專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫室大棚系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。溫室大棚是實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)和工廠化農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是作物生長環(huán)境人工調(diào)節(jié)的基本設(shè)施。通過溫室大棚可長期為作物創(chuàng)造最佳的生長條件，避免外界惡劣氣候的影響，達(dá)到調(diào)節(jié)作物產(chǎn)期、促進(jìn)作物生長發(fā)育、防治病蟲害及提高產(chǎn)量和品質(zhì)等目的。溫室大棚種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。種植環(huán)境中的溫度、濕度、光照度、C02濃度等環(huán)境因子對(duì)作物的生產(chǎn)有很大的影響。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理種植的要求，目前國內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見，而引進(jìn)國外具有多功能的大型連棟溫室控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不適合國情。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚更加優(yōu)化的控制和管理。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)、中心服務(wù)器；一個(gè)現(xiàn)象控制站網(wǎng)絡(luò)接入一個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)中心服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的通訊；
所述現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)包括傳感節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)、傳輸中繼節(jié)點(diǎn)，其中 所述傳感節(jié)點(diǎn)分為兩種，一種傳感節(jié)點(diǎn)由多種對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成，另一種傳感節(jié)點(diǎn)由多種對(duì)溫室中植株進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成，其中對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)配置有Zigbee無線傳輸模塊，對(duì)植株進(jìn)行測(cè)量的每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)配置有 RFID射頻讀寫器；
所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)為改變溫室環(huán)境參數(shù)的各個(gè)執(zhí)行裝置，所述執(zhí)行裝置分別連接有繼電器，通過繼電器控制各個(gè)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)的改變；
所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)由傳感節(jié)點(diǎn)和嵌入式網(wǎng)關(guān)組成的通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成的傳感節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線傳輸模塊與對(duì)應(yīng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成 Zigbee網(wǎng)絡(luò)，對(duì)溫室中植株進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成的傳感節(jié)點(diǎn)通過RFID射頻讀寫器與對(duì)應(yīng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成RFID通信網(wǎng)，每個(gè)Zigbee無線傳輸模塊、RFID射頻讀寫器還分別配置有數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)格式處理，所述現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的傳感節(jié)點(diǎn)各個(gè)傳感器通過傳輸中繼節(jié)點(diǎn)向嵌入式網(wǎng)關(guān)傳輸信息，以實(shí)現(xiàn)匯聚數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)和與網(wǎng)關(guān)之間的傳輸；
所述嵌入式網(wǎng)關(guān)包括單片機(jī)系統(tǒng)、接入單片機(jī)系統(tǒng)的嵌入式以太網(wǎng)控制器接口，其中對(duì)應(yīng)于對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感節(jié)點(diǎn)的嵌入式網(wǎng)關(guān)中設(shè)置有Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的Zigbee無線傳輸模塊通訊，對(duì)應(yīng)于對(duì)植株進(jìn)行測(cè)量的傳感節(jié)點(diǎn)的嵌入式網(wǎng)關(guān)中設(shè)置有RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)通過RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的RFID射頻讀寫器通訊， 所述嵌入式網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器的互聯(lián)互通、協(xié)議棧換和局部控制，其中
所述單片機(jī)系統(tǒng)上外接有E2PR0M存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、A/D轉(zhuǎn)換器接口、擴(kuò)展I/O接口、電源供電模塊，用于控制對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)采集和處理，并將參數(shù)傳輸至中心服務(wù)器，同時(shí)接受中心服務(wù)器下達(dá)的命令監(jiān)控溫室內(nèi)的參數(shù)；
所述Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口包括Zigbee芯片，Zigbee芯片與單片機(jī)系統(tǒng)通過UART接口相連，以IEEE 802.15.4規(guī)范、Zigbee 2006協(xié)議構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)關(guān)中單片機(jī)系統(tǒng)與所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，傳輸監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的信息；
所述RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口包括RFID無線射頻芯片、單片機(jī)控制模塊，RFID無線射頻芯片以14443A協(xié)議規(guī)范對(duì)植株上的RFID射頻讀寫器進(jìn)行讀寫操作；
所述嵌入式以太網(wǎng)控制器接口包括帶SPI接口的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)中單片機(jī)系統(tǒng)通過嵌入式以太網(wǎng)控制器與所述中心服務(wù)器通訊，所述以太網(wǎng)控制器符合 IEEE 802.3的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機(jī)制以對(duì)傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制，以太網(wǎng)控制器還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA模塊，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP校驗(yàn)和計(jì)算； 所述中心服務(wù)器包括工控PC、帶USB接口的GSM模塊、交換機(jī)； 所述工控PC通過交換機(jī)與嵌入式網(wǎng)關(guān)通訊連接，用于web界面的發(fā)布控制，GSM查詢服務(wù)，工控PC中寫入有對(duì)溫室參數(shù)優(yōu)化控制算法；
所述GSM模塊通過USB接口接入工控PC，GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)與外部手機(jī)通訊，手機(jī)通過GSM模塊發(fā)送固定格式的短信到中心服務(wù)器可以查詢、控制溫室的環(huán)境參數(shù)；
所述交換機(jī)負(fù)責(zé)將各個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)與中心服務(wù)器中工控PC通訊連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸。所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于對(duì)應(yīng)于對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成傳感節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點(diǎn)中各個(gè)傳感器通過 Zigbee無線傳輸模塊構(gòu)成溫室無線數(shù)據(jù)采集傳感網(wǎng)。所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述傳感節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的感知層；所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層；所述中心服務(wù)器對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。本發(fā)明通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)來采集溫室內(nèi)外、作物生長土壤成分參數(shù)；物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層對(duì)多種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)融合，最后以嵌入式以太網(wǎng)控制器接口與中心服務(wù)器通信，實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互相通信；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層即中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的優(yōu)化控制、頁面發(fā)布、 短信查詢控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、基于多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本發(fā)明系統(tǒng)包括各種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)=Zigbee傳輸網(wǎng)、RFID傳輸網(wǎng)、以太網(wǎng)。Zigbee是一種專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；RFID具有讀寫速度快、批量識(shí)別、存儲(chǔ)量大、使用壽命長、安全性高、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)通信等優(yōu)勢(shì)；故由Zigbee和RFID 構(gòu)建的現(xiàn)場(chǎng)無線傳感網(wǎng)具有上述優(yōu)勢(shì)。以太網(wǎng)成本低廉和傳輸高速提高了系統(tǒng)的通信性能。2、多種數(shù)據(jù)信息融合
由于物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚豐富的感知特性，本系統(tǒng)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含各自的采集和傳輸數(shù)據(jù)，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷讲町悾捎昧嘶赥CP/IP協(xié)議嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜诤虾蛥f(xié)同。3、多種控制方式實(shí)現(xiàn)更便捷合理的管理
本發(fā)明系統(tǒng)中中心服務(wù)器通過頁面發(fā)布參數(shù)信息，可在互聯(lián)網(wǎng)中通過管理用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；內(nèi)含優(yōu)化算法可實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)與動(dòng)作節(jié)點(diǎn)之間的自動(dòng)調(diào)節(jié)；中心服務(wù)器有GSM查詢平臺(tái)，提供手機(jī)查詢控制，使調(diào)節(jié)沒有時(shí)間和空間上的限制；同時(shí)系統(tǒng)還提供人工手動(dòng)的調(diào)節(jié)控制，真正實(shí)現(xiàn)全方位的控制。4、具備智能化和云計(jì)算技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)溫室系統(tǒng)
本發(fā)明系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)體系，包含了物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)特征，實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)平臺(tái)之間的資源共享，提升了物聯(lián)網(wǎng)信息處理能力。各個(gè)子系統(tǒng)之間的互相感知、智能化調(diào)節(jié)增加了系統(tǒng)的便捷靈活性。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。圖2為本發(fā)明所涉及中心服務(wù)器軟件流程圖。圖3為本發(fā)明與物聯(lián)網(wǎng)和OSI模型對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)組成包括現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、中心服務(wù)器； 現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)安置于溫室大棚內(nèi)外，包括室外氣象傳感器、室內(nèi)參數(shù)傳感器、作物溯
源的培育土壤檢測(cè)傳感器、風(fēng)機(jī)和加熱器動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、及相應(yīng)的Zigbee、RFID無線傳感網(wǎng)，在種植的作物相應(yīng)地方安裝室內(nèi)及土壤檢測(cè)傳感器，室外安裝風(fēng)速、風(fēng)向、雨量傳感器來采集相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)，提供控制溫室的依據(jù)，動(dòng)作節(jié)點(diǎn)在收到指令后相應(yīng)開合環(huán)流風(fēng)機(jī)、加熱器設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，為了避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和流量限制在每個(gè)傳感網(wǎng)中增設(shè)了若干中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)傳輸；
嵌入式網(wǎng)關(guān)包括單片機(jī)系統(tǒng)、Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口、RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口、嵌入式以太網(wǎng)控制器接口與交換機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)多種傳感網(wǎng)融合最終以以太網(wǎng)控制接口與中心服務(wù)器相連接提供參數(shù)并傳輸控制指令，嵌入式網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器的互聯(lián)互通、協(xié)議棧換和局部控制，其中
單片機(jī)系統(tǒng)采用型號(hào)為STC12C5A60S2的嵌入式微處理器、E2PR0M存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、A/D轉(zhuǎn)換器接口和擴(kuò)展I/O接口、電源供電模塊，用于控制現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)采集和處理并傳輸?shù)街行墓芾矸?wù)器，同時(shí)接受服務(wù)器命令下達(dá)的命令監(jiān)控溫室內(nèi)的參數(shù)；
Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口包括型號(hào)為CCM30的Zigbee芯片，Zigbee芯片與單片機(jī)系統(tǒng)通過UART接口相連，以IEEE 802.15.4規(guī)范、Zigbee 2006協(xié)議構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，傳輸監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的信息；
RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口包括型號(hào)為FM1702NL的RFID無線射頻芯片、單片機(jī)控制模塊，RFID 無線射頻芯片以14443A協(xié)議規(guī)范對(duì)植株溯源上的Mifare 1 S50RFID射頻讀寫器進(jìn)行讀寫操作，讀寫內(nèi)容是土壤檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的培育的土壤信息、種植時(shí)間和出圃時(shí)間；
嵌入式以太網(wǎng)控制器接口包括帶SPI接口的型號(hào)為EN(^8J60的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器。以太網(wǎng)控制器符合IEEE 802.3的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機(jī)制以對(duì)傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制。它還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA模塊，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP校驗(yàn)和計(jì)算； 中心服務(wù)器包括工控PC、帶有USB接口的GSM模塊、交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室控制的頁面發(fā)布， 通過管理者用戶名和密碼登陸控制溫室參數(shù)的調(diào)節(jié)，GSM模塊通過USB接口接入工控PC，用戶通過手機(jī)通過GSM模塊向工控PC發(fā)送固定格式的短信進(jìn)行查詢，可以查詢服務(wù)器對(duì)AT 指令進(jìn)行解析，根據(jù)指令要求控制溫室大棚的環(huán)境參數(shù)。工控PC用于web界面的發(fā)布控制、GSM查詢服務(wù)、與嵌入式網(wǎng)關(guān)的通信，含有對(duì)溫室參數(shù)優(yōu)化控制算法。除此之外，可以在現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)調(diào)節(jié)。具體實(shí)施中，各種溫室內(nèi)外帶Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口的傳感器通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成了現(xiàn)場(chǎng)Zigbee通信網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)傳感器和相應(yīng)的Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口可以根據(jù)溫室的實(shí)際的需要進(jìn)行任意數(shù)量的擴(kuò)展，溫室大棚內(nèi)可以由Zigbee通信網(wǎng)絡(luò)完全覆蓋，其中設(shè)立傳輸中繼節(jié)點(diǎn)，使大量網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)調(diào)。嵌入式網(wǎng)關(guān)與每個(gè)傳感網(wǎng)設(shè)立傳輸中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)的融合和協(xié)同。嵌入式網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)接口與在互聯(lián)網(wǎng)中的中心服務(wù)器連接，將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務(wù)器來提供各種控制方法，包括在互聯(lián)網(wǎng)上頁面發(fā)布、GSM短信查詢、內(nèi)部優(yōu)化算法的自動(dòng)調(diào)節(jié)等。這種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展性好，便于控制，可以降低系統(tǒng)建設(shè)成本，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和擴(kuò)展性。如圖2所示，本實(shí)系統(tǒng)中心服務(wù)器軟件工作流程圖，其步驟如下
中心服務(wù)器通過socket模塊和嵌入式網(wǎng)關(guān)之間建立通信，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的環(huán)境、植物生長參數(shù)傳輸過來，通過Mysql技術(shù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，并通過XML和PHP語言在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行頁面發(fā)布，用戶可以通過web瀏覽器，隨時(shí)隨地查詢被監(jiān)控設(shè)備的所有信息。同時(shí)，服務(wù)器通過web服務(wù)接收用戶提交的指令，原路返回，對(duì)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制；另外通過MSCOMM控件用 C++編寫短信查詢控制部分，對(duì)AT指令解析，當(dāng)收到查詢短信指令時(shí)，解析命令，可以將當(dāng)前環(huán)境參數(shù)和土壤信息會(huì)發(fā)給指定手機(jī)，當(dāng)收到控制命令時(shí)，對(duì)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制；數(shù)據(jù)庫中可以寫入各個(gè)參數(shù)的閾值，鑒于各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，通過優(yōu)化算法可以實(shí)現(xiàn)無人參與的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)。如圖3所示，本系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)和OSI模型之間的關(guān)系
現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和參數(shù)處理對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，即OSI七層模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；各種Zigbee、RFID、GSM、以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層，即OSI七層模型中的物理層和傳輸層；溫室參數(shù)的GSM查詢、頁面發(fā)布、優(yōu)化算法對(duì)應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層， 即OSI模型中應(yīng)用層和應(yīng)用程序。發(fā)明系統(tǒng)不含有OSI模型中的表示層和會(huì)話層，其功能何以在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)，也可以在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)、中心服務(wù)器；一個(gè)現(xiàn)象控制站網(wǎng)絡(luò)接入一個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)中心服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的通訊；所述現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)包括傳感節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)、傳輸中繼節(jié)點(diǎn)，其中 所述傳感節(jié)點(diǎn)分為兩種，一種傳感節(jié)點(diǎn)由多種對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成，另一種傳感節(jié)點(diǎn)由多種對(duì)溫室中植株進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成，其中對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)配置有Zigbee無線傳輸模塊，對(duì)植株進(jìn)行測(cè)量的每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)配置有 RFID射頻讀寫器；所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)為改變溫室環(huán)境參數(shù)的各個(gè)執(zhí)行裝置，所述執(zhí)行裝置分別連接有繼電器，通過繼電器控制各個(gè)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)的改變；所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)由傳感節(jié)點(diǎn)和嵌入式網(wǎng)關(guān)組成的通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成的傳感節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線傳輸模塊與對(duì)應(yīng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成 Zigbee網(wǎng)絡(luò)，對(duì)溫室中植株進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成的傳感節(jié)點(diǎn)通過RFID射頻讀寫器與對(duì)應(yīng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成RFID通信網(wǎng)，每個(gè)Zigbee無線傳輸模塊、RFID射頻讀寫器還分別配置有數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)格式處理，所述現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的傳感節(jié)點(diǎn)各個(gè)傳感器通過傳輸中繼節(jié)點(diǎn)向嵌入式網(wǎng)關(guān)傳輸信息，以實(shí)現(xiàn)匯聚數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)和與網(wǎng)關(guān)之間的傳輸；所述嵌入式網(wǎng)關(guān)包括單片機(jī)系統(tǒng)、接入單片機(jī)系統(tǒng)的嵌入式以太網(wǎng)控制器接口，其中對(duì)應(yīng)于對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感節(jié)點(diǎn)的嵌入式網(wǎng)關(guān)中設(shè)置有Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的Zigbee無線傳輸模塊通訊，對(duì)應(yīng)于對(duì)植株進(jìn)行測(cè)量的傳感節(jié)點(diǎn)的嵌入式網(wǎng)關(guān)中設(shè)置有RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)通過RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的RFID射頻讀寫器通訊， 所述嵌入式網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器的互聯(lián)互通、協(xié)議棧換和局部控制，其中所述單片機(jī)系統(tǒng)上外接有E2PR0M存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、A/D轉(zhuǎn)換器接口、擴(kuò)展I/O接口、電源供電模塊，用于控制對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)采集和處理，并將參數(shù)傳輸至中心服務(wù)器，同時(shí)接受中心服務(wù)器下達(dá)的命令監(jiān)控溫室內(nèi)的參數(shù)；所述Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口包括Zigbee芯片，Zigbee芯片與單片機(jī)系統(tǒng)通過UART接口相連，以IEEE 802.15.4規(guī)范、Zigbee 2006協(xié)議構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)關(guān)中單片機(jī)系統(tǒng)與所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，傳輸監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的信息；所述RFID無線網(wǎng)絡(luò)接口包括RFID無線射頻芯片、單片機(jī)控制模塊，RFID無線射頻芯片以14443A協(xié)議規(guī)范對(duì)植株上的RFID射頻讀寫器進(jìn)行讀寫操作；所述嵌入式以太網(wǎng)控制器接口包括帶SPI接口的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)中單片機(jī)系統(tǒng)通過嵌入式以太網(wǎng)控制器與所述中心服務(wù)器通訊，所述以太網(wǎng)控制器符合 IEEE 802.3的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機(jī)制以對(duì)傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制，以太網(wǎng)控制器還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA模塊，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP校驗(yàn)和計(jì)算； 所述中心服務(wù)器包括工控PC、帶USB接口的GSM模塊、交換機(jī)； 所述工控PC通過交換機(jī)與嵌入式網(wǎng)關(guān)通訊連接，用于web界面的發(fā)布控制，GSM查詢服務(wù)，工控PC中寫入有對(duì)溫室參數(shù)優(yōu)化控制算法；所述GSM模塊通過USB接口接入工控PC，GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)與外部手機(jī)通訊，手機(jī)通過GSM模塊發(fā)送固定格式的短信到中心服務(wù)器可以查詢、控制溫室的環(huán)境參數(shù)；所述交換機(jī)負(fù)責(zé)將各個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)與中心服務(wù)器中工控PC通訊連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于對(duì)應(yīng)于對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行測(cè)量的傳感器構(gòu)成傳感節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點(diǎn)中各個(gè)傳感器通過Zigbee無線傳輸模塊構(gòu)成溫室無線數(shù)據(jù)采集傳感網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述傳感節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的感知層；所述傳輸中繼節(jié)點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層；所述中心服務(wù)器對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室示范測(cè)控系統(tǒng)，包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)、中心服務(wù)器；一個(gè)現(xiàn)象控制站網(wǎng)絡(luò)接入一個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)中心服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)的通訊。本發(fā)明通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)來采集溫室內(nèi)外、作物生長土壤成分參數(shù)；物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層對(duì)多種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)融合，最后以嵌入式以太網(wǎng)控制器接口與中心服務(wù)器通信，實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互相通信；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層即中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的優(yōu)化控制、頁面發(fā)布、短信查詢控制。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102307222SQ20111011712
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月7日
發(fā)明者劉磊, 衛(wèi)星, 張建軍, 施洋洋, 石雷, 韓江洪, 魏振春 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)