以节省能源和节约生产成本。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种温室环境监控***，包括设于监控中心的PC机、设于各温室的下位机模块、温室内传感器和执行装置；所述的温室内传感器包括室内温度传感器、室内湿度传感器和室内CO2浓度传感器；所述的执行装置包括加热阀和喷雾泵；所述的温室内传感器、执行装置分别与下位机模块电连接，其结构特点是：还包括CAN总线、CAN适配卡、设于各温室的温室外传感器；所述的执行装置还包括温室窗口开关电机；所述的温室外传感器与下位机模块电连接；所述的CAN总线与下位机模块双向电连接，CAN总线通过CAN适配卡与PC机双向电连接。
进一步的方案是：上述的温室外传感器包括室外温度传感器、室外湿度传感器和室外光照强度传感器。
进一步的方案是：述的下位机模块包括电源电路、单片机、多路选择器、驱动电路、看门狗电路、LED显示电路、按键电路和报警电路；所述的电源电路与单片机电连接；多路选择器与单片机双向电连接；驱动电路、看门狗电路、LED显示电路、按键电路和报警电路均与单片机电连接。
本实用新型具有积极的效果：（1）采用具有良好通讯速度、传送距离远、可靠性高，抗干扰性高的工业控制总线CAN总线，解决了传统的温室监控***在外界环境恶劣的情况下数据传输不准确的问题，同时具有良好的扩展性。（2）能够实时与温室外的环境做比较，当温室外的环境适合温室内的农作物生长时及时开启天窗，停止人工温度、湿度等控制***，节省能源。（3）能对多个温室的环境同时进行监控，现场监控***具有报警功能，操作性强，使用简单方便，节约管理成本。
附图说明
图1是本实用新型的温室环境监控***的电路框图。
图2是图1中的下位机模块的电路框图。
上述附图中的标记如下：
PC机1，CAN适配卡2，CAN总线3，
下位机模块4，电源电路40，单片机41，多路选择器42，驱动电路43，看门狗电路44，LED显示电路45，按键电路46，报警电路47，
温室内传感器5，室内温度传感器51，室内湿度传感器52，室内CO2浓度传感器53，
温室外传感器6，室外温度传感器61，室外湿度传感器62，室外光照强度传感器63，
执行装置7，加热阀71，喷雾泵72，温室窗口开关电机73。
具体实施方式
    下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
    （实施例1）
如图1所示，本实施例的温室环境监控***由PC机1、CAN适配卡2CAN总线3、和温室环境监测执行单元组成。温室环境监测执行单元数量根据实际需要设置，每个温室环境监测执行单元由下位机模块4、温室内传感器5、温室外传感器6和执行装置7组成。
PC机1为配备双核CPU的常规PC机，设置在监控中心。
温室内传感器5包括室内温度传感器51、室内湿度传感器52和室内CO2浓度传感器53。室内温度传感器51设有室内温度信号输出端；室内湿度传感器52设有室内湿度信号输出端；室内CO2浓度传感器53设有室内二氧化碳浓度信号输出端。
温室外传感器6包括室外温度传感器61、室外湿度传感器62和室外光照强度传感器63。室外温度传感器61设有室外温度信号输出端；室外湿度传感器62设有室外湿度信号输出端；室外光照强度传感器63设有室外光照度信号输出端。
执行装置7包括加热阀71、喷雾泵72和温室窗口开关电机73。加热阀71、喷雾泵72和温室窗口开关电机73均设有电源端。
温室内传感器5的室内温度传感器51、室内湿度传感器52、室内CO2浓度传感器53和温室外传感器6的室外温度传感器61、室外湿度传感器62、室外光照强度传感器63分别与下位机模块4的相应的输入端口电连接；下位机模块4相应的输出端口与执行装置7的加热阀71的电源端、喷雾泵72的电源端和温室窗口开关电机73的电源端分别电连接，下位机模块4通过其CAN接口与CAN总线3双向电连接；CAN总线3通过CAN适配卡2与PC机1双向电连接。
见图2，下位机模块4由电源电路40、单片机41、多路选择器42、驱动电路43、看门狗电路44、LED显示电路45、按键电路46报警电路47组成。
单片机41是带有A/D转换端口和CAN接口的单片机。单片机41的CAN接口即为下位机模块4的CAN接口。有关应用程序由单片机41的通讯端口输至其自带的存储电路中。
电源电路40设有下位机模块电源输出端和执行装置电源输出端。电源电路40由其下位机模块电源输出端的相应的端口与单片机41的电源端电连接并为其提供工作电源。
多路选择器42为8选1数据选择器，具有8个输入端、1个输出端和3个片选端。多路选择器42的片选端与单片机41的设置为片选控制信号输出端的3个I/O端口电连接。多路选择器42的8个输入端中的6个分别与室内温度传感器51的室内温度信号输出端、室内湿度传感器52的室内湿度信号输出端、室内CO2浓度传感器53的室内二氧化碳浓度信号输出端、室外温度传感器61的室外温度信号输出端、室外湿度传感器62的室外湿度信号输出端和室外光照强度传感器63的室外光照度信号输出端电连接。多路选择器42的输出端与单片机41的相应一个A/D转换端口电连接。
驱动电路43有3个，它们是加热阀驱动电路、喷雾泵驱动电路和电机驱动电路。各驱动电路43均设有电源端、控制端和输出端。各驱动电路43的电源端分别与电源电路40的执行装置电源输出端的相应一个端口电连接。各驱动电路43的控制端与单片机41的设置为驱动控制信号输出端的各个相应的I/O端口电连接。驱动电路43的加热阀驱动电路的输出端作为下位机模块4的一个输出端口与执行装置7的加热阀71的电源端电连接；驱动电路43的喷雾泵驱动电路的输出端作为下位机模块4的一个输出端口与喷雾泵72的电源端电连接；驱动电路43的电机驱动电路的输出端作为下位机模块4的一个输出端口与温室窗口开关电机73的电源端电连接。
看门狗电路44由其输入端与单片机41的设置为看门狗信号输出端的一个I/O端口电连接，看门狗电路44由其输出端与单片机41的复位端电连接。
LED显示电路45设有电源端、数据端口和控制端口。LED显示电路45的电源端与电源电路40的下位机模块电源输出端的相应的端口电连接；LED显示电路45数据端口与单片机41的设置为显示端口的相应的各I/O端口电连接；LED显示电路45的控制端口与单片机41的相应的控制总线端口电连接。
按键电路46设有电源端和输出端的各个端口。按键电路46由其电源端与电源电路40的下位机模块电源输出端的相应的端口电连接；按键电路46由其输出端的各个端口与单片机41的设置为键盘端口的相应的I/O端口电连接。
报警电路49设有电源端和控制端。报警电路49由其电源端与电源电路40的下位机模块电源输出端的相应的端口电连接；报警电路49由其控制端与单片机41的设置为报警信号输出端的I/O端口电连接。
本实施例的温室环境监控***中，PC机1主要用于接收下位机模块4的单片机41传输的数据并对数据进行处理并记录每天温室环境的各种采集数据，同时向下位机模块4的单片机41传输控制指令。
下位机模块4的单片机41的数据来源于多路选择器42。多路选择器42在单片机41的片选信号控制下，实时循环接收温室内传感器5的各传感器和温室内传感器6的各传感器所采集的模拟信号，并输送给单片机41进行处理。单片机41先将接收到的各模拟信号转换成数字信号后，由该数字信号与预先设定的阈值进行比较，在所得到的信号的数值大于所设定的上限阈值或低于所设定的下限阈值时，则输出相应的控制信号至下位机模块4的相应的驱动电路43。该驱动电路43则根据单片机41的指令控制温室内的执行装置7动作，执行装置7中的加热阀71的开启或关闭用来控制温室内温度的高低，喷雾泵72的开启与关闭用于改变温室内的湿度，温室窗口开关电机73控制温室天窗的开启或关闭。LED显示电路45和按键电路46用于给用户提供方便的现场监视控制手段，用户可以根据LED上显示的温度、湿度及CO2的浓度值，使用按键电路46来进行手动调整设置，设置完成后，驱动电路43会根据设定值控制执行装置7动作实现对温室环境进行调节。看门狗电路44用来防止***在使用过程中，如静电干扰等意外情况造成的***崩溃，保证意外情况发生时立即重新启动***，保证下位机模块正常工作。报警电路47是当温室环境出现问题，超过设定的警界值，发出报警声音，提醒用户对室内环境做出紧急处理。
本实施例的温室环境监控***的工作过程如下：首先各温室的室外传感器6会将采集的室外温度、湿度和光照强度信号通过多路选择器42传送给单片机，各温室的室内传感器2会将采集到的室内温度、湿度和CO2浓度信号通过多路选择器42传送给单片机41，单片机41将接收的各信号处理判断后，通过LED显示电路45显示，并通过其CAN接口和CAN总线3再经CAN适配卡2传送给监控中心的PC机1进行数据分析和处理，用户根据PC机上的显示，对各温室发送各种指令，该指令通过CAN总线3传输给对应的下位机模块4的单片机41，下位机模块4的单片机41会根据接收到的指令，通过驱动电路43控制相应的执行装置7动作，实现对温室环境的调节，达到用户设定的各温室环境的设定要求。当然用户还可以对温室环境进行现场控制，根据LED显示电路45上显示的温室内、外的温湿度及CO2的浓度值，使用按键电路46来进行手动调整设置，设置完成后，驱动电路43会根据设定值控制执行装置7做出相应的动作。当温室环境出现问题超过设定的警界值时，下位机模块4的报警电路47会发出报警声音，提醒用户对温室内环境做出紧急处理。 
本实施例中，CAN适配卡2优选上海普创电子设备有限公司生产的型号为CANUSB-II 双路智能CAN接口卡。单片机41优选SILICON LABS 公司的型号为C8051F047单片机。室内温度传感器51和室外温度传感器61均优选铂电阻Pt100。室内湿度传感器52和室外湿度传感器62均优选深圳市联合腾达电子有限公司生产型号为HTG3515CH 的传感器。室外光照强度传感器63优选深圳普德光电子有限公司生产的型号为SFH206的硅光电池。室内CO2浓度传感器53优选郑州炜盛电子科技有限公司生产的型号为MH-711A的传感器。多路选择器优选型号为74151的8选1数据选择器。
综上所述，本实施例的温室环境监控***，采用具有良好通讯速度、传送距离远、可靠性高，抗干扰性高的工业控制总线CAN总线，解决了传统的温室监控***利用485通信线在外界环境恶劣的情况下数据传输不准确的问题，并能够与温室外的环境做比较，及时开启天窗，达到节省能源的效果，而且为用户提供完善的、操作性强的现场控制***，还具有报警功能，并对多个温室环境同时进行监控，实时性高、数据准确、***清晰、容易实现，有良好的应用前景。
以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (3)

1. 一种温室环境监控***，包括设于监控中心的PC机（1）、设于各温室的下位机模块（4）、温室内传感器（5）和执行装置（7）；所述的温室内传感器（5）包括室内温度传感器（51）、室内湿度传感器（52）和室内CO2浓度传感器（53）；所述的执行装置（7）包括加热阀（71）和喷雾泵（72）；所述的温室内传感器（5）、执行装置（7）分别与下位机模块（4）电连接，其特征在于：还包括CAN总线（3）、CAN适配卡（2）、设于各温室的温室外传感器（6）；所述的执行装置（7）还包括温室窗口开关电机（73）；所述的温室外传感器（6）与下位机模块（4）电连接；所述的CAN总线（3）与下位机模块（4）双向电连接，CAN总线（5）通过CAN适配卡（2）与PC机（1）双向电连接。
2.根据权利要求1所述的温室环境监控***，其特征在于：所述的温室外传感器（6）包括室外温度传感器（61）、室外湿度传感器（62）和室外光照强度传感器（63）。
3.根据权利要求1或2所述的温室环境监控***，其特征在于：所述的下位机模块（4）包括电源电路（40）、单片机（41）、多路选择器（42）、驱动电路（43）、看门狗电路（44）、LED显示电路（45）、按键电路（46）和报警电路（47）；所述的电源电路（40）与单片机（41）电连接；多路选择器（42）与单片机（41）双向电连接；驱动电路（43）、看门狗电路（44）、LED显示电路（45）、按键电路（46）和报警电路（47）均与单片机（41）电连接。
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