一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种农业智能监控系统。
【背景技术】
[0002]设施农业是近年来随着农业环境工程技术的突破，迅速发展起来的一种集约化程度很高的农业生产技术。由于设施农业是在人为可控环境保护设施下的农业生产，摆脱了传统农业生产条件下自然气候、季节的制约，以超时令、反季节生产的设施园艺作物为主，不仅使单位面积产量及畜禽个体生产量大幅度增长，而且保证了农牧业产品，尤其是蔬菜、瓜果和肉、蛋、奶的全年均衡供应。设施农业目前已由简易塑料温室、温室发展到具有人工环境控制设施的自动化、机械化程度极高的现代化大型温室和植物工厂。设施农业在具有高附加值、高效益、高科技含量的设施园艺领域发展迅速，其栽培对象主要为蔬菜、花丼和果树。近年来，设施畜牧业、设施水产养殖也在逐渐兴起。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统，能有效的提高温室环境调控能力，实现全自动化管理，以及实现对网络数据流量和状态的监控。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统，包括:温室环境检测单元、温室控制服务器和温室环境执行机构；所述温室环境检测单元包括若干传感器节点，各传感器分别通过相应的从ZigBee模块发送温室检测数据经汇聚节点至温室控制服务器；所述温室控制服务器根据所述温室检测数据发送温室环境调节数据经汇聚节点至温室环境执行机构；所述温室环境执行机构适于接收温室环境调节数据以控制相应执行子机构。
[0005]进一步，为了更好的实现对通信流量、网络状态监控，便于网络安装调试和故障诊断；所述汇聚节点包括:主ZigBee模块，该主ZigBee模块通过串口与一主以太网收发器或主电力线载波通信模块相连；以及所述主ZigBee模块还与显示模块相连。
[0006]进一步，所述各传感器分别为土壤养分检测传感器、土壤水分传感器、C02检测传感器、光传感器和温湿度传感器，以及各传感器分别与相应的从ZigBee模块相连。
[0007]进一步，所述各执行子机构分别为:喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、生物灯装置、开窗装置、地下管道冷热循环装置、湿度控制装置；所述温室环境执行机构包括处理器模块，所述处理器模块通过从以太网收发器或从电力线载波通信模块与所述汇聚节点相连，以接收所述温室环境调节数据；所述处理器模块通过相应的驱动电路与各执行子机构中的控制电路相连。
[0008]进一步，为了充分利用光伏，使温室能够无需外网供电，实现独立供电；温室顶层还覆盖有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过充电控制器与蓄电池相连，该蓄电池的输出端通过一放电保护电路与DC-DC转换电路和DC-AC转换电路相连，其中所述DC-DC转换电路适于接入温室环境检测单元的供电电路，所述DC-AC转换电路适于接入温室环境执行机构的供电电路。
[0009]本实用新型的有益效果是，本实用新型通过温室环境检测单元、温室控制服务器和温室环境执行机构，以实现了自动调控农业大棚内部环境，即自动化管理，降低了成本，并且通过汇聚节点能够有效的实现全自动化管理，以及实现对网络数据流量和状态的监控，提高了无线传输信号的稳定性。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0011]图1示出了本设施农业智能监控系统的原理框图；
[0012]图2示出了本汇聚节点的原理框图；
[0013]图3示出了所述设施农业智能监控系统的光伏供电部分的原理框图；
[0014]图4示出了所述防雷电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0016]图1示出了本设施农业智能监控系统的原理框图。
[0017]如图1所示，本实用新型的一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统，温室环境检测单元、温室控制服务器和温室环境执行机构；所述温室环境检测单元包括若干传感器节点，各传感器分别通过相应的从ZigBee模块发送温室检测数据经汇聚节点至温室控制服务器；所述温室控制服务器根据所述温室检测数据发送温室环境调节数据经汇聚节点至温室环境执行机构；所述温室环境执行机构适于接收温室环境调节数据以控制相应执行子机构。
[0018]图2示出了本汇聚节点的原理框图。
[0019]进一步，如图2所示，所述汇聚节点包括:主ZigBee模块，该主ZigBee模块通过串口与一主以太网收发器或主电力线载波通信模块相连；以及所述主ZigBee模块还与显示模块相连。通过所述汇聚节点起到通信流量、网络状态监控的作用，便于网络安装调试和故障诊断。
[0020]进一步，所述各传感器具体分别为土壤养分检测传感器，例如但不限于土壤离子传感器、生物传感器；土壤水分传感器，例如但不限于AQUA-TEL ；C02检测传感器，例如但不限于TGS4160固态电化学气体传感器；光传感器，例如但不限于采用I3D-LL光照传感器；温湿度传感器例如但不限于采用DS18B20和HD3226，以及各传感器分别与相应的从ZigBee模块相连。
[0021]其中，所述主、从ZigBee模块采用带有射频功能的单片机CC2530 ;所述温室控制服务器的主要作用是根据温室检测数据发出相应的温室环境调节数据，以及本实用新型并未涉及对服务器方法的改进。
[0022]进一步，所述各执行子机构分别为:喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、生物灯装置、开窗装置、地下管道冷热循环装置、湿度控制装置；所述温室环境执行机构包括处理器模块，所述处理器模块通过从以太网收发器或从电力线载波通信模块与所述汇聚节点相连，以接收所述温室环境调节数据；所述处理器模块通过相应的驱动电路与各执行子机构中的控制电路相连，其中所述控制电路具体可以为继电器或者电磁阀，通过驱动电路提高信号的驱动能力，以使其能够驱动继电器或电磁阀工作。具体的，所述喷淋滴灌装置、地下管道冷热循环装置和湿度控制装置可以通过相应电磁阀接通供水管路；通风装置、遮阳装置、生物灯装置和开窗装置可以采用相应继电器控制。
[0023]所述主、从以太网收发器例如但不限于采用DM9161。所述主、从电力线载波通信模块例如但不限于采用PL2102电力线载波通讯芯片。
[0024]通过电力线载波通讯芯片能在不影响数据传输的同时，降低网络布线成本。
[0025]图3示出了所述设施农业智能监控系统的光伏供电部分的原理框图。
[0026]在本实施基础上的一种优选的实施方式，温室顶层还覆盖有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过充电控制器与蓄电池相连，该蓄电池的输出端通过一放电保护电路与DC-DC转换电路和DC-AC转换电路相连，其中所述DC-DC转换电路适于接入温室环境检测单元的供电电路，所述DC-AC转换电路适于接入温室环境执行机构的供电电路。
[0027]进一步，所述设施农业智能监控系统还可以连接一交流电源，且该交流电源输入端与一防雷电路相连，以防止雷击对其造成损坏。
[0028]如图4所示，所述防雷电路包括:快速导通二极管D1、限流电阻R1、第一压敏电阻YM1、第二压敏电阻YM2和放电管Al ;快速导通二极管Dl和限流电阻Rl串联形成第一支路，第一压敏电阻YMl和第二压敏电阻YMl串联形成第二支路，第一支路和第二支路并联后连接于零线N和火线L之间；第一压敏电阻YMl和第二压敏电阻YM2的连接点通过放电管Al接地GND。所述防雷电路通过连接于零线和火线之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入，雷电迅速通过第一压敏电阻YMl和第二压敏电阻YM2间的连接点导通放电管放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，以保护设施农业智能监控系统。
[0029]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统，其特征包括:温室环境检测单元、温室控制服务器和温室环境执行机构； 所述温室环境检测单元包括若干传感器节点，各传感器分别通过相应的从ZigBee模块发送温室检测数据经汇聚节点至温室控制服务器； 所述温室控制服务器根据所述温室检测数据发送温室环境调节数据经汇聚节点至温室环境执行机构； 所述温室环境执行机构适于接收温室环境调节数据以控制相应执行子机构。
2.根据权利要求1所述的设施农业智能监控系统，其特征在于，所述汇聚节点包括:主ZigBee模块，该主ZigBee模块通过串口与一主以太网收发器或主电力线载波通信模块相连；以及所述主ZigBee模块还与显示模块相连。
3.根据权利要求2所述的设施农业智能监控系统，其特征在于，所述各传感器分别为土壤养分检测传感器、土壤水分传感器、C02检测传感器、光传感器和温湿度传感器，以及各传感器分别与相应的从ZigBee模块相连。
4.根据权利要求3所述的设施农业智能监控系统，其特征在于， 所述各执行子机构分别为:喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、生物灯装置、开窗装置、地下管道冷热循环装置、湿度控制装置； 所述温室环境执行机构包括处理器模块，所述处理器模块通过从以太网收发器或从电力线载波通信模块与所述汇聚节点相连，以接收所述温室环境调节数据； 所述处理器模块通过相应的驱动电路与各执行子机构中的控制电路相连。
5.根据权利要求4所述的设施农业智能监控系统，其特征在于，温室顶层还覆盖有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过充电控制器与蓄电池相连，该蓄电池的输出端通过一放电保护电路与DC-DC转换电路和DC-AC转换电路相连，其中 所述DC-DC转换电路适于接入温室环境检测单元的供电电路， 所述DC-AC转换电路适于接入温室环境执行机构的供电电路。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于无线传感网络的设施农业智能监控系统，本设施农业智能监控系统包括：温室环境检测单元、温室控制服务器和温室环境执行机构；所述温室环境检测单元包括若干传感器节点，各传感器分别通过相应的从ZigBee模块发送温室检测数据经汇聚节点至温室控制服务器；所述温室控制服务器根据所述温室检测数据发送温室环境调节数据经汇聚节点至温室环境执行机构；所述温室环境执行机构适于接收温室环境调节数据以控制相应执行子机构。
【IPC分类】G05D27-02
【公开号】CN204423210
【申请号】CN201520131825
【发明人】何成平
【申请人】常州轻工职业技术学院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月6日