一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器的制造方法
【专利摘要】本发明属于物联网智能监控领域，具体为一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，仪器主要包括信息处理模块、传感数据采集模块和环境控制模块三部分。本仪器通过各种传感器对猪舍内环境参数进行采集，包括温湿度、氨气、土壤湿度、光照、二氧化碳等，将采集来的信息传输到信息处理模块处理后，一方面在液晶屏上显示环境信息并上传到远程服务中心，另一方面形成控制信息传递到环境控制模块，环境控制模块可根据传送来的控制信息做出相应的控制，包括调节风机速度、打开或关闭喷水器、调节照明灯亮度、启动空气电净化器等，使猪舍始终保持在最适宜生猪生长的环境条件下，为用户提供完整的猪舍环境监控服务。
【专利说明】一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器
(—)【技术领域】
[0001]本发明属于物联网智能监控领域，具体地说是一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器。
(二)【背景技术】
[0002]目前大部分养猪场对猪舍环境的监测仍采用人工的方式，少部分采用电子监测仪器，而当前这方面的电子仪器最多只能对三个环境变量进行监控，无法实现多种环境变量的融合及多种设备的控制，且大多无法实现环境信息的自动记录和上传。而随着物联网技术的发展，养殖业也将迎来一场信息化的变革，将物联网技术的融合化、嵌入化、可信化以及智能化引入到猪舍环境监测中，可以解决多环境变量的融合问题、多种设备的控制问题以及环境信息的自动记录上传问题，使对猪舍环境的监控变得智能而高效。
(三)
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，该仪器集多种物联网技术于一体，在生猪整个养殖过程中采用人工智能化手段，对猪仔生长全过程进行有效监控，保证生猪安全，使猪舍始终保持在最适宜生猪生长的环境条件下，为用户提供完整的猪舍环境监控服务。
[0004]本发明提供的一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，包括信息处理模块、传感数据采集模块和环境控制模块三个部分，其中，传感数据采集模块是由多个传感器组成，包括光照传感器、土壤湿度传感器、氨气传感器、温度传感器、二氧化碳传感器和环境湿度传感器，用于采集环境数据，将数据打包传送给信息处理模块；信息处理模块通过嵌入在单片机中的程序，实现对环境参数的实时处理、上传及显示，并将处理后形成的控制信息传递给环境控制模块；环境控制模块是由多个设备组成的控制系统(包括通风系统、供水系统、灯光系统、空气电净化系统等)，根据控制信息来控制相应设备(风机、喷水器、照明灯、空气电净化器等)，最终达到调节环境参数的目的。
[0005]本发明中，光照传感器、土壤湿度传感器、氨气传感器、温度传感器、二氧化碳传感器和环境湿度传感器的预值可以通过两种方式设置，一种是通过仪器上的按键设置，另一种是通过485远程通信方式设置，当仪器接收到设置参数时，单片机会将设置参数存储到Flash存储单元中，即使掉电或重启仍然不会丢失。
[0006]本发明还可以设置各个传感器的上下限值，当环境参数超过上限值或低于下限值时，仪器会发出报警声并将信息通过485通信传递到远程服务中心，同时仪器会自动开启控制系统进行调节，使环境参数尽快回到设置的范围内。
[0007]本发明还包括电源电路、液晶显示电路、继电器控制电路、485通信电路。其中电源电路采用220V供电，通过变压器及滤波整流稳压电路输出5V电压给单片机、液晶显示器、继电器等器件供电；液晶显示电路采用L12864液晶显示屏，可以清晰完整的显示信息；继电器电路采用5V继电器，可以和系统电压吻合，无需另外设计专门供电电路；485通信电路采用MAX485芯片设计，在波特率为9600时，最大传输距离可以达到2000米，可有效解决从猪舍到远程服务中心的通信问题。
[0008]本发明中，仪器的运行是按照嵌入在单片机内的软件系统来完成的，该软件系统主要包括:初始化各个模块、设置环境参数、启动传感数据采集模块并采集数据、信息处理模块、环境控制模块等。具体流程见图9所示。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的系统硬件结构图
[0010]图2是本发明的单片机最小系统
[0011]图3是本发明的电源及液晶显示电路
[0012]图4是本发明的按键控制电路
[0013]图5是本发明的系统复位及报警电路
[0014]图6是本发明的485通信接口电路
[0015]图7是本发明的传感器接口电路
[0016]图8是本发明的控制接口电路
[0017]图9是本发明的软件系统流程图
(五)【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0019]1.仪器详细运行流程
[0020]如附图9所示，本发明是基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，该仪器的主要架构由信息处理模块12 (主控芯片:Atmegal28L微处理器)、传感数据采集模块4和环境控制模块14三部分组成。信息处理模块12通过嵌入的程序实现对环境参数的实时处理。传感数据采集模块主要包括温度传感器5(DS18B20)、湿度传感器6(AM2311)、氨气传感器7 (MQ137)、光照传感器8 (BH1750)、土壤湿度传感器9 (SHTll)、二氧化碳传感器10 (MG811)。环境控制模块14主要包括通风控制电路15、供水控制电路16、照明控制电路17、空气净化电控制电路18。仪器具体的运作方式如下:首先是启动仪器1，然后对信息处理模块12、传感数据采集模块4和环境控制模块14进行初始化设置2，接着设定环境参数3，预设最适宜生猪生长的参数传递到信息处理模块12，同时启动传感数据采集模块4，开始通过温度传感器5 (DS18B20)、湿度传感器6 (AM2311)、氨气传感器7 (MQ137)、光照传感器8 (BH1750)、土壤湿度传感器9 (SHTll)、二氧化碳传感器IO(MGSll)采集猪舍实际的环境数据，六种传感器将采集到的数据打包，采用RS232通信方式传送到信息处理模块12，传感数据采集模块4每间隔一定时间对环境参数进行采集以确保猪舍始终保持最适宜生猪生长的环境。信息处理模块12处理实际采集到的数据，数据包括:包括温度、湿度、光照、氨气浓度、土壤湿度、二氧化碳浓度等，将实际环境数据与预设的参数比对之后，一方面通过在前端液晶屏上显示相关信息并自动上传到远程服务中心，另一方面形成控制信息，通过并口通信方式13传递给环境控制模块14 ;环境控制模块14接收到控制信息之后，利用通风控制电路15、供水控制电路16、照明控制电路17和空气电净化控制电路18分别控制相应设备(风机、喷水器、照明灯、空气电净化器)；通风控制电路15可调快风机速度19和调慢风机速度20，供水控制电路16可打开喷水器21和关闭喷水器22，照明控制电路17可调亮照明灯23和调暗照明灯24，空气电净化控制电路18可启动空气电净化器25和关闭空气电净化器26。环境控制模块14通过控制相关设备调节环境条件后，将形成反馈信息并传递给信息处理模块12，信息处理模块根据反馈信息做出进一步的调节动作，通过并口通信方式13传递给环境控制模块14，重复上述调节过程，以确保环境条件始终保持在预先设置的参数条件下。
[0021]2.仪器线路连接说明
[0022]图2是本发明的单片机(ATmegal28L)最小系统，其引脚用于与系统其它模块通信并控制设备的启动；图3中的电源电路将220V交流电通过变压器(Tl)降到15V，15V的交流电依次经过整流电路(DZ1-DZ4)、7805稳压管后形成稳定的5V系统电压并通过VCC接口输出，从而为系统其它模块提供电源支撑，图中的液晶显示电路采用L12864液晶屏，使用并口方式控制，用了单片机的整个PB 口和PE 口的5、6、7引脚；图4为按键控制电路，其中Kl为功能选择键通过PG3引脚控制，K2为参数设置位选择键通过PG4引脚控制，K3为加I功能键通过PDO引脚控制，K4为减I功能键通过PDl引脚控制；图5是本发明的系统复位及报警电路，其中RST接口连接单片机复位引脚，用于系统的复位，PAO接口为报警电路的控制引脚，当PAO为低电平时报警电路报警否则不报警；图6是本发明的485通信接口电路，使用了单片机的H)2、PD3和TO4引脚，其中PD2和PD3为单片机的第二功能串口，Η)4用于控制485通信电路处于接收状态还是发送状态；图7是本发明的传感器接口电路，其中JCGl接口连接温度传感器，JCG2接口连接湿度传感器，JCG3接口连接光照传感器，JCG4接口连接二氧化碳传感器，JCG5接口连接氨气传感器，JCG6接口连接土壤湿度传感器，六个传感器融合后通过CG6接口与单片机连接；图8是本发明的控制接口电路，其中KZl接口用于控制风机，ΚΖ2接口用于控制喷水器，ΚΖ3接口用于控制照明灯，ΚΖ4接口用于控制空气电净化器。
[0023]3.仪器性能指标
[0024](I)传感器性能指标:
[0025]温度测量范围:_55°C-+125°C
[0026]温度测量精度:±0.0625 0C
[0027]湿度测量范围:_55°C-+125°C
[0028]湿度测量精度:±0.0625 0C
[0029]光照测量范围:
[0030]光照测量精度:
[0031]氨气测量范围:
[0032]土壤湿度测量范围:
[0033]二氧化碳测量范围:
[0034](2)主要技术参数:
[0035]电压:AC220V 频率:50/60HZ 功率:5*2.5W 工作电流:5Α
[0036]4.仪器指令编码说明
[0037]采集环境信息指令:
[0038]发送:{R01SEN}
[0039]传回:{FS01#T00000#H00000#L00000#C00000#N00000#K00000#}[0040]如:{FS01#T+30.1#H053.7#L00875#C00357#N00013#K00753#}
[0041]其中T+30.1表示温度为30.1摄氏度；Η053.7表示湿度为53.1%；L00875表示光照为875LX ;C00357表示二氧化碳浓度为375PPM ;N00013表示氨气浓度为13PPM ;K00753表示土壤湿度为75.3%。
[0042]控制开关状态指令:
[0043](1)发送:{R01K1N} 传回:{FA01K1N} 功能:打开设备I
[0044](2)发送:{R01K1F} 传回:{FA01K1F} 功能:关闭设备I
[0045](3)发送:{R01K2N} 传回:{FA01K2N} 功能:打开设备2
[0046](4)发送:{R01K2F} 传回:{FA01K2F} 功能:关闭设备2
[0047](5)发送:{R01K3N} 传回:{FA01K3N} 功能:打开设备3
[0048](6)发送:{R01K3F} 传回:{FA01K3F} 功能:关闭设备3
[0049](7)发送:{R01K4N} 传回:{FA01K4N} 功能:打开设备4
[0050](8)发送:{R01K4F} 传回:{FA01K4F} 功能:关闭设备 4。
【权利要求】
1.一种基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，可以实时监控猪舍环境，以及对环境信息进行分析，其特征在于包含以下模块:信息处理模块、传感数据采集模块和环境控制模块。其中，传感数据采集模块，是由多个传感器组成，包括光照传感器、土壤湿度传感器、氨气传感器、温度传感器、二氧化碳传感器和环境湿度传感器，用于采集环境数据，将数据打包传送给信息处理模块；信息处理模块通过嵌入在单片机中的程序，实现对环境参数的实时处理、上传及显示，并将处理后形成的控制信息传递给环境控制模块；环境控制模块是由多个设备组成的控制系统(包括通风系统、供水系统、灯光系统、空气电净化系统等)，根据控制信息来控制相应设备(风机、喷水器、照明灯、空气电净化器等)，最终达到调节环境参数的目的。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，其特征在于:应用多传感器融合技术对环境参数(包括光照、土壤湿度、温度、湿度、二氧化碳、氨气等)进行采集，实现了猪舍环境监控的多样化，并可以根据需要添加新的传感器。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，其特征在于:用户不仅可以通过按键设置光照、土壤湿度、温度、湿度、二氧化碳、氨气等的预值，还可以通过485通信在远程设置预值。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，其特征在于:信息处理模块是本仪器的核心，可以实时的处理环境信息并通过485通信上传到远程服务中心，完成环境信息的记录，而无需人工记录。
5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的猪舍环境监控仪器，其特征在于:系统各个模块的电压采用统一的5V系统电压，该电压由15V变压器通过整流稳压后得到，可以为系统提供稳定的电源信号。
【文档编号】G05B19/418GK103901830SQ201210585954
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】曹杰, 毛波, 赵慕阶, 徐宝才, 李景军, 王赟 申请人:南京财经大学, 江苏雨润肉类产业集团有限公司