一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统,包括传感器模块、执行系统、协调器、上位机和上位机软件，传感器模块、执行系统通过ZigBee无线通信技术与协调器通信，同时协调器还支持ModbusTcp协议与上位机连接；通过该温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，一整个控制系统有效解决了灌溉过量或者少量的问题，确保了瓜苗的生长；二是传感器的布点进行了优化，使得棚内环境参数实时可靠；三是解决了监测数据发送问题；四是对采集的数据进行了存储、分析对比，当监测到环境参数异常时，自动化的执行系统会对温室大棚环境进行修正，整个温室大棚监控系统自动化程度高。
【专利说明】
一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及温室大棚监测技术领域，更具体地来说它是一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统。
【背景技术】
[0002]西瓜在温室大棚中的种植产量更高且更易于自动化管理，使得温棚西瓜在全国变得十分常见，但普通的温棚西瓜在水肥灌溉、环境参数监控、传输以及数据的处理上还是有诸多的缺点。对于传统水肥的灌溉经常会过量或者少量，这会很大程度的影响瓜苗的生长；现存的很多温室大棚监测在传感器的布点上面没有做到优化，让监测到的环境参数没有实际作用且监测的环境参数有限，更不能对大棚内的环境有更深的了解，对于监测到的数据的发送也存在诸多问题。数据采集之后也没有进行后续操作，比如存储、分析对比等。当监测到环境参数异常时也没有自动化的执行系统对温室大棚环境进行修正。整个温室大棚监控系统自动化程度不高，缺少一个控制终端以及与生产实际紧密结合的商品化控制管理软件。
【发明内容】
[0003]本发明的目的为了克服上述【背景技术】的不足之处，而提供一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统能有效的解决对环境参数的监测、发送、分析处理以及自动控制。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的:一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，包括传感器模块、执行系统、协调器、上位机和上位机软件，传感器模块、执行系统通过ZigBee无线通信技术与协调器通信，同时协调器还支持ModbusTcp协议与上位机连接;所述的传感器模块包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-021，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，，所述的传感器基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA?20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道;所述的执行系统包含滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器;所述滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信。所诉的协调器是一个通信枢纽;所述的上位机和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信。
[0005]在上述技术方案中，所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个CC2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置。
[0006]在上述技术方案中，所述的JZh-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器，也可以直接发送给所述协调器。
[0007]在上述技术方案中，所述协调器包含一个cc2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块、执行系统(4)通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机进行双向通信。
[0008]在上述技术方案中，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、系统的配置以及控制指令的输入，基于SQLServer 2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
[0009]本发明的有益效果是:通过该温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，一是整个控制系统有效解决了灌溉过量或者少量的问题，确保了瓜苗的生长;二是传感器的布点进行了优化，使得棚内环境参数实时可靠;三是解决了监测数据发送问题；四是对采集的数据进行了存储、分析对比，当监测到环境参数异常时，自动化的执行系统会对温室大棚环境进行及时修正，使得整个温室大棚监控系统自动化程度得到极大提高。
【附图说明】
[0010]图1本发明温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统总体结构示意图。
[0011]图2本发明温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统传感器布点图。
[0012]图中:I一传感器模块，2—协调器，3—上位机，4一执行系统。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图详细说明本发明实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
[0014]—种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，如图1所示，包括传感器模块1、执行系统4、协调器2、上位机3和上位机软件，传感器模块1、执行系统4通过ZigBee无线通信技术与协调器2通信，所述的无线通信技术ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，ZigBee技术是具有短距离、低功耗的特点，同时协调器2还支持ModbusTcp协议与上位机3连接，所述的Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议，通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络(如以太网)可以和其它设备之间进行通信，Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备;所述的传感器模块I包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-O21，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，所述的传感器模块I基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，布点图见图2所示，在长20米、宽3.2米的大棚内，布置子节点，子节点在图2中，用“O”表示，作为最佳的实施例，在上下对称布置了各4个子节点，共8个节点，同时布置了2个路由节点，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度，JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA?20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道；
[0015]所述的执行系统4包含滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器;所述滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信，所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个CC2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置，即所述的JZH-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器2，也可以直接发送给所述协调器2。
[0016]所诉的协调器2是一个通信枢纽，所述协调器2包含一个CC2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块1、执行系统4通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机3进行双向通信，协调器2是整个ZigBee网络的核心，在数据的采集过程中，上位机3(上位机3作为客户端)先与协调器(协调器2作为服务器)通过上次握手建立TCP连接，在连接成功后，上位机可以向协调器发送请求包，协调器2在接到上位机发送过来的请求包时，就会给上位机3发送一个响应包，因为每一个传感器子节点、执行系统4子节点都有唯一的设备地址，而在请求包和响应包中都含有地址信息，这样就可以完成精确控制。
[0017]所述的上位机3和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、系统的配置以及控制指令的输入，基于SQLServer 2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
[0018]在使用温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统时，在上位机软件中设定西瓜大棚生长环境参数的正常的值，当监测到数值不在正常范围内时，上位机3的控制系统会自动发出命令指令调节棚内环境参数。当上位机3监测到西瓜温室大棚的环境参数不在设定的范围内时，上位机3就会发出指令给协调器2，经过协调器2处理然后发送给执行系统4，执行系统4包括光照设备、遮阳板、风机、滴灌器系统，经过执行系统相应的操作，使棚内的环境参数恢复正常。
[0019]未详细说明的均为现有技术。
【主权项】
1.一种温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，包括传感器模块(1)、执行系统(4)、协调器(2)、上位机(3)和上位机软件，其特征在于:传感器模块(1)、执行系统(4)通过ZigBee无线通信技术与协调器(2)通信，同时协调器(2)还支持ModbusTcp协议与上位机(3)连接； 所述的传感器模块(I)包含三种传感器JZH-004、JZH-314、JZH-O21，分别可以监测土壤水分、土壤EC值和土壤PH值、空气温度、空气湿度、空气二氧化碳、照度，所述的传感器基于Delaunay三角剖分的布点方法分布于温室大棚中，JZH-021是一个集成的传感器，可以采集空气温度、空气湿度、二氧化碳、照度等四个参数，JZH-004是一个水分采集传感器，采集土壤的相对湿度JZH-314是用来监测土壤EC值、PH值的无线采集模块，JZH-021和JZH-004中各传感器模块将采集的模拟信号通过A/D转换器变成数字信号，土壤EC值传感器和土壤pH值传感器的输出量为4mA?20mA的电流量，将采集的信号接入JZH-314无线采集模块的采集通道； 所述的执行系统(4)包含滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器;所述滴灌系统、风机、光照设备、遮阳板、加湿器都有相应的电磁阀，电磁阀与处理器相连，从协调器发送指令来控制处理器，通过处理器来控制电磁阀，处理器中也包含一个cc2530芯片通过zigbee无线通信技术与协调器通信； 所诉的协调器(2)是一个通信枢纽； 所述的上位机(3)和上位机软件用来存储数据、显示数据，同时也是一个控制终端，它通过ModbusTcp协议与协调器通信。2.根据权利要求1所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，其特征在于:所述土壤水分传感器JZH-004、土壤EC、PH值传感器JZH-314以及空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳传感器、照度传感器JZH-021都包含一个CC2530芯片，能将采集到的数据通过zigbee无线通信技术发送给协调器，同时也可以接收来自协调器的指令，传感器JZH-021中还含有一个路由装置。3.根据权利要求1所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，其特征在于:所述的JZh-004和JZH-314两种传感器采集的数据可以发送所述传感器JZH-021，再由所述传感器JZH-021发送给所述协调器，也可以直接发送给所述协调器。4.根据权利要求1中要求所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，其特征在于，所述协调器(2)包含一个cc2530芯片和一个s3c2416处理器且支持ModbusTcp协议，能与所述传感器模块(I)、执行系统(4)通信，也可以通过ModbusTcp协议与上位机(3)进行双向通?目O5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的温室大棚西瓜的环境参数智能控制系统，其特征在于，所述上机位软件是在.NET平台上以c#作为开发语言完成，能进行网络监控、系统的配置以及控制指令的输入，基于SQLserver2012建立的数据库，可以将采集的数据存储，并随时调用。
【文档编号】G08C17/02GK105867334SQ201610307059
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】林卫国, 徐胜勇, 张清泉, 陈康, 徐张群, 黄远, 王树才, 黄伟军
【申请人】华中农业大学