多用途多元异类信息智能监测控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多用途多元异类信息智能监测控制系统，包括终端监控节点控制器、中继监控站和上位机三部分，其中终端监控节点控制器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳浓度传感器、调控设备、无线通讯模块、报警设备、显示屏幕、功能按键；中继监控站包括无线通讯模块、GPRS模块、显示屏幕和功能按键；上位机主要指用户远程监控现场用的计算机。多节点部署的终端监控节点控制器将传感器采集的多种环境信息通过无线通讯模块传输到中继监控站，中继监控站将各节点信息通过GPRS模块上传至网络服务器并在监控网站实时显示，并将管理员在监控网站下达的指令或网络服务器的指令传输至各节点以实现对环境的精准监控。

【技术实现步骤摘要】
多用途多元异类信息智能监测控制系统
本技术属于物联网领域，具体涉及一种多用途多元异类信息智能监测控制系统。
技术介绍
随着科技的不断进步，人类社会生活生产中充斥着大量的环境变量信息，很多变量对我们的生产生活有着非常重要的意义，所以对这些变量进行精准监测和控制显得尤为重要，而传统手段对信息的采集处理存在效率低、成本高等不足，物联网技术的不断普及，使环境变量监测控制变得更为可靠方便。在农业方面，“十三五”重点发展我国精准农业，而多参数多点远程信息监测控制是发展精准农业非常重要的一部分，正是由于物联网技术的应用，农业管理才能由传统的无差异性的粗犷性统一管理过渡为注重个体及其各环境变量的精准管理，这使农业管理方面发生巨大的改革，使在节约生产力成本的同时大大提高了资源利用率、农作物收成，也更有利于开展更为精准的农业研究。
技术实现思路
为提供一种实时、精准、稳定的多参数多点分布的环境变量监测控制方案，解决传统环境监控劳动力大、成本高、效果不理想的问题，本技术提供了一种多用途多元异类信息智能监测控制系统，可直接或稍微改进后用于多种需要环境监控的场合，如灾害预警、智能防盗、机器人环境信息采集等多元异类信息监控领域。在精准农业管理方面应用价值较为突出，可简单开发为温室大棚多参数多点检测系统、智能灌溉系统、智能温度管理系统、智能通风控制系统以及智能遮阳控制系统等。本技术实现所采用的技术方案是：在硬件上由三大部分构成，包括：终端监控节点控制器、中继监控站、上位机。在环境变量监控现场按需部署数量和位置合适的终端监控节点控制器，终端监控节点控制器外设有用于环境变量监测的多种传感器，包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光照度传感器或加装其他传感器，用于MESH无线自组网的无线通讯模块，用于报警的声光报警模块，用于信息显示的OLED显示模块和用于信息输入的按键模块，可扩展的设备驱动模块。设备驱动模块的预留接口可作为如浇水电磁阀、遮阳设备、通风设备等设备的开关命令输出接口，用于对目标环境变量进行调控。终端监控节点控制器可在完全无人干预的情况下自动根据环境需求对调控设备下达环境变量调控指令。终端监控节点控制器的显示屏幕可实时显示该节点环境变量参数和设备状态值等，按键为管理员提供了人为干预设备工作的方法。终端监控节点控制器的声光报警装置在该节点环境变量参数值处于危险值域时进行报警。终端监控节点控制器的MESH自组网模块可将该监控点的各环境变量参数值以及各调控设备的开关状态值上传到中继监控站，并接收来自中继监控站的各种指令。中继监控站主要包括：用于MESH自组网的无线通信模块、GPRS模块、用于信息显示的OLED显示模块和用于信息输入的按键模块。中继监控站将现场各个节点的环境信息进行处理并通过GPRS模块上传到网络服务器，同时接收来自远程的用户指令。管理员可以通过电脑和智能手机访问管理网站实时监看各目标节点环境变量参数值并根据需要下达调控命令，另外也支持管理员通过特定手机号的手机短信对中继监控站下达指令并对现场进行监控。更进一步地，终端监控节点控制器和中继监控站均内置蜂鸣报警器用于系统故障报警。更进一步地，所述终端监控节点控制器和中继监控站的控制器芯片型号均为STM32F103ZET6。更进一步地，根据现场实地情况所需，土壤温湿度传感器和光照度传感器分别布置在土壤100mm深处和光照条件理想处，其均通过RS485总线和控制器通讯。更进一步地，土壤温湿度传感器采用封装良好实用性强的sonbest公司的SM3002B型号产品，光照度传感器采用的型号是济南仁硕电子生产的RS-GZ-V05-2，空气温湿度传感器采用的是sonbest公司的SLHT5系列产品，二氧化碳传感器采用的是MH-Z19型号产品。更进一步地，声光报警装置采用的是中厦BJ-3型号产品。跟进一步地，各终端监控节点控制器和中继监控站无线MESH自组网的无线通讯模块选用的是捷讯·易联公司基于433MHz免费频段开发的YL-600N模块，相比于流行的ZigBee通讯具有组网简单可靠、通讯距离远、节点容量大等特点，对该技术的实用性具有深远的意义。更进一步地，中继监控站和服务器进行GPRS通讯采用的是SIM900A模块，理论上只要能接打电话的地方均有效，在野外、山区等环境中仍能工作。更进一步地，终端监控节点控制器采用的显示设备是0.96寸的OLED屏幕SSD1306。更进一步地，终端监控节点控制器的外设驱动电路基于ULN2003开发，其实现原理是控制器通过对ULN2003A下达开关指令实现对相关继电器的开关控制，进而实现对各种外设开关的控制。更进一步地，由于终端监控节点控制器传感器和控制器所需工作电压不同，在每个监控节点处采用了MK204多电压输出模块对其供电，该模块需要12V直流电压供电。本技术的有益效果是，对于不同规模的不同应用场合，其终端监控节点布置的位置、数量、组网方式以及节点之间或节点和中继监控站之间的距离不同，借助每个终端监控节点控制器配置的上述传感器和对应的环境变量调控装置，可以精准地实现对每个节点环境变量的监测和控制。基于免费频段433MHz的YL600N无线通讯模块建立的自组网用于各节点和中继监控站或节点之间的通讯，进行节点环境信息和控制指令的传输，相比于当前市场上一些相关方案普遍采用的ZigBee模块具有通讯距离远、稳定可靠、穿透性强、节点容量大、组网简单等优点，更适用于节点分散性大、数量多、建筑环境复杂等的一些环境，具有更好的适应性。基于SIM900A的通讯模块用于中继监控站和网络服务器的互联网通讯，进行环境信息和管理员远程命令的传输，在能接收到中国移动、中国联通或中国电信通讯信号的地方均能保持互联网通讯功能，简单可靠，更适合环境偏远、联网不便的恶劣环境。基于上述稳定可靠实时准确的信息通讯方案，可根据需求对管理员网站开发出较多不同的功能，包括各个节点各个环境变量的实时参数值查看或特定时间段的参数值曲线和报告文档生成、对一个特定节点或所有节点下达针对特定环境变量的调控指令，这对农业科学研究也具有积极地推动作用。对于某些具有多个监控对象的特殊应用场合，每种对象需要将环境变量参数调控稳定在不同的数值范围内，该技术描述的智能系统包括智能调控和人工调控两种工作模式，在智能调控模式下，依托STM32F103ZET6控制器强大的处理能力，根据监控对象特点不同可以进行不同的智能调控方案，例如：在温室大棚种植中，存在每个大棚中种植多种不同作物的情况，对其管理就比较麻烦，借助数据库中对不同作物不同阶段不同时间下所需最佳环境变量描述，上述控制器利用特定算法可以针对具体对象计算出具体的调控解决方案，使不同作物都能稳定在各自最佳生长环境中。附图说明图1为本技术硬件系统结构框图。图2为本技术终端监控节点控制器部分电路原理图。图3为本技术中继监控站部分电路原理图。图4为本技术终端监控节点控制器在智能模式下功能流程图。图5为本技术中继监控站功能流程图。具体实施方式下面结合本技术实施例附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整描述。显然，所描述的实施例仅是本技术部分实施，而不是全部实施。本技术硬件部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
多用途多元异类信息智能监测控制系统，其特征在于，包括终端监控节点控制器、中继监控站和上位机三部分，其中终端监控节点控制器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳浓度传感器、调控设备、无线通讯模块、报警设备、显示屏幕、功能按键；中继监控站包括无线通讯模块、GPRS模块、显示屏幕和功能按键；上位机主要指用户远程监控现场用的计算机。

【技术特征摘要】
1.多用途多元异类信息智能监测控制系统，其特征在于，包括终端监控节点控制器、中继监控站和上位机三部分，其中终端监控节点控制器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳浓度传感器、调控设备、无线通讯模块、报警设备、显示屏幕、功能按键；中继监控站包括无线通讯模块、GPRS模块、显示屏幕和功能按键；上位机主要...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘荣敏，袁杰，米汤，张亚烁，孟月，董永昌，宋成，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：新疆,65