一种温室大棚远程监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种温室大棚远程监控系统及方法，系统包括信息获取终端、Zigbee‑3G嵌入式网关系统、监控终端；所述信息获取终端通过Zigbee网络与Zigbee‑3G嵌入式网关系统连接，实现温室大棚各项数据的获取并通过Zigbee网络上传到Zigbee‑3G嵌入式网关系统；所述Zigbee‑3G嵌入式网关系统通过Internet/3G无线网络与监控终端连接，实现对接收的数据进行处理并通过Internet/3G无线网络上传给监控终端，并将监控终端的控制指令下发给信息获取终端；所述监控终端实时接收、显示、监控和管理农业大棚信息。本发明专利技术以Zigbee无线传感网络为基础，组建温室大棚内部通信网络，以3G作为网关技术接入互联网，通过大棚内部Zigbee无线传感网络与外部3G网络相结合的方式，实现了对温室大棚进行远程查询和控制管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能农业
，涉及一种温室大棚远程监控系统及方法。
技术介绍
农业大棚是农作物精细化耕种的主要方式之一，已经作为现代农业设施上为农作物提供最佳生长环境的基础场所。随着温室大棚的规模不断扩大，对大棚的自动化程度要求日渐提高。然而，目前温室的灌溉、检测和控制等主要靠人工来进行，效率低下，而且还浪费各种资源；另一方面，由于温室大棚的所在地大多比较偏僻，对研究人员对大棚现场数据的采集和分析以及农业人员提供技术指导带来的不便。相关技术当中，提出了一种基于ZigBee无线传感网络的农业环境监测系统。有线传输方式需要布置专用电缆，布线麻烦安装维护成本高，可移动性差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种温室大棚远程监控系统及方法，基于Zigbee传感网络、3G网络、互联网等技术，实现对大棚里各项参数的检测和控制，并对农作物的生长状况进行远程监视。能够远程监控温室大棚里影响农作物生长的关键信息，如温湿度、CO2浓度、光照强度等。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种温室大棚远程监控系统，包括信息获取终端、Zigbee-3G嵌入式网关系统、监控终端；所述信息获取终端通过Zigbee网络与Zigbee-3G嵌入式网关系统连接，实现温室大棚各项数据的获取并通过Zigbee网络上传到Zigbee-3G嵌入式网关系统；所述Zigbee-3G嵌入式网关系统通过Internet/3G无线网络与监控终端连接，实现对接收的数据进行处理并通过Internet/3G无线网络上传给监控终端，并将监控终端的控制指令下发给信息获取终端；所述监控终端实时接收、显示、监控和管理农业大棚信息。所述信息获取终端包括传感器系统和安防系统，所述传感器系统包括CO2浓度传感器、光强传感器、温湿度传感器，通过Zigbee网络与Zigbee-3G嵌入式网关系统建立连接；所述安防系统由USB摄像头和红外栅栏组成，安防系统与Zigbee-3G嵌入式网关系统连接。所述Zigbee网络由Zigbee协调器节点和若干个Zigbee子节点组成，所述传感器系统中的各个传感器与Zigbee子节点连接，将检测的数据传给Zigbee子节点，Zigbee子节点将数据汇聚到Zigbee协调器，再传送到Zigbee-3G嵌入式网关系统。所述Zigbee-3G嵌入式网关系统包括3G无线网卡、主控芯片、电源模块、键盘模块、报警模块、显示模块，所述主控芯片与Zigbee协调器节点以及安防系统连接，所述3G无线网卡、键盘模块、报警模块、显示模块分别与主控芯片连接，所述电源模块输出端与Zigbee-3G嵌入式网关系统的电源输入端连接，所述3G无线网卡通过Internet/3G无线网络连接监控终端。所述Zigbee-3G嵌入式网关系统的主控芯片采用S3C2440处理器，用于完成对外围设备接口的信号采集和处理工作。本系统通过USB摄像头的应用，结合Zigbee网络和传感器系统对温室大棚环境数据的采集，利用Zigbee和3G技术建立起监控终端和温室大棚内Zigbee子节点以及安防系统之间的通信，实现用户不仅能够对温室大棚进行远程查询和控制管理，还可通过安防系统了解到温室大棚内的状况，从而防止有人对大棚内农作物进行偷盗和破坏。一种温室大棚远程监控方法，包括信息获取终端与Zigbee-3G嵌入式网关系统之间的交互通信以及Zigbee-3G嵌入式网关系统与监控终端之间的交互通信，具体实现步骤包括：a.所述信息获取终端与Zigbee-3G嵌入式网关系统之间的交互通信步骤如下：步骤1，建立Zigbee网络：设置农业大棚内Zigbee协调器节点和多个Zigbee子节点；步骤2，检测是否有查询请求：Zigbee协调器节点判断是否有来自Zigbee-3G嵌入式网关系统的查询请求指令，若没有，则执行步骤3；若有，则执行步骤6；步骤3，判断是否有下传指令：判断是否有Zigbee-3G嵌入式网关系统下发的控制指令，若有，则执行步骤4；若没有，则执行步骤2；步骤4，采集数据并发送：Zigbee子节点每隔一段时间采集传感器系统各个传感器检测的数据并发送给Zigbee协调器节点；步骤5，Zigbee协调器节点将数据上传至Zigbee-3G嵌入式网关系统，而后执行步骤2；步骤6，查询网络子节点：Zigbee协调器节点根据预定的第一查询命令结构向一个或多个Zigbee子节点发送查询请求；步骤7，发送数据：Zigbee子节点收到来自Zigbee协调器节点的查询请求后，将实时采集到的环境检测数据按照预定的第一上传数据结构发送给Zigbee协调器节点，其中第一上传数据结构包括：开始符、设备ID、数据类型、环境检测数据、结束符，所述环境检测数据包括以下至少一种：温度、湿度、CO2浓度、光照强度；步骤8，返回应答指令：Zigbee协调器节点收到正确数据后，按照预定的第一应答数据结构向相应的Zigbee子节点返回第一应答指令，第一应答数据结构包括：开始符、设备ID、数据类型；步骤9，对于当前Zigbee子节点，如果在预定的时间内未收到所述Zigbee协调器节点返回的第一应答指令，则重新向所述Zigbee协调器节点发送所述环境检测数据，直至在预定的时间内接收到所述Zigbee协调器节点返回的第一应答指令；b.所述Zigbee-3G嵌入式网关系统与监控终端之间的交互通信步骤如下：步骤1，系统初始化：Zigbee-3G嵌入式网关系统通电后，利用AT命令对3G无线网卡进行拨号上网；步骤2，连接上位机：拨号成功后，自动获取一个外网的IP地址和端口号，然后根据监控终端服务器的IP地址和端口号，与服务器进行握手，建立链路；步骤3，判断是否连接成功：若连接成功，则自动进入用户工作模式，执行步骤4；若连接失败，则执行步骤9；步骤4，Zigbee-3G嵌入式网关系统根据指令要求，执行相应操作：若收到读取数据的指令，则执行步骤5；若收到驱动执行机构工作的指令，则执行步骤6；若收到参数设定的指令，则执行步骤7；若超过预定时间未收到监控终端下传控制指令，则执行步骤8；步骤5，Zigbee-3G嵌入式网关系统每隔一段时间向信息获取终端发送查询请求，并按照预定的第二数据上传结构将信息获取终端上传来的数据发送到监控终端，监控终端经过简单的处理之后显示温室大棚内各项状态信息；步骤6，若收到驱动执行机构工作的指令，Zigbee-3G嵌入式网关系统则根据指令要求驱动相应的执行结构工作；步骤7，重新设定各项参数的范围；步骤8，自动断开与监控终端服务器的连接；步骤9，进入自动工作模式。所述Zigbee-3G嵌入式网关系统的自动工作模式具体为：步骤1，下传控制指令：向信息获取终端下发控制指令，通知其采集数据；步骤2，采集温室环境参数：接收来自信息获取终端的环境检测数据；步骤3，判断是否采集完成，若采集完成，则执行步骤4；若没有，则继续采集；步骤4，数据存储：将接收到的采集数据进行存储；步骤5，参数与设定范围进行比较：将存储的数据与Zigbee-3G嵌入式网关系统中设定的参数范围进行比较；步骤6，参数调控：根据比较的结果进行参数调控。本专利技术的有益效果为：以Zigbee无线传感网络为基础，组建温室大棚内部通信网络，实现了大棚内部温湿度等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室大棚远程监控系统，其特征在于，包括信息获取终端（1）、Zigbee‑3G嵌入式网关系统（2）、监控终端（3）；所述信息获取终端（1）通过Zigbee网络（5）与Zigbee‑3G嵌入式网关系统（2）连接，实现温室大棚各项数据的获取并通过Zigbee网络（5）上传到Zigbee‑3G嵌入式网关系统（2）；所述Zigbee‑3G嵌入式网关系统（2）通过Internet/3G无线网络（4）与监控终端（3）连接，实现对接收的数据进行处理并通过Internet/3G无线网络（4）上传给监控终端（3），并将监控终端（3）的控制指令下发给信息获取终端（1）；所述监控终端（3）实时接收、显示、监控和管理农业大棚信息。

【技术特征摘要】
1.一种温室大棚远程监控系统，其特征在于，包括信息获取终端（1）、Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）、监控终端（3）；所述信息获取终端（1）通过Zigbee网络（5）与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）连接，实现温室大棚各项数据的获取并通过Zigbee网络（5）上传到Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）；所述Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）通过Internet/3G无线网络（4）与监控终端（3）连接，实现对接收的数据进行处理并通过Internet/3G无线网络（4）上传给监控终端（3），并将监控终端（3）的控制指令下发给信息获取终端（1）；所述监控终端（3）实时接收、显示、监控和管理农业大棚信息。2.根据权利要求1所述的温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述信息获取终端（1）包括传感器系统（7）和安防系统（6），所述传感器系统（7）包括CO2浓度传感器（701）、光强传感器（702）、温湿度传感器（703），通过Zigbee网络（5）与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）建立连接；所述安防系统（6）由USB摄像头（601）和红外栅栏（602）组成，安防系统（6）与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）连接。3.根据权利要求1所述的温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述Zigbee网络（5）由Zigbee协调器节点（501）和若干个Zigbee子节点（502）组成，所述传感器系统（7）中的各个传感器与Zigbee子节点（502）连接，将检测的数据传给Zigbee子节点（502），Zigbee子节点（502）将数据汇聚到Zigbee协调器（501），再传送到Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）。4.根据权利要求1所述的温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）包括3G无线网卡（201）、主控芯片（202）、电源模块（203）、键盘模块（204）、报警模块（205）、显示模块（206），所述主控芯片（202）与Zigbee协调器节点（501）以及安防系统（6）连接，所述3G无线网卡（201）、键盘模块（204）、报警模块（205）、显示模块（206）分别与主控芯片（202）连接，所述电源模块（203）输出端与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）的电源输入端连接，所述3G无线网卡（201）通过Internet/3G无线网络（4）连接监控终端（3）。5.根据权利要求4所述的温室大棚远程监控系统，其特征在于：所述Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）的主控芯片（202）采用S3C2440处理器，用于完成对外围设备接口的信号采集和处理工作。6.一种温室大棚远程监控方法，其特征在于：包括信息获取终端（1）与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）之间的交互通信以及Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）与监控终端（3）之间的交互通信，具体实现步骤包括：a.所述信息获取终端（1）与Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）之间的交互通信步骤如下：步骤1，建立Zigbee网络：设置农业大棚内Zigbee协调器节点（501）和多个Zigbee子节点（502）；步骤2，检测是否有查询请求：Zigbee协调器节点（501）判断是否有来自Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）的查询请求指令，若没有，则执行步骤3；若有，则执行步骤6；步骤3，判断是否有下传指令：判断是否有Zigbee-3G嵌入式网关系统（2）下发的控制指令，若有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帮华，汤涛，吴峥，张永怀，曾令亮，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31