一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，其特征在于，包括一用户端、一web服务器、一嵌入式物联网网关、若干环境参数传感器、若干执行器件、一数据库和一供电设备；各环境参数传感器分别设置在农业大棚室内，用于将采集的农业大棚室内的环境参数数据通过总线控制局域网或无线局域网发送到嵌入式物联网网关，嵌入式物联网网关将接收到的环境参数数据通过互联网或其他卫星网络发送到Web服务器，Web服务器对接收的数据进行处理，并发送控制指令到嵌入式物联网网关，嵌入式物联网网关将控制指令通过无线局域网或总线控制局域网发送到农业大棚室内的执行器件进行动作，供电设备用于给所有用电器件进行供电。

An indoor environment monitoring system for agricultural greenhouse based on Embedded Internet of things gateway

The invention relates to an indoor environment monitoring system for agricultural greenhouses based on an embedded Internet of Things gateway, which is characterized in that the system comprises a user terminal, a web server, an embedded Internet of Things gateway, several environmental parameters sensors, a number of actuators, a database and a power supply device, and the environmental parameters sensors are respectively set up. Set in the agricultural greenhouse, it is used to send the environmental parameter data collected in the agricultural greenhouse to the embedded Internet of Things gateway through the bus control LAN or wireless LAN. The embedded Internet of Things gateway sends the environmental parameter data received to the Web server through the Internet or other satellite network. The Web server pairs The received data is processed and the control instructions are sent to the embedded Internet of Things gateway. The embedded Internet of Things gateway sends the control instructions to the executing devices in the agricultural greenhouse through the wireless local area network or the bus control local area network for action. The power supply equipment is used to supply power to all the electric devices.

【技术实现步骤摘要】
一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统
本专利技术涉及一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，属于物联网与农业相结合的

技术介绍
如今，嵌入式技术与互联网技术席卷全球，正改变着人们的生产生活方式。以互联网为核心、以嵌入式为重要手段的物联网技术应运而生，并迅速渗入到各个领域。特别的，当物联网将手伸向农业时，农业物联网也应运而生了。农业物联网着力推动农业的自动化、信息化与智能化，在国内外都引起了人们的高度重视。西方一些国家已经开始使用专门的资源卫星对农田的资源情况进行实时监测，利用传感信息融合技术对生态农业进行实时监控，并利用精准施肥灌溉系统来提高肥料的利用率。我国顺应世界潮流，也加大了对农业物联网技术的研究与推广力度，借助GPS定位技术及其他无线传感网络技术，对农田参数进行了采集、传输与管理，并采用地面监测站搭建了农业生态环境监控系统，并在水肥配置、健康养殖等一系列方面取得了令人拍手称快的发展。与此同时，我国还研发了农产品流通监管技术用于确保农产品的安全，并在传感接口与数据接口等一系列方面做出了贡献。我国政府也投入大量资金开发农业物联网技术。虽然农业物联网已经取得了一系列成就，但是农业物联网的发展仍然面临一些挑战。比如，一些环境复杂的偏远地区，没有电也没有网络，搭建用电或网络基础设施也非常困难，几乎是不可行。因此，农业物联网技术的发展至少面临着三个挑战：1)复杂环境的随机变化；2)没有充足的电源；3)没有网络联网。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种通过对农业大棚室内环境参数进行检测从而为农业大棚内的农作物提供良好生长环境的基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，其特征在于，包括一用户端、一web服务器、一嵌入式物联网网关、若干环境参数传感器、若干执行器件、一数据库和一供电设备；各所述环境参数传感器分别设置在农业大棚室内，用于将采集的农业大棚室内的环境参数数据通过总线控制局域网或无线局域网发送到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将接收到的环境参数数据通过互联网或其他卫星网络发送到所述Web服务器，所述Web服务器对接收的数据进行处理并将处理结果存储在所述数据库中，并发送控制指令到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将控制指令通过无线局域网或总线控制局域网发送到农业大棚室内的所述执行器件进行动作，所述供电设备用于给所有用电器件进行供电。进一步，所述Web服务器内设置一环境监控系统，所述环境监控系统包括一权限认证模块、一模式选择模块、一关键值设置模块、一数据处理模块、一显示模块、一执行命令发送模块和一报警信息发送模块；所述权限认证模块用于对所述用户端进行注册并分配使用权限和优先级，所述模式选择模块用于采用加密的方式设置农业大棚室内培育品种的基本参数；所述关键值设置模块用于输入自动控制数据；所述数据处理模块用于接收所述环境参数传感器发送的数据并将接收到的数据与动态设定的阈值进行比较，并将比较结果发送到所述显示模块进行显示同时发送到所述数据库进行存储，如果接收的数据大于设定的上限阈值或小于下限阈值，发送控制指令控制所述执行器件动作，如果接收的数据处于动态设定的报警范围，所述报警信息发送模块发送报警信号到相应报警装置进行报警，并将报警信息发送到农业大棚工作人员的所述用户端，同时所述数据处理模块记录报警信息并发送到所述数据库。进一步，如果接收的数据大于设定的上限阈值或小于下限阈值，采用三种方式发送控制指令控制所述执行器件动作：1)工作人员在本地通过控制面板或PC机的有线控制方式发送相应指令到所述执行命令发送模块，所述执行命令发送模块将相应控制指令通过所述嵌入式物联网网关发送到所述执行器件进行动作；2)工作人员采用所述用户端通过局域网获取所述数据处理模块的数据处理结果，并根据所述数据处理结果将相应指令通过所述用户端发送到所述执行命令发送模块，所述执行命令发送模块将相应控制指令通过所述嵌入式物联网网关发送所述到执行器件进行动作；3)工作人员采用所述用户端通过远程网络获取所述数据处理模块的数据处理结果，并根据数据处理结果将相应控制指令通过所述用户端远程发送到所述执行命令发送模块，所述执行命令发送模块将相应操作指令通过所述嵌入式物联网网关发送到所述执行器件进行动作。进一步，该农业大棚室内环境监控系统还包括一需冷量测试仪，所述需冷量测试仪设置在农业大棚室内，相应地，所述环境监控系统还包括一需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块内预设有需冷量模型，包括0～7.2℃模型、低于7.2℃模型和犹他模型三个计算模型，所述需冷量测试仪将获取的数据发送所述需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块根据接收的数据进行计算，如果计算结果不符合预先设定的阈值，则发送相应控制指令通过所述嵌入式物联网网关发送到所述执行器件进行动作，当计算结果未达到2/3需冷量时，发送相应信号到农业大棚工作人员的用户端进行提醒，当达到2/3需冷量但未完全满足需冷量要求时，也发送相应的信号到工作人员的用户端进行提醒。进一步，与所述执行器件相对应的驱动装置中还设置一手动开关，当所述手动开关处于闭合时，人工控制与网络控制都能够控制所述执行器件动作，当手所述动开关处于断开时，自动控制方式切断，只能通过人工控制所述执行器件动作进行操作。进一步，所述供电设备采用设置在农业大棚室外的太阳能或风能转化装置，使用时，对能量采用阈值调度法进行调度，所述太阳能或风能的微控制器中预设有贝叶斯节能算法与最优睡眠阈值节能算法。进一步，所述嵌入式物联网网关通过查看数据的功能码与校验码来验证数据是否是合法的。进一步，该农业大棚室内环境监控系统还包括一2/3/4G转wifi装置或其他信号转wifi装置，互联网或其他卫星网络通过所述2/3/4G转wifi装置或其他信号转wifi装置接入中国移动或电信或其他运营商的基站获取网络。进一步，所述用户端采用便携式通信设备，所述便携式通信设备为手机或平板电脑。本专利技术由于采取以上技术方案，具有以下优点：1、本专利技术采用底层环境传感器件或执行器件―中层网关―上层服务器与手机或平板的三层架构体系，底层传感器或执行器件―中层网关采用无线局域网或控制局域总线网，中层网关―上层服务器―手机或平板采用Web通信，以局域无线网或控制局域总线网为核心的下局域网络和以互联网或其他卫星网络为核心的上层网络层之间的纽带是嵌入式物联网网关，互联网或其他卫星网络层又包括网关/服务器交互层与服务器/用户端交互层，二者之间的纽带是Web服务器，因此本专利技术构成的环境监控系统是一个闭环系统。2、本专利技术根据数据处理结果通过嵌入式物联网网关对执行器件进行控制可以采用网络控制或人工控制，人工控制就是纯手动控制，在复杂的环境下，人工控制是为了应急而设置，优先级要高于网络控制的优先级；网络控制又包括多级控制方式，分为本地控制面板或PC机的有线控制的初级控制模式、手机、平板或PC机的无线局域网的中级控制模式以及手机或平板的远程的高级控制模式，因此使得对农业大棚室内环境监控更加方便、高效。3、本专利技术还包括一2/3/4G转wifi装置或其他信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，其特征在于，包括一用户端、一web服务器、一嵌入式物联网网关、若干环境参数传感器、若干执行器件、一数据库和一供电设备；各所述环境参数传感器分别设置在农业大棚室内，用于将采集的农业大棚室内的环境参数数据通过总线控制局域网或无线局域网发送到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将接收到的环境参数数据通过互联网或其他卫星网络发送到所述Web服务器，所述Web服务器对接收的数据进行处理并将处理结果存储在所述数据库中，并发送控制指令到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将控制指令通过无线局域网或总线控制局域网发送到农业大棚室内的所述执行器件进行动作，所述供电设备用于给所有用电器件进行供电；该农业大棚室内环境监控系统还包括一需冷量测试仪，所述需冷量测试仪设置在农业大棚室内，相应地，所述环境监控系统还包括一需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块内预设有需冷量模型，包括0～7.2℃模型、低于7.2℃模型和犹他模型三个计算模型，所述需冷量测试仪将获取的数据发送所述需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块根据接收的数据进行计算，如果计算结果不符合预先设定的阈值，则发送相应控制指令通过所述嵌入式物联网网关发送到所述执行器件进行动作，当计算结果未达到2/3需冷量时，发送相应信号到农业大棚工作人员的用户端进行提醒，当达到2/3需冷量但未完全满足需冷量要求时，也发送相应的信号到工作人员的用户端进行提醒。...

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，其特征在于，包括一用户端、一web服务器、一嵌入式物联网网关、若干环境参数传感器、若干执行器件、一数据库和一供电设备；各所述环境参数传感器分别设置在农业大棚室内，用于将采集的农业大棚室内的环境参数数据通过总线控制局域网或无线局域网发送到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将接收到的环境参数数据通过互联网或其他卫星网络发送到所述Web服务器，所述Web服务器对接收的数据进行处理并将处理结果存储在所述数据库中，并发送控制指令到所述嵌入式物联网网关，所述嵌入式物联网网关将控制指令通过无线局域网或总线控制局域网发送到农业大棚室内的所述执行器件进行动作，所述供电设备用于给所有用电器件进行供电；该农业大棚室内环境监控系统还包括一需冷量测试仪，所述需冷量测试仪设置在农业大棚室内，相应地，所述环境监控系统还包括一需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块内预设有需冷量模型，包括0～7.2℃模型、低于7.2℃模型和犹他模型三个计算模型，所述需冷量测试仪将获取的数据发送所述需冷量计算控制模块，所述需冷量计算控制模块根据接收的数据进行计算，如果计算结果不符合预先设定的阈值，则发送相应控制指令通过所述嵌入式物联网网关发送到所述执行器件进行动作，当计算结果未达到2/3需冷量时，发送相应信号到农业大棚工作人员的用户端进行提醒，当达到2/3需冷量但未完全满足需冷量要求时，也发送相应的信号到工作人员的用户端进行提醒。2.如权利要求1所述的一种基于嵌入式物联网网关的农业大棚室内环境监控系统，其特征在于，所述Web服务器内设置一环境监控系统，所述环境监控系统包括一权限认证模块、一模式选择模块、一关键值设置模块、一数据处理模块、一显示模块、一执行命令发送模块和一报警信息发送模块；所述权限认证模块用于对所述用户端进行注册并分配使用权限和优先级，所述模式选择模块用于采用加密的方式设置农业大棚室内培育品种的基本参数；所述关键值设置模块用于输入自动控制数据；所述数据处理模块用于接收所述环境参数传感器发送的数据并将接收到的数据与动态设定的阈值进行比较，并将比较结果发送到所述显示模块进行显示同时发送到所述数据库进行存储，如果接收的数据大于设定的上限阈值或小于下限阈值，发送控制指令控制所述执行器件动作，如果接收的数据处于动态设定的报警范围，所述报警信息发送模块发送报警信号到相应报警装置进行报警，并将报警信息发送到农业大棚工作人员的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵千川，侯琛，王海波，刘凤之，史祥宾，
申请(专利权)人：中国农业科学院果树研究所，清华大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21