一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统，其特征是包括智能控制器单元、无线传感器监测单元、包含控制与监控app单元的手机终端以及云端服务器端；智能控制器单元获取来自无线传感器监测单元的环境数据用于存储和处理，同时发送给云端服务器和/或手机终端；云端服务器实时接收智能控制器发来的环境数据，还用于转发控制与监控app单元或/和智能控制器的控制命令和请求配置命令；控制与监控app单元能查询环境数据以及控制智能控制器单元，从而控制连接在智能控制器单元上的外部农业设备。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网技术的温室大棚智能控制系统
本专利技术涉及物联网
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。
技术介绍
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。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。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。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术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、l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；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；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；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≤l；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；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；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；所述云端服务器用于实时接收所述智能控制器发来的l组环境数据并进行保存作为历史数据；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-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；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；所述单片机模块通过其IO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；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；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；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。本专利技术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，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。所述WIFI模块是按如下步骤自动配置并接入所述网络环境中：步骤1、所述单片机模块通过USART串口向所述GSM模块发送请求配置命令；步骤2、所述GSM模块通过GPRS网络向所述云端服务器转发所述请求配置命令，用于请求获得所述局域网路由器的SSID和密码；步骤3、所述单片机模块并等待云端服务器的应答；步骤4、所述手机终端的控制与监控app单元接收转发自所述云端服务器的请求配置命令后，通过所述局域网向所述云端服务器发送包含有所述局域网的SSID和密码的通知；步骤5、所述云端服务器通过GPRS网络向所述GSM模块转发所述通知；步骤6、所述GSM模块将包含有所述局域网的SSID和密码的通知发送给单片机模块；步骤7、所述单片机模块通过USART串口将所述局域网的SSID和密码写入所述WIFI模块；步骤8、所述WIFI模块根据所述局域网SSID和密码连接所述局域网路由器，从而完成所述智能控制器的自动配置并接入所述网络环境中。所述手机终端的控制与监控app单元是按如下步骤进行数据融合处理：步骤1、利用式(1)获得第k个无线传感器监控单元的第k组环境数据的平局值μk，从而获得l组环境数据的平局值：式(1)中，xk,i表示第k个无线传感器监控单元检测到的第k组环境数据中第i个样本值，N表示第k组环境数据的样本总数，i表示样本序号；1≤i≤N；步骤2、利用式(2)获得第k个无线传感器监控单元的第k组环境数据的方差从而获得l组环境数据的方差：步骤3、基于Bayes统计理论利用式(3)对所述l组环境数据进行数据融合，获得融合后环境数据所述手机终端的控制与监控app单元与所述智能控制器以及所述云端服务器之间是按如下步骤进行通讯：步骤1、所述手机终端的控制与监控app单元在所述局域网网络下检测是否与所述智能控制器单元连通；若连通，则所述手机终端的控制与监控app单元通过所述局域网网络向所述智能控制器单元发送控制命令或接受来自于所述智能控制器的环境数据；若没有连通，则所述手机终端的控制与监控app单元连接所述云端服务器用于和所述智能控制器进行配对；步骤2、所述云端服务器自动检本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征是，所述智能控制系统包括智能控制器单元、l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；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；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；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≤l；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；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；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；所述云端服务器用于实时接收所述智能控制器发来的l组环境数据并进行保存作为历史数据；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‑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；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；所述单片机模块通过其IO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；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；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；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。...

【技术特征摘要】
1.一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，所述智能控制系统包括智能控制器单元、L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；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；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；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的环境中，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≤L；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；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；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；所述云端服务器用于实时接收所述智能控制器单元发来的L组环境数据并进行保存作为历史数据；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-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；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；所述单片机模块通过其IO口获得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；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；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/或所述智能控制器单元的继电器开关状态，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/或所述智能控制器单元的继电器开关状态；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；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；其特征是，所述WIFI模块是按如下步骤自动配置并接入所述网络环境中：步骤1、所述单片机模块通过USART串口向所述GSM模块发送请求配置命令；步骤2、所述GSM模块通过GPRS网络向所述云端服务器转发所述请求配置命令，用于请求获得所述局域网的SSID和密码；步骤3、所述单片机模块并等待云端服务器的应答；步骤4、所述手机终端的控制与监控app单元接收转发自所述云端服务器的请...

【专利技术属性】
技术研发人员：李拥军，杨宗晔，王天祥，
申请(专利权)人：李拥军，王天祥，
类型：发明
国别省市：浙江;33