一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及物联网技术领域和自动化控制领域，尤其涉及一种基于物联网技 术的温室大棚智能控制系统及该系统的控制方法，适用于温室作物或花卉的培育和种植。
【背景技术】
[0002] 我国作为传统的农业大国，目前温室面积居世界之首。但在种植方式上，我国大 部分温室大棚仍采用的是纯人工粗放式管理方式，不仅浪费人力、物力，而且农作物的产量 低、质量差。因此，改变温室大棚低效率的管理经营状况，研制开发用于管理温室大棚的新 技术，实现温室大棚大型化、集约化、智能化、产业化、网络化管理刻不容缓。
[0003] 物联网技术是一门新兴技术，将物联网技术应用到温室大棚中，通过物联网中传 感器节点实现对温室大棚内土壤湿度、温度、光照强度、二氧化碳浓度等进行测量，然后经 过模型分析，自动调控温室环境，控制灌溉和施肥作业，使农作物获得最佳的生长条件。
[0004] 而基于物联网技术的温室大棚管理是一种新的农业管理模式，对我国农业现化建 设具有十分重要的意义。
[0005] 然而现阶段智能温室监控系统存在以下不足之处：一是有线通信在环境潮湿高 温，土壤和空气具有较强的酸碱性，通信电缆容易出现故障，降低系统的可靠性；二是温室 大棚的面积较大，需要布置较多的传感器节点采集信息，需要铺设纵横交错的线路，这样维 护起来有一定难度，同时灵活性较差，功能扩展也受到限制，三是检测系统应用较多，缺少 智能控制部分。四是现有的自动配置方式的缺点较多，如有线网络配置方式、USB或串口配 置方式的硬件成本较大。蓝牙配置方式的缺点是速度慢、配置过程复杂。WPS配置方式需要 提供具有支持WPS的路由器，并且这种配置方式受环境的干扰较大。五是现有的智能控制 系统的对于多传感器数据的处理不够精确，导致数据误差较大。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型是为了克服现有技术存在的不足之处，提出一种基于物联网技术的温 室大棚智能控制系统，以期能实现状态实时监测、云端数据存储、用户实时查询的数据流 程，以及远程/本地人为控制、智能定时控制和状态联动控制的多种设备控制策略，从而提 高温室智能控制系统的集约化、智能化和网络化。
[0007] 本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：
[0008] 本实用新型一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统，是应用于包含局域网 路由器、远程服务器的温室大棚网络环境中，其特点是，所述智能控制系统包括智能控制器 单元、1个无线传感器监测单元、包含控制与监控app单元的手机终端和云端服务器端；所 述云端服务器端搭载在所述远程服务器上；
[0009] 所述智能控制器单元包括单片机模块、WIFI模块、Zigbee模块、GSM模块和插座机 构以及继电器；
[0010] 智能控制器单元通过所述GSM模块与控制与监控app单元使所述WIFI模块自动 配置并接入所述的网络环境中，从而与所述云端服务器建立网络连接；
[0011] 第k个无线传感器监测单元包括由第k个传感器Zigbee模块和第k个MCU构成 的第k个传感器主控模块以及第k个外设传感器组；所述第k个外设传感器组设置在所述 温室大棚环境中，并通过自身的Zigbee节点向所述第k个传感器主控模块的第k个传感器 Zigbee模块传输所采集的第k组环境数据；1 <k< 1 ;
[0012] 所述传感器主控模块的MCU通过所述传感器Zigbee模块将所述第k组环境数据 发送给所述智能控制器单元；
[0013] 所述智能控制器单元通过所述Zigbee模块获取所述第k组环境数据并发送给所 述单片机模块用于存储和处理；
[0014] 所述单片机模块通过所述WIFI模块将所述第k组环境数据发送给所述云端服务 器用于存储，和/或发送给所述手机终端；
[0015] 所述云端服务器用于实时接收所述智能控制器发来的1组环境数据并进行保存 作为历史数据；
[0016] 所述手机终端的控制与监控app单元接收所述第k组环境数据及其他k_l组环境 数据并进行数据融合处理，获得融合后的环境数据；
[0017] 所述控制与监控app单元能直接发送控制命令给所述单片机模块或发送给所述 云端服务器并通过所述云端服务器转发所述控制命令给所述单片机模块；
[0018] 所述单片机模块通过其10 口获得所述继电器触点的反馈信号，从而获得所述继 电器的开关状态，并根据所接收到的控制命令，改变所述继电器触点的高低电平来控制所 述继电器的开关状态，从而实现对所述16/24位插座机构以及连接在所述16/24位插座机 构上的外部农业设备的供电；
[0019] 所述单片机模块通过所述WIFI模块将所述继电器的开关状态发送给所述云端服 务器用于存储，和/或发送给所述手机终端；
[0020] 所述控制与监控app单元能利用GPRS网络访问所述云端服务器来查询所述融合 后的环境数据和/或所述智能控制器的继电器开关状态，或是通过所述局域网路由器查看 所述融合后的环境数据和/或所述智能控制器的继电器开关状态；
[0021] 所述控制与监控app单元根据所述融合后的环境数据和所设定的阈值来控制外 部农业设备的启闭；所述控制与监控app单元还能设定定时命令并发送给所述单片机模块 用于定时控制外部农业设备的启闭。
[0022] 本实用新型所述的基于物联网技术的温室大棚智能控制系统的特点也在于，
[0023] 在所述传感器主控模块上还设置有光照传感器，所述光照传感器用于获取光照强 度并提供给所述MCU;所述MCU通过所述传感器Zigbee模块将所述光照强度发送给所述智 能控制器单元的单片机模块用于控制所述外部农业设备。
[0024] 在所述智能控制器单元上内嵌机械定时器，用于对所述插座结构进行定时控制， 还设置有三档选择开关用于手动选择所述智能控制器单元的工作模式。
[0025] 与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
[0026] 1、本实用新型通过物联网和云计算技术，将无土栽培温室大棚、用户、云端服务器 三者有机结合起来，实现了状态推送、云端存储历史有效数据、用户实时查询、传感器数据 融合的数据流程，以及远程/本地人为控制、智能定时控制和状态联动控制的多种设备控 制策略，从而提高了温室智能控制系统的集约化、智能化和网络化；进而推进农业信息服务 技术发展，重点开发信息采集、精准作业和管理信息。
[0027] 2、与有线网络配置方式、USB或串口配置方式相比，本实用新型采用自动配置方 式具有硬件成本小，整个配置过程简单的优点，与蓝牙自动配置方式相比，本实用新型采用 自动配置方式具有配置简单、速度快的优点，且不需要增加蓝牙模块，减少了硬件成本；与 WPS自动配置方式相比，本实用新型不支持WPS的路由器，因此受环境干扰小，提高了配置 成功率；从而使得本实用新型不需要额外增加硬件，配置简单，成功率高，体验效果好，兼容 性强，不挑路由器，开发简单，一次能配置多个设备。
[0028] 3、本实用新型对采用的多传感器数据融合处理技术把分布在不同位置的多个同 类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合，采用计算机技术对其进行分析，消除 多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，降低其不确实性，获得被测对象的一 致性解释与描述，使系统获得更充分的信息，从而具有容错性、互补性、实时性、经济性。
[0029] 4、本实用新型的手机终端的控制与监控app单元与智能控制器以及云端服务器 三者配合的工作方式可全自动监控植物种植的环境，并按照用户要求设定环境参数自动控 制所连接的农业设备开关，从而对温室环境做出调整，使温室的环境保持适合植物生长的 最佳状态。用户可在全球任何一个有网络的地方，通过Internet网络或者3G网络查看控 制植物种植环境。真正实现无人监管，远程监控，智能工作的功能，使温室管理人员的工作 量大幅降低，同时降低了人力需求，大大降低了温室种植的成本。
【附图说明】
[0030] 图1为本实用新型系统整体结构示意图；
[0031] 图2为本实用新型智能控制器单元结构示意图；
[0032] 图3为本实用新型无线传感器监测单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 本实施例中，如图1所示，一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统适用于 在种植业温室上应用，是应用于包含局域网路由器、远程服务器的温室大棚网络环境中， 其特征是，智能控制系统包括智能控制器单元、1个无线传感器监测单元、包含控制与监控 app单元的手机终端和云端服务器端；云端服务器端搭载在远程服务器上；
[0034] 如图2所示，智能控制器单元包括单片机模块、WIFI模块、Zigbee模块、GSM模块 和插座机构以及继电器；
[0035] 智能控制器的单片机模块包括MCU、继电器驱动电路、LED指示电路，RTC电路，智 能控制器单元的每个继电器并联一个LED，指示其通断。
[0036] 智能控制器单元通过GSM模块与控制与监控app单元使WIFI模块自动配置并接 入的网络环境中，从而与云端服务器建立网络连接；
[0037] 如图3所示，第k个无线传感器监测单元包括由第k个传感器Zigbee模块和第k 个MCU构成的第k个传感器主控模块以及第k个外设传感器组；第k个外设传感器组设置 在温室大棚环境中，并通过自身的Zigbee节点向第k个传感器主控模块的第k个传感器 Zigbee模块传输所采集的第k组环境数据；1<k<1 ;无线传感器监测单元可以扩展不同 种类的外设传感器，包括二氧化碳传感器、温湿度传感器、光照度传感器、土壤酸碱度传感 器，这些传感器都位于温室内。在传感器主控模块上还设置有光照传感器，光照传感器用于 获取光照强度并提供给MCU ;MCU通过传感器Zigbee模块将光照强度发送给智能控制器单 元的单片机模块用于控制外部农业设备。
[0038] 传感器主控模块的MCU通过传感器Zigbee模块将第k组环境数据发送给智能控 制器单元；
[0039] 智能控制器单元通过Zigbee模块获取第k组环境数据并发送给单片机模块用于 存储和处理；
[0040] 单片机模块通过WIFI模块将第k组环境数据发送给云端服务器用于存储，和/或 发送给手机终端；
[0041] 云端服务器用于实时接收智能控制器发来的1组环境数据并进行保存作为历史 数据；
[0042] 手机终端的控制与监控app单元接收第k组环境数据及其他k-1组环境数据并进 行数据融合处理，获得融合后的环境数据；
[0043] 控制与监控app单元能直接发送控制命令给单片机模块或发送给云端服务器并 通过云端服务器转发控制命令给单片