植物工厂节点控制设备及其整体控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种植物工厂节点控制设备及其整体控制系统，该植物工厂整体控制系统包括网络数据服务器、Zigbee网关、智能控制终端以及植物工厂节点控制设备，所述植物工厂节点控制设备包括主控芯片、植物生长环境参数采集组件、植物生长环境调控组件、数据收发组件以及电源接口，主控芯片的输入端与电源接口的输出端电连接，主控芯片的输出端与植物生长环境调控组件的输入端电控制连接，主控芯片分别与植物生长环境参数采集组件以及数据收发组件通讯连接。本实用新型专利技术中的植物工厂节点控制设备将植物工厂所需的植物生长环境参数采集、植物生长环境调控以及数据接收技术集成于多接口的单一主控芯片中，从而实现了植物工厂的节点功能。

Node control equipment and its whole control system in plant factory

【技术实现步骤摘要】
植物工厂节点控制设备及其整体控制系统
本技术属于植物工厂智能化控制的
，尤其涉及一种植物工厂节点控制设备及其整体控制系统。
技术介绍
随着人民生活水平的提高，对食物品质的要求不断提高，选择食品时的首要考虑因素是安全、品质、口感。同时在农村务农人口不断下降的新形势下，粮食作物的种植将由以前的分散种植模式向土地集约化规模种植模式转变。在此新形势下如何提高粮食作物生产效率、品质、怎样解决安全问题等议题已经摆上议事日程。智慧农业工厂无疑是集中解决这些问题的有效解决方案，理由如下：一是采用集中生产可以建立起植物粮食作物由育种到餐桌整个生产链条的可回溯机制以监督粮食作物的安全生产，二是建立可控的粮食作物生长环境以适时调整生产环境参数来提高生产效率和品质。目前针对植物工厂的常见的文献专利提供的是一整套的系统，弊端是前期成本投入高、后期用户自行维护费用高、缺乏自行升级的可能性，不利于新技术的嵌入，连接控制技术在专利没有过多叙述。
技术实现思路
本技术提供一种植物工厂节点控制设备及其整体控制系统，用以解决现有技术中植物工厂控制成本高、功能不全面的技术问题。本技术提供一种植物工厂节点控制设备，包括主控芯片、植物生长环境参数采集组件、植物生长环境调控组件、数据收发组件以及电源接口，所述主控芯片的输入端与所述电源接口的输出端电连接，所述主控芯片的输出端与所述植物生长环境调控组件的输入端电控制连接，所述主控芯片分别与所述植物生长环境参数采集组件以及所述数据收发组件通讯连接。所述数据收发组件为分时运行Zigbee协议栈以及BLE协议栈的2.4G无线收发器。其中，所述植物生长参数采集组件包括温度湿度采集模块、环境光采集模块、二氧化碳浓度采集模块以及营养液浓度采集模块，所述温度湿度采集模块、所述环境光采集模块、所述二氧化碳浓度采集模块以及所述营养液浓度采集模块分别通过I2C工业标准总线与所述主控芯片并联电通讯连接。其中，所述植物生长环境调控组件包括给水电磁阀控制模块、营养液供应电磁阀控制模块、控温设备开关控制模块、植物照明控制模块以及通风系统控制模块，所述给水电磁阀控制模块、所述营养液供应电磁阀控制模块、所述控温设备开关控制模块、所述植物照明控制模块以及所述通风系统控制模块分别与所述主控芯片电控制连接。本技术还提供一种植物工厂整体控制系统，包括网络数据服务器、Zigbee网关、智能控制终端以及所述植物工厂节点控制设备，多组所述植物工厂节点控制设备通过Zigbee网关与所述网络数据服务器通讯连接可配置形成星型网络、树形网络或网状网络，所述智能控制终端与所述网络数据服务器通讯连接。从上述本技术实施例可知，本技术中的植物工厂节点控制设备将植物工厂所需的植物生长环境参数采集、植物生长环境调控以及数据接收技术集成于多接口的单一主控芯片中，从而实现了植物工厂的节点功能。在本技术中的植物工厂整体控制系统中，植物工厂节点控制设备通过Zigbee网关组成无线网络，可以根据应用场景的复杂程度和需要配置为星型网络、树型网络或网状网络。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术植物工厂节点控制设备的结构框图；图2为本技术植物工厂节点控制设备的植物生长环境参数采集组件连接示意图；图3为本技术植物工厂节点控制设备的实施例中环境光传感器内部结构和接口示意图；图4为本技术主控芯片TIMER产生PWM信号连接示意图；图5为本技术主控芯片GPIO产生开关信号连接示意图；图6为本技术2.4GHz无线收发器的结构框图；图7为本技术BLE和Zigbee分时复用2.4GHZ无线收发器示意图；图8为本技术主控芯片的电源连接示意图；图9为本技术实施例中植物工厂整体控制系统的拓扑图。主要元件说明：1、主控芯片；2、植物生长环境参数采集组件；3、植物生长环境调控组件；4、数据收发组件；5、电源接口；21、温度湿度采集模块；22、环境光采集模块；23、二氧化碳浓度采集模块；24、营养液浓度采集模块；31、给水电磁阀控制模块；32、营养液供应电磁阀控制模块；33、控温设备开关控制模块；34、植物照明控制模块；35、通风系统控制模块。具体实施方式为使得本技术的技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术一种植物工厂节点控制设备，包括主控芯片1、植物生长环境参数采集组件2、植物生长环境调控组件3、数据收发组件4以及电源接口5，主控芯片1的输入端与电源接口5的输出端电连接，主控芯片1的输出端与植物生长环境调控组件3的输入端电控制连接，主控芯片1分别与植物生长环境参数采集组件2以及数据收发组件4通讯连接。相较于现有技术，本技术中的植物工厂节点控制设备将植物工厂所需的植物生长环境参数采集、植物生长环境调控以及数据接收技术集成于多接口的单一主控芯片1中，从而实现了植物工厂的节点功能。主控芯片1采用内部集成32位-M4内核支持动态多协议(Zigbee+BLE)的芯片，最高工作频率为40MHz。最高1MB闪存和256kBRAM。具有12信道无线收发器，可支持Zigbee协议和BLE协议。集成的功率放大器(PA)，在2.4GHz频段发射(TX)功率最高可达19dBm。强大的外围设备I2C、D/A、TIMER、PWM、及多达65个GPIO等。请进一步参阅图2，植物生长环境参数采集组件包括温度湿度采集模块21、环境光采集模块22、二氧化碳浓度采集模块23以及营养液浓度采集模块24，温度湿度采集模块21选用温度以及湿度传感器，环境光采集模块22选用环境光传感器，二氧化碳浓度采集模块23选用二氧化碳传感器，营养液浓度采集模块24选用pH值传感器。植物生长环境参数包括温度、湿度、光照度、CO2浓度、营养液浓度(PH值)等参数，参数的采集的数据传输围绕工业标准总线(I2C)进行设计，主控芯片1和传感器模块之间的数据交换采用I2C协议进行，在定义好主控芯片1对应的传感器接口，后期使用非常有利于数据采集传感器的升级、更换。主控芯片1引出的sda连接线为串行数据线，主控芯片1引出的scl连接线为串行时钟线。以上传感器选用内部集成A/D转换器IntergratingA/DConverter、自校准高精度具有I2C接口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物工厂节点控制设备，其特征在于，包括主控芯片、植物生长环境参数采集组件、植物生长环境调控组件、数据收发组件以及电源接口，所述主控芯片的输入端与所述电源接口的输出端电连接，所述主控芯片的输出端与所述环境调控组件的输入端电控制连接，所述主控芯片分别与所述植物生长环境参数采集组件以及所述数据收发组件通讯连接，所述数据收发组件为分时运行Zigbee协议栈以及BLE协议栈的2.4G无线收发器。/n

【技术特征摘要】
1.一种植物工厂节点控制设备，其特征在于，包括主控芯片、植物生长环境参数采集组件、植物生长环境调控组件、数据收发组件以及电源接口，所述主控芯片的输入端与所述电源接口的输出端电连接，所述主控芯片的输出端与所述环境调控组件的输入端电控制连接，所述主控芯片分别与所述植物生长环境参数采集组件以及所述数据收发组件通讯连接，所述数据收发组件为分时运行Zigbee协议栈以及BLE协议栈的2.4G无线收发器。


2.根据权利要求1所述的植物工厂节点控制设备，其特征在于，所述植物生长环境参数采集组件包括温度湿度采集模块、环境光采集模块、二氧化碳浓度采集模块以及营养液浓度采集模块，所述温度湿度采集模块、所述环境光采集模块、所述二氧化碳浓度采集模块以及所述营养液浓度采集模块分别通过I2C工业标准总线与所述主控芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国城，余建华，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44