一种物联网蔬菜大棚智能安防网关和控制方法技术

本发明专利技术属于农业开发技术领域，公开了一种物联网蔬菜大棚智能安防网关和控制方法，包括蔬菜大棚网关、客户端、环境传感系统和安防系统；客户端通过信号与蔬菜大棚网关连接；蔬菜大棚网关通过信号分别与环境传感系统和安防系统连接；客户端用于显示控制菜单和蔬菜大棚用电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；环境传感系统用于感知蔬菜大棚用电设备状态，并对异常现象进行报警；安防系统用于近程控制和远程控制，对蔬菜大棚用电设备异常现象进行保护。本发明专利技术以蔬菜大棚网关为中心认证和加密机制保障数据数据安全和用户安全，通过移动客户端实现点对点的数据传输而不需要任何设置，达到数字系统的远程控制和监控功能。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网蔬菜大棚智能安防网关和控制方法
本专利技术属于农业开发
，尤其涉及一种物联网蔬菜大棚智能安防网关和控制方法。
技术介绍
蔬菜大棚已经在我国农村进行广泛推广与应用。在通过蔬菜大棚进行蔬菜种植过程中，大棚内部环境对于蔬菜的生长产生了非常重要的影响。不符合要求的环境容易滋生害虫，抑制蔬菜正常生长，使总体产量下降，严重的还会造成蔬菜绝收，严重影响种植者收入。为保证大棚中蔬菜能够获得较高的产量，大棚中温度和温度的检测是极其重要的。在植物的生长过程中，温度和温度是影响植物生长的关键因素，研究表明，植物在各个生长阶段所需的温度和温度是不一样的，合理的控制和调节植物生长的各个阶段的温度和温度，对于增加大棚蔬菜的产量和质量是非常重要的，大棚温度的检测，通常可采用温度计或温度显示仪，这种检测方式不仅效率低下，且测量误差较大，不适用于大规模的蔬菜大棚的种植。我国是农业大国，但是一个相对落后的农业大国：种植方法设备简单，管理技术品种落后等等。在人们种植蔬菜赚钱的同时人们专利技术了设施农业，当前最简单的就是蔬菜大棚。80年以前，玻璃温室大棚就已经出现，用途一般是用来搞科研、育种，并且绝大部分集中在科研院所。80年以后，人们的思想摆脱极左束缚，农村的生产力得到极大解放，社会生活空前繁荣。可是蔬菜生产依旧波澜不惊，发展缓慢，主要问题还是社会的流动人口少，农业人口自给自足的现象没有根本改变。死水微澜，这个阶段设施农业有了一定的发展，有一些科技意识强的农民已经慢慢的搞起了地膜覆盖、小拱棚、塑料大棚生产，只是效益不高，发展不快。进入90年代，随着改革开放的进一步深入、农村劳动力转移，大量的农业人口流向城市，农业人口的劳动力不断升值，农村人口也改变了吃菜靠田间地头自给自足的方式。城市化进程加快，原来城市周边的菜田变成了高楼大厦，社会逐渐进入到专业分工的时代。进入新世纪，绿色无公害、有机食品的意识深入人心。生产绿色有机蔬菜，保障消费者身体健康成为广大菜农的共识。品牌意识，精品意识，优质优价的意识，成为广大菜农改进生产设施，改进生产技术，由此而来的就是产品更优质，回报更丰厚。最近几年，国家积极引导，菜农的科技水平不断高，我国的蔬菜生产正在逐步走向世界。通过对生产技术的严格要求，农药化肥的严格控制，我国的蔬菜产品质量已经与国际标准同步，正在向世界蔬菜强国大步迈进。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术的大棚蔬菜系统存在以下缺点：(1)太过依赖人力，自动化程度不高，工作效率太低；(2)不够智能化，不能及时分析大棚内的环境因素变化，不能积极主动的去调整环境因素，从而大棚蔬菜不能在最佳的环境中生长；(3)不够信息化，没有完整的中心数据库，不能实现对各类大棚蔬菜的不同生长阶段高效全面的监控和管理；(4)传统大棚蔬菜控制系统在配置方面都需要投入极大的工作量及成本，且安全性差，智能化差，不能适应现代化发展的需要。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种物联网蔬菜大棚智能安防网关和控制方法。本专利技术是这样实现的，一种物联网蔬菜大棚智能安防网关，所述物联网蔬菜大棚智能安防网关包括蔬菜大棚网关、客户端、环境传感系统和安防系统；所述客户端通过信号与蔬菜大棚网关连接；所述蔬菜大棚网关通过信号分别与环境传感系统和安防系统连接；所述蔬菜大棚网关用于网关的控制管理和用于与外部设备通信连接；所述客户端用于显示控制菜单和蔬菜大棚用电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述的环境传感系统用于感知蔬菜大棚用电设备状态，并对异常现象进行报警；所述安防系统用于近程控制和远程控制，对蔬菜大棚用电设备异常现象进行保护；所述的蔬菜大棚网关包括控制层和接口层；控制层，用于网关的控制管理，并控制连接应用层，该控制层包括：用于与用户进行信息交互的交互单元，所述交互单元与主控单元相连；用于计量蔬菜大棚用电量的计量单元，所述计量单元与主控单元、220V输入电路相连；用于蔬菜大棚用电负荷控制的限电执行单元，所述的限电执行单元分别与主控单元、蔬菜大棚电输入电路相连；用于为各个模块供电的电源单元，所述电源单元分别与主控单元、交互单元、计量单元、无线路由通信单元、PLC通信单元及限电执行单元相连；接口层，用于与外部设备通信连接；接口层与控制层之间还设有媒体交换层；应用层中设有应用程序兼容接口；接口层中含有通信协议翻译层和协议适配组件；该接口层包括：用于宽带网络接入、蔬菜大棚室内无线网络信号覆盖及与其它通讯终端的通信的无线路由通信单元，所述无线路由通信单元与主控单元相连；用于蔬菜大棚室内电力线载波通信的PLC通信单元，所述PLC通信单元分别与主控单元、220V电力线相连；所述的环境传感系统包括若干个传感器、处理器、通信模块和输出控制设备，所述的传感器包括电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器和煤气报警传感器；所述的电流传感器安装在蔬菜大棚的各用电设备上，所述的温度传感器和湿度传感器安装在蔬菜大棚室内，各传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连，所述的处理器的控制信号输出端与输出控制设备的控制信号输入端相连，输出控制设备包括开关、空调和加湿器，所述的开关、空调和加湿器分别对个用电设备的开关、温度和湿度进行控制；处理器的通信信号端通过通信模块与对应不同蔬菜大棚网关的信号输入端相连，各网关通过网络与管理中心服务器连接，所述的管理中心服务器输出各住户的联网信息；所述的输出控制设备包括密码分析器、信息存储器，所述的密码分析器设置在输出控制设备的内部上端，所述的信息存储器连接在密码分析器的一侧；所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器均安装在蔬菜大棚室内，所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连；所述传感器的量测模型如下：传感器为A,YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为传感器A对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为传感器A在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；传感器A向处理器器进行配准的具体过程如下：其中：为传感器A的本地直角坐标系下目标的真实位置在tBk时刻的时间配准值；为系统误差造成的误差项；为随机噪声，假定tk-1、tk、tk+1时刻的噪声互不相关的零均值白噪声，则为均值为零，协方差矩阵为RA＝a2RA(k-1)+b2RA(k)+c2RA(k+1)的白噪声，而a、b、c、分别为且a+b+c＝1；所述的安防系统包括服务器、控制系统、报警系统、检测系统、GSM发射模块、执行系统；所述的控制系统包括近程控制端和远程控制端，所述的报警系统连接进程控制端，报警系统还经过服务器通过GSM发射模块连接远程控制端，该远程控制端与客户端连接；所述的检测系统连接近程控制端，检测系统还经过服务器连接远程控制端，执行系统连接近程控制端，还经过服务器连接远程控制端，所述的检测系统包括烟火检测模块、门禁探头传感模块、窗禁探头传感模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物联网蔬菜大棚智能安防网关，其特征在于，所述物联网蔬菜大棚智能安防网关包括蔬菜大棚网关、客户端、环境传感系统和安防系统；所述客户端通过信号与蔬菜大棚网关连接；所述蔬菜大棚网关通过信号分别与环境传感系统和安防系统连接；所述蔬菜大棚网关用于网关的控制管理和用于与外部设备通信连接；所述客户端用于显示控制菜单和蔬菜大棚用电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述的环境传感系统用于感知蔬菜大棚用电设备状态，并对异常现象进行报警；所述安防系统用于近程控制和远程控制，对蔬菜大棚用电设备异常现象进行保护；所述的蔬菜大棚网关包括控制层和接口层；控制层，用于网关的控制管理，并控制连接应用层，该控制层包括：用于与用户进行信息交互的交互单元，所述交互单元与主控单元相连；用于计量蔬菜大棚用电量的计量单元，所述计量单元与主控单元、220V输入电路相连；用于蔬菜大棚用电负荷控制的限电执行单元，所述的限电执行单元分别与主控单元、蔬菜大棚电输入电路相连；用于为各个模块供电的电源单元，所述电源单元分别与主控单元、交互单元、计量单元、无线路由通信单元、PLC通信单元及限电执行单元相连；接口层，用于与外部设备通信连接；接口层与控制层之间还设有媒体交换层；应用层中设有应用程序兼容接口；接口层中含有通信协议翻译层和协议适配组件；该接口层包括：用于宽带网络接入、蔬菜大棚室内无线网络信号覆盖及与其它通讯终端的通信的无线路由通信单元，所述无线路由通信单元与主控单元相连；用于蔬菜大棚室内电力线载波通信的PLC通信单元，所述PLC通信单元分别与主控单元、220V电力线相连；所述的环境传感系统包括若干个传感器、处理器、通信模块和输出控制设备，所述的传感器包括电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器和煤气报警传感器；所述的电流传感器安装在蔬菜大棚的各用电设备上，所述的温度传感器和湿度传感器安装在蔬菜大棚室内，各传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连，所述的处理器的控制信号输出端与输出控制设备的控制信号输入端相连，输出控制设备包括开关、空调和加湿器，所述的开关、空调和加湿器分别对个用电设备的开关、温度和湿度进行控制；处理器的通信信号端通过通信模块与对应不同蔬菜大棚网关的信号输入端相连，各网关通过网络与管理中心服务器连接，所述的管理中心服务器输出各住户的联网信息；所述的输出控制设备包括密码分析器、信息存储器，所述的密码分析器设置在输出控制设备的内部上端，所述的信息存储器连接在密码分析器的一侧；所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器均安装在蔬菜大棚室内，所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连；所述传感器的量测模型如下：传感器为A,Y...

【技术特征摘要】
1.一种物联网蔬菜大棚智能安防网关，其特征在于，所述物联网蔬菜大棚智能安防网关包括蔬菜大棚网关、客户端、环境传感系统和安防系统；所述客户端通过信号与蔬菜大棚网关连接；所述蔬菜大棚网关通过信号分别与环境传感系统和安防系统连接；所述蔬菜大棚网关用于网关的控制管理和用于与外部设备通信连接；所述客户端用于显示控制菜单和蔬菜大棚用电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述的环境传感系统用于感知蔬菜大棚用电设备状态，并对异常现象进行报警；所述安防系统用于近程控制和远程控制，对蔬菜大棚用电设备异常现象进行保护；所述的蔬菜大棚网关包括控制层和接口层；控制层，用于网关的控制管理，并控制连接应用层，该控制层包括：用于与用户进行信息交互的交互单元，所述交互单元与主控单元相连；用于计量蔬菜大棚用电量的计量单元，所述计量单元与主控单元、220V输入电路相连；用于蔬菜大棚用电负荷控制的限电执行单元，所述的限电执行单元分别与主控单元、蔬菜大棚电输入电路相连；用于为各个模块供电的电源单元，所述电源单元分别与主控单元、交互单元、计量单元、无线路由通信单元、PLC通信单元及限电执行单元相连；接口层，用于与外部设备通信连接；接口层与控制层之间还设有媒体交换层；应用层中设有应用程序兼容接口；接口层中含有通信协议翻译层和协议适配组件；该接口层包括：用于宽带网络接入、蔬菜大棚室内无线网络信号覆盖及与其它通讯终端的通信的无线路由通信单元，所述无线路由通信单元与主控单元相连；用于蔬菜大棚室内电力线载波通信的PLC通信单元，所述PLC通信单元分别与主控单元、220V电力线相连；所述的环境传感系统包括若干个传感器、处理器、通信模块和输出控制设备，所述的传感器包括电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器和煤气报警传感器；所述的电流传感器安装在蔬菜大棚的各用电设备上，所述的温度传感器和湿度传感器安装在蔬菜大棚室内，各传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连，所述的处理器的控制信号输出端与输出控制设备的控制信号输入端相连，输出控制设备包括开关、空调和加湿器，所述的开关、空调和加湿器分别对个用电设备的开关、温度和湿度进行控制；处理器的通信信号端通过通信模块与对应不同蔬菜大棚网关的信号输入端相连，各网关通过网络与管理中心服务器连接，所述的管理中心服务器输出各住户的联网信息；所述的输出控制设备包括密码分析器、信息存储器，所述的密码分析器设置在输出控制设备的内部上端，所述的信息存储器连接在密码分析器的一侧；所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器均安装在蔬菜大棚室内，所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连；所述传感器的量测模型如下：传感器为A,YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为传感器A对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为传感器A在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；传感器A向处理器器进行配准的具体过程如下：其中：为传感器A的本地直角坐标系下目标的真实位置在tBk时刻的时间配准值；为系统误差造成的误差项；为随机噪声，假定tk-1、tk、tk+1时刻的噪声互不相关的零均值白噪声，则为均值为零，协方差矩阵为RA＝a2RA(k-1)+b2RA(k)+c2RA(k+1)的白噪声，而a、b、c、分别为且a+b+c＝1；所述的安防系统包括服务器、控制系统、报警系统、检测系统、GSM发射模块、执行系统；所述的控制系统包括近程控制端和远程控制端，所述的报警系统连接进程控制端，报警系统还经过服务器通过GSM发射模块连接远程控制端，该远程控制端与客户端连接；所述的检测系统连接近程控制端，检测系统还经过服务器连接远程控制端，执行系统连接近程控制端，还经过服务器连接远程控制端，所述的检测系统包括烟火检测模块、门禁探头传感模块、窗禁探头传感模块、摄像头，所述的执行系统包括火灾执行系统和门窗自动开闭系统；所述物联网蔬菜大棚智能安防网关还包括智能用电系统；所述智能用电系统与物联网蔬菜大棚网关信号连接；所述智能用电系统包括安装在客户端中的中央控制单元，以及安装在蔬菜大棚用电设备中的电器控制端；所述中央控制单元用于将控制信息通过无线通信网络发送给所述电器控制端，所述电器控制端用于根据所述控制信息设置运行参数以控制所述蔬菜大棚用电设备；所述控制信息包括对所述蔬菜大棚用电设备的运行参数和功能的设定信息；所述中央控制单元利用含有M个阵元的阵列天线接收来自多个蔬菜大棚用电设备的跳频信号，对每一路接收信号进行采样，得到采样后的M路离散时域混合信号(k＝1,2,....)m＝1,2,…,M；对M路离散时域混合信号进行重叠加窗短时傅里叶变换，得到M个混合信号的时频域矩阵p＝0,1,…,P-1,q＝0,1,…,Nfft-1，其中P表示总的窗数，Nfft表示FFT变换长度；(p，q)表示时频索引...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，徐鹏民，吕光杰，曲丽君，黄国富，宫丽宁，盖凌云，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37