一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及温室环境监测领域，公开了一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统。本发明通过下述方案予以实现，所述采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统，包含多参数理化指标监测仪，无线网络路由器，多参数环境监测控制器和环境监测服务器，其特征在于，所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统使用了2.4GHz，无线传感器网络，GPRS，3G与TCP/IP网络通信技术；所述多参数理化指标监测仪内置多路信号采集开关，传感器通过连接线向信号采集开关传输多种环境监测参数。本发明解决了现有温室环境监测系统对单一网络通信技术的依赖，在降低系统建设成本的同时，提高了系统的灵活性。
【专利说明】一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及温室环境监测领域，尤其是涉及一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统。
【背景技术】
[0002]温室环境监测系统是对温室生产环境的重要理化指标进行监测的计算机系统，其作用是利用系统所采集的温室环境理化指标数据，指导用户进行正确的栽培管理，为实现及时调整栽培措施与保障温室作物的高产增收，提供及时准确的科学依据。温室环境监测系统可广泛应用于温室大棚、园艺、粮食仓储、畜牧业等领域。
[0003]目前，温室环境监测系统主要采用以下两种技术方案:
(1)基于无线传感器网络技术的温室环境监测系统。在基于无线传感器网络技术的温室环境监测系统中，温室内的理化指标监测设备将采集到的温室理化指标数据，通过棚室周围的无线传感器网络设备进行数据传输，达到温室环境实时监测的目的。这种方式依赖于棚室周围的无线传感器网络，需要在棚室周围部署额外的无线传感器网络设备，对于小规模种植户增加了系统建设成本，并且无线传感器网络采用2.4GHz通信频段，有效传输距离在1000米以内，无法满足用户异地环境监测的需要；
(2)基于GPRS技术的温室环境监测系统。在基于GPRS技术的温室环境监测系统中，温室内的理化指标监测设备将采集到的温室理化指标数据，通过GPRS网络发送到环境监测服务器。这种方式不需要增加额外的网络设备，可以实现异地环境监测，但是系统需要一台或者多台具有互联网固定IP的服务器，增加了系统的运维难度，无法实现温室环境监测系统的大规模普及使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服以上技术的不足，为温室环境监测提供一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统。
[0005]本发明采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统，通过下述技术方案予以实现:系统包含多参数理化指标监测仪，无线网络路由器，多参数环境监测控制器和环境监测服务器。其特征在于，所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统使用了 2.4GHz，无线传感器网络，GPRS，3G与TCP/IP网络通信技术；所述多参数理化指标监测仪内置多路信号采集开关，传感器通过连接线向信号采集开关传输多种环境监测参数。
[0006]本发明所述多参数理化指标监测仪，无线网络路由器与多参数环境监测控制器之间采用2.4GHz网络通信技术，I台多参数环境监测控制器与I台或I台以上无线网络路由器可形成无线传感器网络。本发明所涉及的无线传感器网络基于IEEE 802.15.4协议，采用2.4GHz无线通信频段，支持树型，星型和Mesh网状三种网络拓扑结构。由多参数环境监测控制器与无线网络路由器形成的无线网络通信节点，具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统，相比于有线网络，无线传感器网络技术提高了系统运行的可靠性，降低了系统的维护成本。
[0007]本发明所述多参数环境监测控制器与环境监测服务器之间采用GPRS，TCP/IP与3G网络通信技术。多参数理化指标监测仪所采集到的温室环境理化指标数据，通过无线传感器网络或者2.4GHz无线通信频段发送到多参数环境监测控制器中，多参数环境监测控制器通过GPRS，TCP/IP与3G网络通信技术将理化指标数据发送到环境监测服务器。多参数环境监测控制器通过一路串口总线与IP Modem通信模块连接，由IP Modem实现3G与GPRS网络通信功能，使系统可同时工作在2.4GHz, GPRS, TCP/IP与3G通信网络，加强了产品实施和使用的灵活性。
[0008]本发明所述多参数理化指标监测仪内置I路或I路以上信号采集开关，每路信号采集开关通过一根连接线与传感器连接，根据连接的传感器类型的不同，多参数理化指标监测仪可同时采集环境温度，环境湿度，土壤温度，土壤湿度与光照强度等多种温室环境理化指标数据。多参数理化指标监测仪通过其内置的2.4GHz或IP Modem通信模块，将多种温室环境理化指标数据进行转发。
[0009]本发明的有益效果是:提供了一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统，系统将多种网络通信技术与传统环境监测技术相结合运用于温室环境监测领域，在实现了多参数理化指标的实时采集与监测的同时，提高了系统实施方案的灵活性与可靠性，为实现温室环境监测提供及时准确的科学依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明系统结构图。
[0011]图2是本发明多参数理化指标监测仪的结构原理框图。
[0012]图3是本发明无线网络路由器的结构原理框图。
[0013]图4是本发明多参数环境监测控制器的结构原理框图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0015]如图1所示，本发明为传感器通过连接线向多参数理化指标监测仪发送温室环境理化指标数据，多参数理化指标监测仪通过2.4GHz, GPRS或者3G通信网络发送数据；温室环境理化指标数据经由无线传感器网络或者2.4GHz通信网络发送到多参数环境监测控制器，无线网络路由器与多参数环境监测控制器之间通过无线传感器网络进行双向的数据交互。多参数环境监测控制器通过互联网将数据发送给指定IP地址的网络上，环境监测服务器(本实施例采用安装了环境监测软件的计算机)连接网络并接收数据。
[0016]如图2所示，图2为多参数理化指标监测仪的结构原理框图。图中，连接线(I)与多路信号采集开关(2)相连接，微型处理芯片MSP430 (6)通过切换多路信号采集开关进行理化指标数据采集，采集到的理化指标数据经转换后存储在E2PROM数据存储器(3)中。根据当前网络配置的不同，微型处理芯片MSP430 (6)可以选择与连接器(7)连接的2.4GHz射频模块(5)，或者与RS232串口(8)连接的IP Modem模块(9)发送数据；MAX809复位电路
(4)用于控制多参数理化指标监测仪的启动；直流电(10)与电源管理模块(11)负责向各个部件提供电能。
[0017]如图3所示，图3为无线网络路由器的结构原理框图。图中，2.4GHz射频模块(I)与连接器(2)相连接，将接收到的无线网络数字信号通过I路SPI总线传输给微型处理芯片MSP430 (5)，微型处理芯片将理化指标数据存储在E2PROM数据存储器(3)中；MAX809复位电路(4)用于控制据采集无线终端的启动；直流电(6)与电源管理模块(7)负责向各个部件提供电能。
[0018]如图4所示，图4为多参数环境监测控制器的结构原理框图。在本发明中多参数环境监测控制器是网络控制与数据汇聚的主要设备，在本实施例中，采用MSP430(6)芯片作为嵌入式核心处理芯片，并且设计了丰富的外围数字接口，其中，以太网接口(3)与IP Modem通信模块(I)将理化指标数据通过TCP/IP，GPRS或3G网络技术发送给指定IP地址的网络上，2.4GHz射频模块(8)负责与其他2.4GHz网络设备进行无线双向数字通信；系统为数据存储提供了数据存储器(4)以及SD卡接口(9);不仅如此，系统还提供了用于输入/输出的USB接口(5)，RS232(2)接口和LCD显示屏(7)。直流电(10)与电源管理模块(11)负责向各个部件提供电能。
[0019]上面所述的实施例仅是对本发明优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统，包含有多参数理化指标监测仪，无线网络路由器，多参数环境监测控制器和环境监测服务器，其特征在于，所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监测系统使用了 2.4GHz，无线传感器网络，GPRS，3G与TCP/IP网络通信技术；所述多参数理化指标监测仪内置多路信号采集开关，传感器通过连接线向信号采集开关传输多种环境监测参数。
2.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数理化指标监测仪与无线网络路由器之间采用2.4GHz无线网络通信技术。
3.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数理化指标监测仪与多参数环境监测控制器之间采用2.4GHz无线网络通信技术。
4.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述无线网络路由器与多参数环境监测控制器之间采用2.4GHz无线网络通信技术，I台多参数环境监测控制器与I台或I台以上无线网络路由器可形成无线传感器网络。
5.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数环境监测控制器与环境监测服务器之间采用GPRS，TCP/IP与3G网络通信技术。
6.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数理化指标监测仪通过I路SPI总线与2.4GHz射频模块连接，多参数理化指标监测仪通过控制2.4GHz射频模块实现2.4GHz网络通信功能。
7.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数理化指标监测仪通过一路串口总线与IP Modem通信模块连接，由IP Modem实现3G与GPRS网络通信功能。
8.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述无线网络路由器通过I路SPI总线与2.4GHz射频模块连接，无线网络路由器控制2.4GHz射频模块实现2.4GHz网络通信功能。
9.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数环境监测控制器通过I路SPI总线与2.4GHz射频模块连接，多参数环境监测控制器通过控制2.4GHz射频模块实现2.4GHz网络通信功能。
10.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数环境监测控制器通过一路串口总线与IP Modem通信模块连接，由IPModem实现3G与GPRS网络通信功能。
11.根据权利要求1所述的采用多种网络通信技术的多参数温室环境监控系统，其特征是，所述多参数理化指标监测仪内置I路或I路以上信号采集开关，每路信号采集开关通过一根连接线与传感器连接。
【文档编号】G08C17/00GK104282126SQ201310291058
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】不公告发明人 申请人:高圣鑫, 魏燕, 高蔚