专利名称：温室二氧化碳施肥无线控制系统的制作方法
技术领域：
温室二氧化碳施肥无线控制系统技术领域[0001]本实用新型涉及农业工程技术领域，具体涉及一种温室二氧化碳施肥无线控制系统。
背景技术：
[0002]温室是现代农业工程中重要的技术主题，温室的发展使露天农业转化为保护条件下的可控制农业。二氧化碳是植物进行光合作用不可缺少的原料。在半封闭或完全封闭的大棚、温室内，蔬菜作物不断从空气中吸收二氧化碳，如得不到外界大气的及时补充，造成大棚、温室内二氧化碳浓度降低，满足不了蔬菜作物生长的需要，就会减产。因此避免0)2亏缺，利用其结构密闭性进行CO2施肥是实现设施栽培蔬菜高产高效的有效途径。[0003]现在国外已经普遍使用二氧化碳发生器来增加作物产量和改变作物的品质，二氧化碳发生器已经成为农业生产中的重要工具。二氧化碳增施技术不是说二氧化碳的浓度越高越好，而是要根据不同的情况施用。现有的温室CO2增施系统主要采用有线方式连接控制，布线比较费时费力，且给温室内其他作业带来麻烦，组网不方便。另外，没有对温室中不同位置的CO2浓度进行监测记录，决策CO2是否增施以及增施的量智能化程度不高。[0004]为了解决以上问题，本实用新型做了有益改进。实用新型内容[0005](一)要解决的技术问题[0006]本实用新型的目的是提供一种安装有Zigbee无线网络、能够自动控制二氧化碳施肥的温室二氧化碳施肥无线控制系统。[0007](二)技术方案[0008]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，包括主机系统、中心节点、无线信息采集装置、无线控制节点和CO2增施装置，所述主机系统与所述中心节点相连，且该中心节点分别通过Zigbee无线网络与无线信息采集装置和无线控制节点连接；所述无线控制节点与所述CO2增施装置连接。[0009]其中，所述无线信息采集装置包括无线信息采集节点、传感器模块，所述无线信息采集节点的输入端与传感器模块连接，且该无线信息采集节点的输出端通过所述Zigbee无线网络与中心节点连接。[0010]进一步，所述传感器模块包括空气温湿度传感器和CO2传感器。[0011]此外，所述无线控制节点包括处理器模块、与该处理器模块相连的无线收发模块，所述无线收发模块通过所述Zigbee无线网络与中心节点连接。[0012]而且，所述无线控制节点的输出端通过继电器与所述CO2增施装置电连接。[0013]最后，本技术方案提供的所述CO2增施装置为碳铵电加热容器。[0014](三)有益效果[0015]与现有技术和产品相比，本实用新型有如下优点:[0016]1、本实用新型采用Zigbee无线网络的连接方式，设备简单、功耗低、成本低廉；[0017]2、本实用新型的对温室中不同位置的CO2浓度进行全面监测，并且对温室中CO2施肥进行智能化控制；[0018]3、本实用新型能够自动有效地对半封闭或完全封闭的大棚、温室内的植物及时进行CO2补充施肥，能够实现设施栽培蔬菜等植物的高产高效。
[0019]图1是本实用新型的系统架构图框示意图；[0020]图2是本实用新型的无线控制节点控制流程示意图；[0021]图3是本实用新型的CO2增施处理流程图。[0022]附图中，各标号所代表的组件列表如下:[0023]1-主机系统，2-中心节点，3-温室，4-无线控制节点，5-无线信息采集装置，6_C02增施装置，7-继电器，8-微处理器模块，9-无线收发模块。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做一个详细的说明。[0025]本实施例提供了一种置于温室中的二氧化碳增施无线控制系统，该控制系统安装有Zigbee ( 一种低功耗个域网无线网络协议)无线网络，通过Zigbee无线网络进行信息传输。无线传感器网络是年来信息科学研究的一个热点，在军事、环境监测、农业、医疗等方面有着广泛的应用。无线传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统，构成无线传感器网络的基础层支撑平台。近年来，Zigbee通信技术快速发展。这种通信方式及其设备简单、功耗低、成本低廉，满足多种无线要求，在自动控制设备、传感器等领域有较强的优势。[0026]具体来说，如图1所示，该控制装置包括主机系统1、中心节点2、无线信息采集装置5、无线控制节点4和CO2增施装置6。所述无线信息采集装置5用来收集密封的温室3中的温湿度及CO2的浓度。主机系统I通过串口连接中心节点2，该中心节点2包括最多三十个信号接收电路和无线信号通道，可以接收最多三十个所述的无线采集节点的信号，并对数据进行冗余纠错，然后转换成串口字符串，通过串口发送给主机系统I处理。[0027]如图2所示，无线控制节点4，包括:微处理器模块8、与该处理器模块相连的无线收发模块9。无线控制节点4采用Zigbee无线网络连接中心节点2。无线控制节点4的输出端连接继电器7， 继电器7连接CO2增施装置6的220V电源。无线控制节点4通过输出高低电平来控制继电器 的通断，继电器7控制CO2增施装置6的电源的接通和断开。[0028]无线控制节点4采用Zigbee无线网络连接中心节点2，无线控制节点4的输出端连接CO2增施装置6。无线信息采集装置5采集的温室中温湿度数据和CO2浓度数据通过Zigbee无线网络发送到主机系统1，主机系统I计算后决策是否增施CO2，发送控制指令到无线控制节点4，无线控制节点4输出端通过输出高低电平来控制CO2增施装置6。[0029]本系统可实时监测温室中不同位置的浓度，中心控制室可以根据作物种类配置CO2增施起点浓度值以及每次增施的时间长度。系统依据不同位置的CO2浓度，结合温室3内温湿度，决策是否开始CO2施肥，以及施肥时间长度，从而实现有效经济的温室作物的CO2施肥。[0030]无线信息采集装置5包括无线信息采集节点、传感器模块，无线信息采集节点的输入端与传感器模块连接，且该无线信息采集节点的输出端通过所述Zigbee无线网络与中心节点2连接。无线信息采集节点包括微处理器模块、与该处理器模块相连的信号采集模块、以及与该处理器模块相连的无线收发模块。传感器模块包括CO2传感器、空气温湿度传感器及光照传感器。各传感器输出的信号经过模数转化后输入无线信息采集节点缝的微处理器模块。无线信息采集节点输入端分别与空气温湿度传感器、CO2传感器及光照传感器相连接。CO2传感器布置于作物冠层侧上方，温室3中可以布置多个无线信息采集节点。无线信息采集节点采用Zigbee无线网络连接中心节点2。无线采集节点采集温室3中CO2浓度、空气温湿度数据并组织成一条语句通过无线模块发送到中心节点2，主机系统I通过串口连接中心节点2，主机系统I连接的中心节点2无线模块收到数据后，进行解析可以得到无线信息采集节点采集的传感器数据，并可以存储各节点采集的温湿度数据、CO2浓度以及采集时间。[0031]如图3所示，主机系统I根据各个无线信息采集节点空气温湿度数据和CO2浓度，计算出当前温室的CO2理论浓度，用于是否进行CO2增施的决策。主机系统I进行温室二氧化碳施肥控制，施肥控制方式分为两种，人工控制和自动控制。人工控制时，用户点击增加CO2按钮，就可以控制CO2发生器进行施肥，点击关闭CO2施肥，就会关闭CO2发生器，停止施月巴。自动控制时，首先选择CO2控制模式。CO2控制包括3种模式，白天增加CO2、晚上增加CO2,白天晚上增加C02。例如在白天增加CO2模式下，设定白天开始CO2施肥阈值和动态极差，如果温室CO2理论浓度低于白天开始施肥阈值减去动态极差的值后，则开始CO2施肥。一次施肥时间长度由辅助功能码决定，分为施肥5分钟、10分钟、15分钟、20分钟4个等级。间歇功能码不同数值代表一次施肥后间歇的时间，这主要是因为施肥后，温室中CO2有一个动态平衡的过程。CO2施肥指定时间长度后，间歇指定时间长度，然后再循环判断当前浓度和设定阈值判断是否进行增施C02。温室3中布置4个CO2观测点，每个观测点可以检测每个监测点的温度、湿度、CO2浓度，本系统动态极差设置为80ppm。[0032]该系统运行时，主机系统I把施肥控制指令发送到无线控制节点4，无线控制节点4收到指令后，进行解析，并根据指令打开继电器7给CO2增施装置6通电，CO2增施装置6是一个碳铵电加热容器，容器中盛有碳铵，碳铵加热产生CO2和NH3,产生的气体经过水过滤后，NH3融入水中，可以生成氨水，可用于作物施肥，CO2排入温室3中，用于温室3的CO2增施。[0033]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，包括主机系统、中心节点、无线信息采集装置、无线控制节点和CO2增施装置，所述主机系统与所述中心节点相连，且该中心节点分别通过Zigbee无线网络与无线信息采集装置和无线控制节点连接；所述无线控制节点与所述CO2增施装置连接。
2.根据权利要求1所述的温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，所述无线信息采集装置包括无线信息采集节点、传感器模块，所述无线信息采集节点的输入端与传感器模块连接，且该无线信息采集节点的输出端通过所述Zigbee无线网络与中心节点连接。
3.根据权利要求2所述的温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括空气温湿度传感器和CO2传感器。
4.根据权利要求1所述的温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，所述无线控制节点包括处理器模块、与该处理器模块相连的无线收发模块，所述无线收发模块通过所述Zigbee无线网络与中心节点连接。
5.根据权利要求1所述的温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，所述无线控制节点的输出端通过继电器与所述CO2增施装置电连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的温室二氧化碳施肥无线控制系统，其特征在于，所述CO2增施装置为碳铵电加热容器。
专利摘要本实用新型涉及农业工程技术领域，具体涉及温室二氧化碳施肥无线控制系统，包括主机系统、中心节点、无线信息采集装置、无线控制节点和CO2增施装置，所述主机系统与所述中心节点相连，且该中心节点分别通过Zigbee无线网络与无线信息采集装置和无线控制节点连接；所述无线控制节点与所述CO2增施装置连接。本实用新型采用Zigbee无线网络的连接方式，设备简单、功耗低、成本低廉；同时能够自动有效地对半封闭或完全封闭的大棚、温室内的植物及时进行CO2补充施肥，能够实现设施栽培蔬菜等植物的高产高效。
文档编号A01G9/18GK202975635SQ20122065119
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者周建军, 王秀, 邹伟, 马伟, 翟长远 申请人:北京农业智能装备技术研究中心