一种定时循环温室供温农业控制装置的制作方法

本发明涉及一种农业系统设计领域，涉及一种通过使用智能调整的方式来实现智能室内供温的领域。

背景技术：

实际中，目前中国已成为世界设施作物栽培第一大国，设施作物栽培面积已超过210万亩。提高中国温室温度控制水平是提高中国温室生产国际竞争力的关键之一。这也是中国近年来一直关注的问题之一，但随着市场的千变万化，生产规模的扩大，物联网技术的渗透，对温室生产全过程的监测、调控技术的需求日益增加，不但要规划作物种植面积品种，还要能预测市场使得生产系统处于良好运行状态。在过去的“十一五”期间，国内研发了一系列温室监控系统，但是，这些产品过多的关注局域环境调控，侧重单体温室研究，局域环境与局域环境之间缺少信息交换，而国内温室建设恰恰是以多栋温室构成的温室群为主。因此迫切需要一种新的方法来解决多种类型不同构造的温室集群的温室调控问题。

本发明的主要目的是通过对多种类型不同构造的温室集群的温室调控情况，采用智能化的方法，从而减少了对温度测量次数的操作，减少了判断时间，并且通过采用更智能化的方法去实现。因此，可以说通过这种实现方式是很有必要的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种通过使用智能调整的方式来实现定时循环多室内供温农业控制装置，用于解决无法对多个多种类型不同构造的温室集群的温室调控问题。

1.为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种定时循环温室供温农业控制装置，其特征在于：包括：包括：监测系统、重定向系统、发送系统、交换机、温度循环调度平台、温度循环调度平台、远程管理平台、温度监测平台、作物温度曲线控制平台；

监测系统，用于监测重定向系统、发送系统、交换机、温度监测平台与温度循环调度平台的连接情况，并具有接收功能，用于接收用户终端发送的请求；

重定向系统包括：规则处理子系统，用于当监测系统的请求是超级文本传送协议请求，并且，发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接断开时，在发送系统防火墙的转发链中添加一条转发规则，转发规则指定在发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接断开时要访问的通道；并在发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接建立时，删除转发规则；

重定向系统，用于当监测系统在发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接断开的情况下收到温度监测平台发送的温室监控功能请求时，将该温度监控功能请求重定向到指定温室监控功能，指定温室监控功能包含呈现发送系统的状态和/或发送系统与温室连接状态的温室监控功能；

发送系统，用于将指定温室监控功能返回给温度监测平台；温度监测平台实现温室的温度监控功能；

温度循环调度平台的温室监控功能请求为超级文本传送协议请求时；温度循环调度平台包括：第一温度循环调度子系统，用于当远程管理平台在发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接断开的情况下收到超级文本传送协议请求时，将该超级文本传送协议请求循环调度到转发规则中的指定温室监控功能；

温度循环调度平台的温室监控功能请求为域名服务器请求时；温度循环调度平台包括：第二温度循环调度子系统，用于当远程管理平台在发送系统与温度循环调度平台的温度监控功能的连接断开的情况下收到域名服务器请求时，将域名服务器请求的域名替换为指定温室监控功能的域名，将域名服务器请求重定向到指定温室监控功能；

作物温度曲线控制平台整合温室环境因子监测、视频监控、控制、实时数据曲线显示、预测决策分析、网上调查、阈值报警、历史报表、基于历史数据的决策系统功能；对整个温室群环境内各项因素进行综合考量，将社会管理因素考虑进远程管理平台中，远程管理平台根据温度监测平台提供的农作物基本生长参数将简单农作物生长模型预置进作物温度曲线控制平台，并优化温度监测平台的控制算法，提高温度监测平台执行的响应速度和灵敏度。

附图说明

图1是本发明一种定时循环温室供温农业控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：

实施例一：如图1所示。这种新形势要求当前作物温度曲线控制平台建设在硬件上，采用当前热门的物联网与无线传感器网络技术，研制基于无线通信技术的智能传感器节点、视频采集节点、执行节点；研究基于大系统理论的过程管理与控制算法，构建出自学习可优化的农作物生长模型，可视化虚拟整个生产过程。同时，研发出作物温度曲线控制平台，实现对温室群农作物的动态监测、智能控制、在线决策。温度循环调度平台是核心技术之一。使用该技术的节点设备能耗特别低，自组网无需人工干预，成本低廉，设备复杂度低且网络容量大。该技术可以很好地应用于农田、温室中作物生长环境监测控制，减少人为因素影响作物生长。系统基于Internet实现监控远程化，采用了远程管理平台实现了各温室环境内的视频监控，农户足不出户即可对温室进行调控，所见即所得。基于温度监测平台的多输入多输出的宏观控制思想设计管理软件，摆脱了以往温室调控孤立地、静止地调温控湿通风，建立作物温度曲线控制平台的作物生长模型对作物产量进行预估。以往“智能农业”过多地关注了“计算智能”，大系统理论突破了这一束缚，将智能农业的内涵大大拓展，使整个温室群变成可靠的环境控制系统，最优化生产条件达到最佳产出。远程管理平台在温度监测平台的逻辑上层添加一台总服务器，汇总各温室温度循环调度平台数据，然后进行Internet远程发布。系统底层通讯协议为无线通信技术协议，节点搭载不同类型传感器和执行机构，自组网，将环境信息上传至无线通信技术协调器节点。重定向系统将接收到的数据经交换机转换成RJ45格式上传至监测系统，同时远程管理平台通过IEEE 802.11协议采用不同端口将视频数据发送至监测系统。最后由路由器将数据共享至温度循环调度平台。温度循环调度平台将数据汇总整理存储，通过交换机向远程管理平台进行汇总。为方便现场工作人员进行数据采集控制，引入ARM手持式直接接入发送系统，获得底层监控数据。温度循环调度平台设计无线通信技术节点搭载相应传感器和继电器组成传感控制节点。系统在线监测温室内空气温度和光照度，通过远程管理平台控制风机运转实现环境调控。现场温控系统采用高精度两线串口数字温度传感器，温度值输出分辨率为12位，湿度值输出分辨率为14位。传感器电源电压范围2.4～5.5V。测量时电流消耗约为550μA，平均28μA，休眠时为3μA。节点可以设置为定时采集，采集完成后关闭传感器电源进一步降低功耗。光照传感器采用硅光电池，光敏探头输出电压为10～1100mV，经运算放大器放大3倍，提供给AD采样电压30～3300mV。通过两线串口直接读取温度数据，通过AD间接读取光照数据。执行机构主要由继电器实现，上位机下达控制指令后，由扩展芯片PCA9554驱动相关I/O口使三极管导通或断开驱动继电器闭合或断开，最终温度循环调度平台通断控制温室风机的运转。远程管理平台设计采用电源管理芯片为系统提供3.3和5.0V电压。系统设计成2节AA5号干电池供电或USB供电方式，预留锂电池接口。供电电源之间可无缝切换。温度循环调度平台的嵌入式处理器用的是PDA。其具有256MRAM，256M Flash集成图形引擎，网口，3个串口，4个USB接口，音频口和7寸触摸屏。视频节点采用无线版IP摄像头，支持802.11b/g，视频采用M-JPEG压缩格式，自带云台，支持水平270°、上下120°范围转动，内置麦克风，实现语音采集，自带红外灯，支持5m夜视范围，内置WEB SERVER，支持多种温室监控功能浏览器观看视频和参数设置。发送系统上电后向监测系统发送设备识别消息，在得到应答后进入循环等待状态，直到温度循环调度平台发出对某个节点操作指令，接到指令后发送系统进入消息处理循环，处理完毕接到温度循环调度平台应用连接断开命令后断开。重定向系统去掉与远程管理平台的通信流程，加入监测系统网络后循环等待是否有无线接收信息。发送系统负责测控事件以及循环等待无线接收信息指令，温度循环调度平台基于系统化设计，预留接口。这种设计方便系统Debug和后期软件的进一步升级。温度监测平台软件设计基于大系统理论思想，对整个温室群环境内各项因素进行综合考量，将社会管理因素等考虑进系统设计，根据作物专家提供的农作物基本生长参数将简单农作物生长模型预置进客户端。优化控制算法，提高执行机构的响应速度和灵敏度。整合了温室环境因子监测、控制、视频监控、实时数据曲线显示、历史报表、阈值报警、远程发布、数据库管理、基于历史数据的决策系统等多种功能，摆脱国内众多温室监控系统功能较为单一，或缺乏相应管理系统支持，或缺乏远程访问支持，或缺乏视频监控的弊端。远程管理平台主要基于B(Browser)/S(Server)构架。现场控制平台担当子Server角色，管理单温室。远程服务器作为总Server。远程终端机通过Internet接入总Server，使用Browser浏览器进行远程管控。浏览器客户端开发主要基于Java技术，调用相关无线传感网API完成设计。温度循环调度平台系统基于Tomcat6.0和MyEclipse 6.5M1编写。温度循环调度平台系统测试与分析整个系统在设施园艺工程中心玻璃温室实地测试。试验条件及软件设定如下：设施园艺工程中心玻璃日光温室规模为80m×80m，芯片发送功率为-3dBm；温室内种植观赏性盆栽，整体环境较空旷，无大型障碍物。单次测试数据包总量为1000个；数据包发送速度为5个/s，经预试验知当数据包发送速度大于10个/s时，温度循环调度平台无法及时处理堆栈中的数据而造成数据包大量丢失，故实际测试留有余量，设定为5个/s，此速度完全满足实际工程需要；为验证通信丢包率与节点距离关系，采用2个无线通信技术节点在不同间距下进行数据对传并计算丢包率的方法，用以验证在较近距离下节点间的通信性能；IEEE802.15.4规定2.4G有11～26共16个发射信道，覆盖频率为2405～2480MHz，经预试验测得该温室环境下各频道信号强度几乎无差异，本试验固定为第2信道：2410MHz；节点距地面高度为10cm，节点天线与地面垂直。每隔10m确定1个测试点(10和20m)，在1～20m范围内，验证普通应用距离下节点间的通信性能；在20～50m范围内，由于温室内盆栽摆放情况略微复杂，有少量支架障碍物，选择每隔15m确定1个测试点(35和50m)节点通信链路质量分为有效区、过渡区和空白区。35m处可能处于信号过渡区，通信信号不稳定造成数据丢包率增加。而52m左右由于环境因素造成无线信号的折散射，信号叠加，反而增强了通信效果，70m以后逐渐进入信号空白区丢包率增加。通过测试，即便是在最大丢包率情况下，数据包有效接收率也为95.1％，满足工程设计需要。

实施例二：设计了一种定时循环温室供温农业控制装置，能对温室内空气温度、光照进行实时采集，对风机等实时控制，效果良好。温室内节点通信试验表明，正常工作条件下，80m通信丢包率仅为0.049，20m以内为0.005，完全满足工程设计需求，节点自组网，最大可完成20跳。传感器外围电路和电源系统需要进一步优化，减小节点体积、降低节点功耗、改进安装工艺提高系统的可靠性与实用性。可以采取以下的实施例进行实现：一种定时循环温室供温农业控制装置包括监测系统、重定向系统、发送系统、交换机、温度循环调度平台、温度循环调度平台、远程管理平台、温度监测平台、作物温度曲线控制平台；

温度循环调度平台通过重定向系统、发送系统发送装置发送温度信号到远程管理平台，温度循环调度平台计算出的标志信息通过重定向系统、发送系统发送作物温度曲线控制平台；温度循环调度平台，用于接收每个温室的温度的各种参数信息，并且发送给温度监测平台；监测系统，用于根据每个温室从已存储的所述参数匹配系统中查询每个温室区域的位置标志信息；温度循环调度平台，用于通过所述查询装置对每个温室的温度信息进行收集；达到通过温度循环调度平台对每个温室通过温度差关系；并通过信息控制的方式发送控制信号给作物温度曲线控制平台；从而达到标准温度相等的效果；如果不能相等，则通过重定向系统对每个温室发送控制要求；调度上电后向监测系统发送温度识别消息，在得到应答后通过交换机进入循环等待状态，直到监测系统发出对某个节点操作指令，接到指令后温度循环调度平台进入消息处理循环，处理完毕接到监测系统连接断开命令后断开。监测系统负责测控事件以及循环等待无线接收信息指令，结构较简单。监测系统监控软件基于系统化设计，预留接口。这种设计方便和后期软件的进一步升级。软件设计基于大系统理论思想，对整个温室群环境内各项因素进行综合考量，将社会管理因素等考虑进系统设计，根据作物温度曲线控制平台的农作物基本生长参数将简单农作物生长模型预置进客户端。优化控制算法，提高执行机构的响应速度和灵敏度。完全满足工程设计需求，节点自组网，最大可完成20跳。交换机电路和电源系统进一步优化，减小节点体积、降低节点功耗、提高系统的可靠性与实用性。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。

本发明的有益效果是：通过这种定时循环温室供温农业控制装置研制基于无线通信技术的智能传感器节点、视频采集节点、执行节点；研究基于大系统理论的过程管理与控制算法，构建出自学习可优化的农作物生长模型，可视化虚拟整个生产过程。同时，研发出作物温度曲线控制平台，实现对温室群农作物的动态监测、智能控制、在线决策。因此，可以说通过这种实现方式是很有必要的。