基于物联网技术的工业化智能综合管控系统的制作方法

本实用新型涉及ZigBee、嵌入式智能平台技术，尤其涉及一种采用物联网技术的工业化智能综合管控系统。

背景技术：

目前在设施农业的管控设备中，大部分使用的是采用单一的工业总线将各个设备连接起来，然后使用单片机或PLC作为中央控制单元进行控制，这种管控方式有一个致命的缺点：只能够进行阈值条件的判断和控制。随着设施农业中种植种类的变化，以及科学种植方法的普及和更新，就使得这种管控方式越来越无法适应现场环境中多变、综合性的管控要求。

目前的设施农业管控设备和方式，主要存在以下问题：

1.现场通讯线路的部署，随着采集信息和控制项目的增多，导致现场线路铺设难度也在急剧地增大。

2.管控方式，只能根据硬性阈值条件的判断和控制，无法满足设施农业需要具备人工智能特点，富有弹性、模糊化、较多条件综合判断的智能化管控需求。

3.控制流程，只能根据预先编辑的流程进行，整个流程僵化，无法根据现场情况灵活变通。

4.在设施农业中的种植内容和种植方式发生变更的时候，已有的设备和控制逻辑就会不适宜，需要推翻重建。

现有的设施农业管控技术中使用的是单片机和PLC技术，存在控制逻辑单一，控制方式简单的问题，也就是说，现有技术只能根据某些单一的控制条件，进行硬性的(阈值触发)的方式进行判断和控制，控制逻辑也只能基于一个比较固定的流程，然而，设施农业中日益增强的管控需求，需要的是具备人工智能特点，富有弹性、模糊化、较多条件综合判断的智能化控制逻辑，这一点是单片机和PLC技术无法实现的。

针对以上问题，本实用新型构建起基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，有效的解决目前技术存在的问题。

物联网技术中智能系统平台技术，形成了以精简指令集(RISC)中央处理器架构为核心的硬件平台，经过多年的发展，已经成为了与X86架构相匹敌的成熟架构，具备了部署操作系统和大规模软件的能力。加上其本身具备的高稳定性和低耗电性，使得该平台成了现场环境最佳的控制平台。将智能系统平台集成在智能综合管控分站中，作为中央控制单元，在现场管控中部署应用专家分析系统和基于植物生长周期的人工智能管控系统。可以有效解决管控问题，加之允许可以根据现场需要，智能的通过网络方式进行匹配和更新，使整个管控更加贴近现场使用，适应现场管控的需要。

本实用新型采用物联网技术中的ZigBee技术和智能平台技术，通过ZigBee这种近距离，低成本，低复杂度的双向无线通讯技术，有效地解决了现场通讯问题。

技术实现要素：

本实用新型将当前物联网技术中的Zigbee通讯技术和智能系统平台技术进行技术改进，使其满足设施农业中的应用，从而形成一个工业化的智能综合管控分站。这点与当前传统单片机和PLC的智能综合管控方案不同。

本实用新型中的工业化的智能综合管控分站如同智能手机、智能终端等设备一样可以灵活部署复杂的、面向对象的大型分析以及控制程序，部署的程序可以实现更加复杂，富有人工智能、专家分析，更加面向设施农业使用的具体功能，从而使整个管控逻辑具备人工智能。本实用新型的技术方案完成现有单片机和PLC技术无法完成的弹性、模糊化、较多条件综合判断甚至比对让步的智能逻辑控制。这点完全不同于以往的单片机和PLC中智能部署简单逻辑程序。

不仅如此，工业化的智能综合管控分站中的部署的程序，还可以根据现场需要，智能的通过网络方式进行匹配和更新，从而解决以往技术中控制单一，逻辑简单的问题，更加适应现代设施农业的需要。

针对以上问题，本实用新型构建起基于物联网技术的设施农业的工业化的智能综合管控分站，主具体是采用以下技术方案实现的。

本分站分为3个电路部分

数据收集部分，该部分采用无线通讯单元和现场总线单元双通道进行，无线通讯单元采用Ti的cc2530芯片构建ZigBee的无线通道，从而收集通过无线信道上报的数据信息，并可以向该无线通道覆盖范围之内的无线控制设备发出控制指令，从而实现无线控制；现场总线单元采用有线传输模式，采用MAX485芯片，构建2条相互独立的485总线通道，从而收集通过485总线上报的数据信息。数据收集后，通过串行总线，上报给中央控制单元。

中央处理单元，这部分采用飞思卡尔的I.MX6Q Cortex-A9处理器作为中央处理单元，将DDR3存储器作为数据交换存储单元，eMMC Flash芯片作为程序存储单元，构建出具备高稳定性、高可用性，省电的嵌入式系统，具备运行Linux操作系统的电路基础。

控制单元，这部分采用单片机作为主要控制单元，通过串行通讯接口，接受中央控制部分的指令，并配合松下的光耦继电器和欧姆龙的功率继电器，完成对220V或380V工作电源的控制。

具体来讲，一种基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，包括中央处理单元，无线通讯单元，现场总线单元，控制单元，电源管理单元；所述的无线通讯单元和现场总线单元与中央处理单元连接；中央处理单元与控制单元连接；中央处理单元、无线通讯单元、现场总线单元和控制单元均与电源管理单元连接在一起。

进一步的，本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，所述的无线通讯单元和现场总线单元与中央处理单元通过串行接口连接在一起。

进一步的，所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，中央处理单元与控制单元通过串行接口连接。

进一步的，本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，所述的中央处理单元中设置有Linux操作系统并设置相应分析、决策软件；所述的中央处理单元将串行接口上传上来的数据进行分析和处理，并根据部署的专家库和人工智能控制程序，形成控制决策，并转化为控制指令。

进一步的，本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，所述的控制单元设置有无线控制设备，所述的控制单元接收中央处理单元发来的控制指令；所述的无线通讯单元通过无线信道将控制指令发往无线信号覆盖范围内的所述控制单元中的无线控制设备。

进一步的，本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，所述的控制单元设置有51单片机、若干光耦继电器和功率继电器，所述的51单片机与光耦继电器连接并控制所述控制单元内的光耦继电器工作，继而控制外围的功率继电器，从而完成对设施农业中电源设备进行控制的。

进一步的，本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，所述的中央处理单元采用飞思卡尔I.MX6Q Cortex-A9处理器作为中央处理单元，将DDR3存储器作为数据交换存储单元，eMMC Flash芯片作为程序存储单元，构建起可以运行Linux操作系统的处理平台，允许部署和加载较大型的分析、控制程序；所述的无线通讯单元采用Ti的cc2530芯片构建ZigBee的无线通道，允许通过所述的无线通讯单元收发基于ZigBee信道的无线数据，并于中央处理单元之间通过串行通讯连接交互数据；所述的现场总线单元采用MAX485芯片，构建2条相互独立的485总线通道，允许通过所述的现场总线单元收发基于485现场总线的有线数据，并于中央处理单元之间通过串行通讯连接交互数据；所述的控制单元采用单片机作为主要控制单元，通过串行通讯接口，接受中央控制部分的指令，并配合松下的光耦继电器和欧姆龙的功率继电器，完成对220V或380V工作电源的控；所述的电源管理单元采用电源管理芯片，外接AC 220V电源，为整个系统提供DC 3.3V、DC 5V、DC 12V等直流电源，用于保障系统中各芯片的用电需求。

本实用新型的有益效果是：不同于以往的单片机和PLC中智能部署简单逻辑程序，本实用新型中的智能综合管控分站如同智能手机、智能终端等设备一样可以灵活部署复杂的，面向对象的大型分析以及控制程序，部署的程序可以实现更加复杂，富有人工智能、专家分析，更加面向设施农业使用的具体功能，从而使整个管控逻辑具备人工智能。完成现有单片机和PLC技术无法完成的弹性、模糊化、较多条件综合判断甚至比对让步的智能逻辑控制。

不仅如此，智能综合管控分站中的部署的程序，还可以根据现场需要，智能的通过网络方式进行匹配和更新，从而解决以往技术中控制单一，逻辑简单的问题，更加适应现代设施农业的需要。

附图说明

图1为本实用新型实施例各模块的连接结构示意图。

图中：1、中央处理单元；2、无线通讯单元；3、现场总线单元；4、控制单元；5、电源管理单元。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

本实用新型具体采用以下技术方案：

本实用新型所述的基于物联网技术的工业化智能综合管控系统，包括以下部分：

1.中央处理单元

由飞思卡尔I.MX6Q Cortex-A9处理器作为中央处理单元，将DDR3存储器作为数据交换存储单元，eMMC Flash芯片作为程序存储单元，构建起可以运行Linux操作系统的处理平台，允许部署和加载较大型的分析、控制程序。

2.无线通讯单元

采用Ti的cc2530芯片构建ZigBee的无线通道，允许通过该单元收发基于ZigBee信道的无线数据，并于中央处理单元之间通过串行通讯连接交互数据。

3.现场总线单元

采用MAX485芯片，构建2条相互独立的485总线通道，允许通过该单元收发基于485现场总线的有线数据，并于中央处理单元之间通过串行通讯连接交互数据。

4.控制单元

采用单片机作为主要控制单元，通过串行通讯接口，接受中央控制部分的指令，并配合松下的光耦继电器和欧姆龙的功率继电器，完成对220V或380V工作电源的控制。

5.电源管理单元

采用电源管理芯片，外接AC 220V电源，为整个系统提供DC 3.3V、DC 5V、DC12V等直流电源，用于保障系统中各芯片的用电需求。

如图1所示，智能综合分站通过无线通讯单元2和现场总线单元3，获取相关终端的信息数据，通过串行接口将数据传递给中央处理单元1，在中央处理单元1中，部署有Linux操作系统并部署有相应分析、决策软件，将串行接口上报上来的数据进行分析和处理，并根据部署的专家库和人工智能控制程序，形成控制决策，并转化为控制指令，通过串行接口发往无线通讯单元2和控制单元4，并由无线通讯单元2通过无线信道将控制指令发往无线信号覆盖范围内的无线控制设备；控制单元4接收到中央处理单元1发来的控制指令，由所述的控制单元的51单片机控制光耦继电器工作，继而控制外围的功率继电器，从而完成对设施农业中AC 220V、AV 380V电源设备进行控制。

本具体实施方案与以往单片机、PLC的方案相比，由于使用了智能平台，使得部署较大规模数据库、复杂的专家分析系统和更加科学的人工智能决策系统成为可能，同时具备通过网络进行匹配升级的能力。加之采用了ZigBee无线通讯技术，使得设施农业的现场控制变得更加智能，系统的升级更加灵活，通讯系统的安装更加简单，而且可重用性加强。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。