一种多功能温室种植智能监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多功能温室种植智能监控系统，包括用于实时检测温室中环境参数的传感器系统，用于实现控制系统、传感器系统和执行设备系统之间数据通讯的无线网络传输系统，用于对所述环境参数进行分析处理的控制系统，用于执行所述控制系统发出的控制指令的执行设备系统。本实用新型专利技术还可以通过上位机实现远程的监控和数据处理功能，保证温室环境处于最佳状态。本实用新型专利技术具有远程访问与控制功能，使整个温室的环境监测系统一体化、自动化，从而实现了对温室种植过程的智能控制。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子信息
，具体地说，特别涉及到一种多功能温室种植智能监控系统。
技术介绍
我国的农业种植正在从粗放模式向现代化、智能化模式转变，其中，温室种植中的环境参数调节成为现代化温室种植中最为关键的一环。在以往的温室环境监控中通常采用手工检测和记录，环境监控的随机性大，不能根据环境的变化做出及时、有效的反应，容易对大事故漏报、错报，从而造成农作物大面积死亡或病害发生。随着自动化技术的发展，温室参数的自动监控技术得到了发展和应用，其中，RS485和CAN总线方式与下位机相连实现监控的系统较常见，但存在布线麻烦、成本高、维护量大的缺点。随着无线通信技术的发展，无线监控方式也越来越多地应用于种植环境监控中，可利用Zigbee、GPRS等无线方式实现数据采集，通常采用PC作为监控终端，但是由于其成本高、监控方式单一，不宜在农户中推广。农业领域逐步引入物联网技术实现智能化远程监控和服务，该技术在现代农业中将发挥重要作用。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种多功能温室种植智能监控系统，以解决现有技术中存在的问题。本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种多功能温室种植智能监控系统，包括一用于实时检测温室中环境参数的传感器系统；一用于实现控制系统、传感器系统和执行设备系统之间数据通讯的的无线网络传输系统；一用于对所述环境参数进行分析处理的控制系统；一用于执行所述控制系统发出的控制指令的执行设备系统；以及一用于存储、记录、显示上述设备运行状况的远程客户端。进一步的，所述传感器系统通过通讯电路与控制系统通讯连接，其包括空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏传感器、有害气体传感器、人体红外传感器。进一步的，所述无线网络传输系包括Zigbee和GPRS模块；Zigbee模块用于实现传感器系统与控制系统的数据通讯，GPRS模块用于实现控制系统与远程客户端通讯。进一步的，所述控制系统通过继电器模块连接控制执行设备系统。进一步的，所述执行设备系统包括蜂鸣器、抽水泵、通风机和卷帘。进一步的，所述远程客户端包括用于数据存储、记录、显示的数据库系统。进一步的，所述传感器系统、无线网络传输系统、控制系统和执行设备系统具有可更换的电源组件。一种多功能温室种植智能监控方法，包括如下步骤：1)安装于温室中的传感器系统实时检测温室中的各项环境参数，并将获取到的环境参数通过Zigbee模块发送至控制系统；2)实时控制系统接收到上述环境参数后，对环境参数进行分析和处理，并将控制指令反馈至执行设备系统的继电器，打开或关闭对应的设备；3)上述各项环境参数和处理过程中的数据，发送并存储于远程客户端的数据库系统内，以供调用。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：将物联网技术应用于温室种植环境自动监控中，采用服务器模式，通过传感器系统实时监测温室环境状况，可有效解决农户不便监控、成本高的问题，实现随时随地的种植监控；同时根据种植数据库指导进行温室种植环境自动化控制，实现智能化温室种植。附图说明图1为本技术中实施方式的系统结构示意图。图2为传感器系统及执行设备系统结构示意图。图3为控制系统结构示意图。图4为上位机程序设计图。图5为上位机结构功能图。图6为电源电路设计图。图7为系统试验测试结果图。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。本技术主要研究的是一种多功能温室种植智能监控系统。如图1-图7所示，系统主要包括传感器系统、执行设备系统、无线网络通讯系统、控制系统、上位机等远程监控终端五个模块。传感器系统检测温室种植环境中各项参数信息；通过无线网络通讯系统对检测到的数据进行传输；控制系统(协调器)分析处理显示相应数据，并调节执行设备系统内各设备的开关，从而对温室种植环境中各项因素进行控制；上位机监控终端包含上位机监控界面及温室种植数据库，可存储系统各项数据，并调用相应数据库内容实现对系统的实时智能监控。本技术中，设有空气温湿度传感器DHT11、土壤湿度传感器、光敏传感器、有害气体传感器、人体红外传感器检测终端，通过简单硬件电路与无线传输模块Zigbee连接，检测精确度高，可靠性好。本技术中，设有通风机、抽水泵、卷帘、蜂鸣器等环境执行设备，与继电器模块连接，控制系统通过分析处理传感器系统检测的数据，控制相应执行设备的启停工作。本技术中，各传感器节点均采用无线方式，省去布线麻烦的工作，各传感器终端可任意放置。本技术中，控制中心采用增强型单片机CC2530作为核心处理器，通过接收传感器系统对温室种植过程中的环境参数检测数据，对数据进行分析处理，通过LCD12864液晶屏显示环境参数，并将控制指令传送给执行设备终端，实现调节温室种植环境的效果。另外，控制系统通过GPRS无线传输技术将检测数据传送到远程监控终端。本技术中，控制系统的控制算法基于农作物种植数据库的指导通过自主设计的闭环PID的控制算法对执行设备终端进行控制，同时加入模糊控制算法，以实现智能监控系统的精确性和稳定性。本技术中，执行设备系统采用上位机远程控制与自动调节相结合的方法，自动调节是通过设定不同农作物最佳种植环境参数值，根据检测到的数据自动调节到最优种植状态，能够实现对土壤湿度、光照强度、氧气二氧化碳浓度等种植条件的控制，实现系统的智能化。同时可在上位机等远程监控终端观察并调节相应执行设备的启停工作。本技术中，所述的无限传输部分采用GPRS和Zigbee模块。通过Zigbee模块实现传感器系统与控制系统的近距离数据传输，通过GPRS模块实现控制系统与远程监控终端远距离数据通讯。本技术中，所述的系统包括基于LABVIEW软件的上位机系统，可以存储、发布监测数据，并建立数据库，包括多种农作物的种植条件和方法。本技术中，所述的系统包括供电模块，即可通过电池组供电，又可通过5v电源适配器供电。本技术的系统各部分描述如下。(1)传感器系统及执行设备系统：本系统通过选择基于Zigbee无线传感技术在农作物温室种植环境下布置大量的检测节点和继电器控制节点，分别完成对空气温湿度、土壤湿度、光照强度、有害污染气体、外来人员入侵等温室种植环境参数的采集和对抽水泵、卷帘、通风机、报警器等执行设备的控制。在本系统中，该部分结构示意图如图2所示。传感器系统采用CC2530芯片作为Zigbee技术的片上解决方案，建立农作物温室种植监测现场的无线传感网络。本系统在传感器选型方面，考虑到传感器的性能在本技术中起着很大的作用，它直接影响到了所采集数据的精准度，实用度和完善度，因此空气温湿度、土壤湿度、光照强度、有害污染气体、外来人员入侵检测选择采用带有Zigbee无线传输功能的传感器模块。空气温湿度采用DHT11数字式温湿度传感器，该传感器的突出特点是：可靠性高，稳定性强，响应快、价格便宜。主要由一个感湿原件和一个NTC测温原件组成。测量范围：湿度20-90％RH，温度0～50℃。测量精度：湿度+-5％RH温度+-2℃。分辨率:湿度1％RH，温度1℃。土壤湿度检测采用土壤湿度传感器，主要根据土壤中存在许多矿物质离子，然而这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能温室种植智能监控系统，其特征在于：包括一用于实时检测温室中环境参数的传感器系统；一用于实现控制系统、传感器系统和执行设备系统之间数据通讯的的无线网络传输系统；一用于对所述环境参数进行分析处理的控制系统；一用于执行所述控制系统发出的控制指令的执行设备系统；以及一用于存储、记录、显示上述设备运行状况的远程客户端；所述传感器系统通过通讯电路与控制系统通讯连接，其包括空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏传感器、有害气体传感器、人体红外传感器；所述无线网络传输系包括Zigbee和GPRS模块；Zigbee模块用于实现传感器系统与控制系统的数据通讯，GPRS模块用于实现控制系统与远程客户端通讯；所述控制系统通过继电器模块连接控制执行设备系统。

【技术特征摘要】
1.一种多功能温室种植智能监控系统，其特征在于：包括一用于实时检测温室中环境参数的传感器系统；一用于实现控制系统、传感器系统和执行设备系统之间数据通讯的的无线网络传输系统；一用于对所述环境参数进行分析处理的控制系统；一用于执行所述控制系统发出的控制指令的执行设备系统；以及一用于存储、记录、显示上述设备运行状况的远程客户端；所述传感器系统通过通讯电路与控制系统通讯连接，其包括空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏传感器、有害气体传感器、人体红外传感器；所述无线网络传输系包括Zigbee和GPRS模块；Zigbe...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓东，于志明，张坤，刘雨青，曹守启，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：新型
国别省市：上海;31