CN204314709U

CN204314709U - 一种智慧农业大棚远程监控***

Info

Publication number: CN204314709U
Application number: CN201420831025.1U
Authority: CN
Inventors: 田景文; 李尚年; 姬晓昂; 马祥鹏; 宫维熙
Original assignee: Beijing Union University
Current assignee: Beijing Union University
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2024-12-25

Abstract

本实用新型公开了一种智慧农业大棚远程监控***，***包括网络服务器、web远程浏览器、大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元及控制中心平台，***采用CC2530为核心的zigbee通信模块，实现对空气温度、湿度，土壤湿度采集，通过具有HF-A11x嵌入式模组的wifi通信设备完成各控制设备的控制传输，并通过网关将采集到的信息传至web远程浏览器，在远程的PC机上通过浏览器可以观察所采集到相关温湿度，在PC机端还可以实现远程浇水，加热，通风操作。本实用新型的智慧农业大棚远程监控***提供了一种智能农业大棚的自动检测与控制方案，并给出了具体的解决方案和通信方式，且控制过程简单、实用性强。

Description

一种智慧农业大棚远程监控***

技术领域

本实用新型涉及智能检测控制技术领域，具体涉及一种智慧农业大棚远程监控***。

背景技术

随着生活水平的提高，市场对蔬菜的供应质量数量要求越来越高，传统的人工蔬菜大棚管理方式，如人工浇水、人工通风等种植方式渐渐不能满足市场对菜品的需求，特别是在大规模的蔬菜大棚环境下，传统管理方式弱点更加突出。采用智能控制的方式管理农业大棚是目前的趋势，如公开号为CN203882169U的中国实用新型专利公开了一种农业大棚远程监控***，该***包括数据传输单元、农业设备控制单元、传输单元、农业设备控制单元处理器、远程通信模块，***与数据采集中心、远程监控中心配合应用，解决农业大棚内的设备智能监控，改变耕作方式、降低劳动力。但该***未提供具体的解决方案、通信方式及控制部分。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种智慧农业大棚远程监控***，该***包括网络服务器、web远程浏览器、大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元及控制中心平台，***采用CC2530为核心的zigbee通信模块，实现对大棚空气温度、湿度，土壤湿度采集，通过wifi设备完成各控制设备的控制传输，并通过网关将采集到的信息传至web远程浏览器，在远程的PC机上通过浏览器可以观察所采集到相关温湿度，在PC机端还可以实现远程浇水，加热，通风操作。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种智慧农业大棚远程监控***，包括网络服务器、web远程浏览器，其特征在于：该***还包括大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元、控制中心平台；所述大棚环境信息采集网络单元包括具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置和wifi通信设备，具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置采集光照、空气温湿度及土壤湿度信息，wifi通信设备连接大棚控制单元；大棚环境信息采集网络单元将采集信息传输至网络服务器并通过网络服务器传输至web远程浏览器进行大棚信息监控，web远程浏览器连接控制中心平台并通过控制中心平台控制大棚控制单元。

优选的是，该***还包括wifi摄像头。

在上述任一技术方案中优选的是，所述wifi摄像头内置wifi通信模块，wifi摄像头连接网络服务器并通过网络服务器将大棚图像信息传输至web远程服务器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述wifi通信设备具有HF-A11x嵌入式模组。

在上述任一技术方案中优选的是，所述大棚环境信息采集网络单元还包括检测传感装置。

在上述任一技术方案中优选的是，所述检测传感装置包括光照检测装置、空气温湿度检测装置、土壤湿度检测装置，光照、空气温湿度及土壤湿度检测信息通过zigbee网络传输至网络服务器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述空气温湿度检测装置包括DHT22温湿度传感器、CC2530芯片一、STM8单片机。

在上述任一技术方案中优选的是，所述STM8单片机与CC2530芯片、DHT22温湿度传感器连接，CC2530芯片的RF端向协调器节点发送加入协调器网络数据包并加入由协调器构建的网络，DHT22温湿度传感器将采集的数据经过STM8单片机进行A/D转换并发送至CC2530芯片，CC2530芯片由RF端发送至协调器，完成一次空气温湿度检测装置数据采集和发送。

在上述任一技术方案中优选的是，所述土壤湿度检测装置包括检测探针一、检测探针二、CC2530芯片二。

在上述任一技术方案中优选的是，所述检测探针一、检测探针二与CC2530芯片二连接，检测探针一、检测探针二***土壤里，检测探针一、检测探针二之间的电阻随土壤湿度变化而改变并将改变电阻分担的电压变化输入至CC2530芯片二的P0_3端口，通过设置CC2530芯片二的内部寄存器完成AD转换设置。

在上述任一技术方案中优选的是，所述大棚控制单元包括自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置、PLC控制器，所述PLC控制器连接自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置。

在上述任一技术方案中优选的是，wifi通信设备连接自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置并将各装置控制数据通过网络服务器传输至web远程浏览器，web远程浏览器通过控制中心平台传输控制信号至自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置来实现大棚调温、通风、灌溉的远程控制。

在上述任一技术方案中优选的是，所述自动灌溉装置包括自动浇水电路，所述自动浇水电路包括LM324N型运算放大器、电磁阀、探针I、探针II、TIP41C型三极管，LM324N型运算放大器与探针I、探针II、电磁阀、TIP41C型三极管连接。

本实用新型的智慧农业大棚远程监控***，包括网络服务器、web远程浏览器、大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元及控制中心平台，提供了一种智能农业大棚的自动检测与控制方案。本实用新型的智慧农业大棚远程监控***，采用CC2530为核心的zigbee通信模块，实现对空气温度、湿度，土壤湿度采集，通过具有HF-A11x嵌入式模组的wifi通信设备完成各控制设备的控制传输，并通过网关将采集到的信息传至web远程浏览器，在远程的PC机上通过浏览器可以观察所采集到相关温湿度，在PC机端还可以实现远程浇水，加热，通风操作。本实用新型的智慧农业大棚远程监控***给出了具体的解决方案和通信方式，控制过程简单，实用性强。

附图说明

图1为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的***结构示意图；

图2为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的***结构框图；

图3为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的空气温湿度检测装置结构示意图；

图4为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的空气温湿度检测装置工作过程流程图；

图5为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的土壤湿度检测装置结构示意图；

图6为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的土壤湿度检测装置工作过程流程图；

图7为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的wifi摄像头连接及无线传输原理示意图；

图8为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的自动浇水电路结构示意图；

图9为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的wifi通信设备与大棚控制单元连接示意图；

图10为按照本实用新型的智慧农业大棚远程监控***的一优选实施例的具有HF-A11x嵌入式模组的wifi通信设备结构示意图。

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详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本实用新型作任何形式上的限制。

实施例1

如图1至图2所示，智慧农业大棚远程监控***包括网络服务器、web远程浏览器、大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元、控制中心平台、wifi摄像头；大棚环境信息采集网络单元包括具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置和wifi通信设备，具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置采集光照、空气温湿度及土壤湿度信息，wifi通信设备连接大棚控制单元；wifi摄像头内置wifi通信模块，wifi摄像头连接网络服务器并通过网络服务器将大棚图像信息传输至web远程服务器；大棚环境信息采集网络单元将采集信息传输至网络服务器并通过网络服务器传输至web远程浏览器进行大棚信息监控，web远程浏览器连接控制中心平台并通过控制中心平台控制大棚控制单元。

wifi通信设备具有HF-A11x嵌入式模组；大棚环境信息采集网络单元还包括检测传感装置；检测传感装置包括光照检测装置、空气温湿度检测装置、土壤湿度检测装置，光照、空气温湿度及土壤湿度检测信息通过zigbee网络传输至网络服务器；空气温湿度检测装置包括DHT22温湿度传感器、CC2530芯片一、STM8单片机；STM8单片机与CC2530芯片、DHT22温湿度传感器连接，CC2530芯片的RF端向协调器节点发送加入协调器网络数据包并加入由协调器构建的网络，DHT22温湿度传感器将采集的数据经过STM8单片机进行A/D转换并发送至CC2530芯片，CC2530芯片由RF端发送至协调器，完成一次空气温湿度检测装置数据采集和发送；土壤湿度检测装置包括检测探针一、检测探针二、CC2530芯片二；检测探针一、检测探针二与CC2530芯片二连接，检测探针一、检测探针二***土壤里，检测探针一、检测探针二之间的电阻随土壤湿度变化而改变并将改变电阻分担的电压变化输入至CC2530芯片二的P0_3端口，通过设置CC2530芯片二的内部寄存器完成AD转换设置；大棚控制单元包括自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置、PLC控制器，所述PLC控制器连接自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置。wifi通信设备连接自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置并将各装置控制数据通过网络服务器传输至web远程浏览器，web远程浏览器通过控制中心平台传输控制信号至自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置来实现大棚调温、通风、灌溉的远程控制。自动灌溉装置包括自动浇水电路，所述自动浇水电路包括LM324N型运算放大器、电磁阀、探针I、探针II、TIP41C型三极管，LM324N型运算放大器与探针I、探针II、电磁阀、TIP41C型三极管连接。

实施例2

如图1至图2所示，一种智慧农业大棚远程监控***，***采用CC2530为核心的zigbee通信模块，实现对空气温度、湿度，土壤湿度采集，通过HF-A11x的wifi设备完成各控制设备的控制传输，并通过网关将采集到的信息传至web服务器，在远程的PC机上通过浏览器可以观察所采集到相关温湿度，在PC机端还可以实现远程浇水，加热，通风操作。

***对温湿度、光照等信息的采集采用ZigBee网络传输，温湿度、光照等信息的采集点多，ZigBee具有功耗低、抗干扰性强、组网能力良好等优点，可以满足该环境的条件。图像的采集用wifi摄像，wifi摄像头的信号可直接传输至无线路由器，用户通过可以远程浏览器，观察到大棚内的图像信息，并且浏览器显示温湿度的数据。同时用户可以点击浏览器上的设计按钮来远程控制大棚的控制部件，实现灌溉，调温，通风等控制。所有的大棚环境信息统一传至服务器，采用的方案是利用ZigBee-wifi转换的网关实现数据信息类型的统一。

如图3所示，对于空气温湿度的检测采用DHT22温湿度传感器，温湿度传感器节点主要由CC2530芯片、STM8单片机和温湿度传感器DHT22组成。首先，由CC2530芯片的RF端向协调器节点发送加入协调器网络数据包，加入由协调器构建的网络之后，温湿度传感器将采集的数据经过STM8单片机处理后（A/D转换），发送至CC2530芯片，CC2530芯片由RF端发送至协调器。至此，一次完整的数据采集及发送完成。其中，温湿度传感器型号“DHT22”也称为AM2302 ，该湿敏电容数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接，该节点软件流程具体如图4所示。

如图5所示，对于土壤湿度的检测转换，为对土壤电阻值的检测，当土壤湿度增大时，土壤的电阻减小。原理如下：探针1、探针2插在土壤里，CC2530芯片的P0_2输入为电阻R2的电位，该电位是固定不变的；P0_3的输入为探针1、探针2之间的电位，即两电阻之间土壤的电位；当土壤湿度变化时，两探针间的土壤电阻改变，随之这部分电阻分担的电压变化，输入至P0_3端口；通过设置CC2530内部寄存器，完成AD转换的设置，使用CC2530芯片内部的ADC完成AD转换。工作流程具体如图6所示。

wifi摄像头连接网络服务器并通过网络服务器将大棚图像信息传输至web远程服务器，wifi摄像头的连接分为有线和无线连接方式，其无线连接方式如图7所示。wifi摄像头选用睿威仕系列的摄像头，该摄像头有如下特点：（1）采用P2P (Peer to Peer) 点对点技术,无需申请域名，通过无线网就可以实现远程监控，真正的全网互通；（2）内置Wi-Fi模块，无需布线，方便连接，无线标准IEEE 802.11b；（3）自带云台，支持远程控制上下左右旋转巡航（水平355度/垂直90度）；（4）自动切换日夜模式 LED夜视照明；（夜视有效距离5米）广角镜头角度60°左右。如图7所示，wifi摄像头连接简单，摄像头内置wifi模块，连接到无线路由器所在的局域网中，通过路由器连接至互联网，远程电脑可以通过互联网浏览器访问摄像头的IP地址即可达到远程监控目的。

如图8所示，自动灌溉装置包括自动浇水电路，所述自动浇水电路包括LM324N型运算放大器、电磁阀、探针I、探针II、TIP41C型三极管，LM324N型运算放大器与探针I、探针II、电磁阀、TIP41C型三极管连接。自动浇水电路利用上面湿度，其检测原理：运算放大器管脚3输入的是以两探针之间土壤为电阻所分担的电压，运算放大器管脚2输入的是电阻R2分担的电压为6V；当相应土壤湿度减少时，电阻增大，两探针端的电压增大，当电压大于6V时，运放输出高电平，使三极管TIP41C导通，电磁阀S1工作打开水阀浇水；同样，当土壤水分增加，阻值减少，相应两探针分担的电压降低，当电压低于R2的电压，运放输出低电平，三极管截止，电磁阀关闭，停止浇水，从而完成自动浇水的目的。

大棚控制单元包括自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置、PLC控制器，所述PLC控制器连接自动加热装置、自动通风装置、自动灌溉装置。wifi模块所接收到的信息传送至控制部分，控制部分主要为PLC核心的控制器，wifi通信与控制部件的连接如图9所示，wifi设备使用HF-A11x嵌入式模块，该模块支持802.11b/g/n无线标准，支持TCP/IP/UDP网络协议栈，UART/GPIO/以太网数据通讯接口等，典型应用连接如图10所示。依据Wifi设备应用的连接图，将加热，通风，浇灌设备与wifi模块连接，完成各控制单元的硬件连接。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种智慧农业大棚远程监控***，包括网络服务器、web远程浏览器，其特征在于：该***还包括大棚环境信息采集网络单元、大棚控制单元、控制中心平台；所述大棚环境信息采集网络单元包括具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置和wifi通信设备，具有CC2530芯片的zigbee通信模块装置采集光照、空气温湿度及土壤湿度信息，wifi通信设备连接大棚控制单元；大棚环境信息采集网络单元将采集信息传输至网络服务器并通过网络服务器传输至web远程浏览器进行大棚信息监控，web远程浏览器连接控制中心平台并通过控制中心平台控制大棚控制单元。

2.如权利要求1所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：该***还包括wifi摄像头。

3.如权利要求2所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述wifi摄像头内置wifi通信模块，wifi摄像头连接网络服务器并通过网络服务器将大棚图像信息传输至web远程服务器。

4.如权利要求1所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述wifi通信设备具有HF-A11x嵌入式模组。

5.如权利要求1所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述大棚环境信息采集网络单元还包括检测传感装置。

6.如权利要求5所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述检测传感装置包括光照检测装置、空气温湿度检测装置、土壤湿度检测装置，光照、空气温湿度及土壤湿度检测信息通过zigbee网络传输至网络服务器。

7.如权利要求6所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述空气温湿度检测装置包括DHT22温湿度传感器、CC2530芯片一、STM8单片机。

8.如权利要求7所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述STM8单片机与CC2530芯片、DHT22温湿度传感器连接，CC2530芯片的RF端向协调器节点发送加入协调器网络数据包并加入由协调器构建的网络，DHT22温湿度传感器将采集的数据经过STM8单片机进行A/D转换并发送至CC2530芯片，CC2530芯片由RF端发送至协调器。

9.如权利要求6所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述土壤湿度检测装置包括检测探针一、检测探针二、CC2530芯片二。

10.如权利要求9所述的智慧农业大棚远程监控***，其特征在于：所述检测探针一、检测探针二与CC2530芯片二连接，检测探针一、检测探针二之间的电阻随土壤湿度变化而改变并将改变电阻分担的电压变化输入至CC2530芯片二的P0_3端口，通过设置CC2530芯片二的内部寄存器完成AD转换设置。