一種智能溫室控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型一種智能溫室控制系統(tǒng)，包括若干獨立設(shè)置的溫室控制單元；溫室控制單元包括主控制板，以及分別內(nèi)置有微控制器的溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及連接與其連接的WSN協(xié)調(diào)器，第一按鍵電路和第一供電電池；用于調(diào)控通風(fēng)和加熱設(shè)備的溫濕度控制板通過內(nèi)設(shè)的第一WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控二氧化碳發(fā)生器的二氧化碳濃度控制板通過內(nèi)設(shè)的第二WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控灌溉設(shè)備的灌溉控制板通過內(nèi)置的第三WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控光照強度調(diào)節(jié)設(shè)備的光照強度控制板通過內(nèi)置的第四WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接。
【專利說明】一種智能溫室控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種智能溫室控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)作為國家的立國之本，為人民生活和經(jīng)濟提供了最基本的支撐，隨著通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)也從半機械化向高自動、高效、智能化農(nóng)業(yè)發(fā)展，隨著農(nóng)業(yè)智能化的需求大大增加，智能農(nóng)業(yè)技術(shù)層出不窮，智能溫室控制系統(tǒng)就是以農(nóng)業(yè)溫室為平臺，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)將農(nóng)業(yè)溫室相關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效智能的農(nóng)業(yè)溫室設(shè)施與農(nóng)作物日常管理的綜合管理系統(tǒng)，提升了農(nóng)業(yè)溫室標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、精準(zhǔn)控制化、安全性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境。智能溫室控制最重要的一個意義就在于精準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，通過智能設(shè)備的邏輯判斷與人工智能的功能，真正讓農(nóng)業(yè)實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，生產(chǎn)更多符合標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。但是，目前的溫室控制系統(tǒng)，大都是控制器通過有線傳輸控制信號至需要控制的設(shè)備，由于溫室較大，造成溫室內(nèi)部的電器布線造價高，靈活性差，適應(yīng)能力低，并且控制器為單片機，無法實現(xiàn)真正意義的智能化；而且現(xiàn)有的智能化溫室控制系統(tǒng)都采用的是統(tǒng)一主機進行各個參數(shù)的調(diào)控，因此其擴展性差，而且對主機處理能力要求較高,系統(tǒng)整體的成本高,并且可靠性低,一旦主機出現(xiàn)問題,所有的控制都會癱瘓，導(dǎo)致溫室大棚內(nèi)作物的嚴(yán)重損失，而進一步采用備用主機的做法，雖然解決了可靠性問題，但是成本缺大幅提升，綜合性價比低。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對以上所述的技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種智能溫室控制系統(tǒng)，其可靠性高，擴展性強，成本低。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種智能溫室控制系統(tǒng)，包括若干相互獨立設(shè)置的溫室控制單元，所述的溫室控制單元包括主控制板，以及分別內(nèi)置有微控制器的溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及與第一微控制器連接的WSN協(xié)調(diào)器，第一按鍵電路和第一供電電池；用于調(diào)控通風(fēng)和加熱設(shè)備的溫濕度控制板通過內(nèi)設(shè)的第一 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控二氧化碳發(fā)生器的二氧化碳濃度控制板通過內(nèi)設(shè)的第二 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控灌溉設(shè)備的灌溉控制板通過內(nèi)置的第三WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控光照強度調(diào)節(jié)設(shè)備的光照強度控制板通過內(nèi)置的第四WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；所述的第一 WSN節(jié)點模塊、第二WSN節(jié)點模塊、第三WSN節(jié)點模塊、第四WSN節(jié)點模塊分別與對應(yīng)控制板內(nèi)的微控制器連接。
[0006]優(yōu)選的，第一微控制器上連接有GSM通信模塊，主控制板通過GSM通信模塊經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)與用戶手機連接。
[0007]優(yōu)選的，主控制板還包括用于發(fā)射遠程控制信號的遙控器；所述的遙控器包括第二微控制器，以及分別與第二微控制器連接的第二按鍵電路，第二供電電池和無線信號發(fā)射器，無線信號發(fā)射器與設(shè)置在主控制板內(nèi)的無線信號接收器連接。
[0008]優(yōu)選的，主控制板還包括連接在第一微控制器上的以太網(wǎng)通信模塊，時鐘模塊，液晶顯示電路和儲存卡數(shù)據(jù)存儲模塊；每個溫室控制單元通過以太網(wǎng)通信模塊經(jīng)交換機與上位機連接。
[0009]優(yōu)選的，溫濕度控制板包括與第一 WSN節(jié)點模塊連接的第三微控制器，以及分別與第三微控制器連接的第三供電電池、排風(fēng)繼電器、加熱繼電器和溫濕傳感器；溫濕傳感器與第三微控制器之間連接有第一 A/D轉(zhuǎn)換電路，排風(fēng)繼電器與通風(fēng)設(shè)備連接，加熱繼電器與加熱設(shè)備連接。
[0010]優(yōu)選的，二氧化碳濃度控制板包括與第二 WSN節(jié)點模塊連接的第四微控制器，以及分別與第四微控制器連接的第四供電電池、二氧化碳傳感器；二氧化碳傳感器與第四微控制器之間連接有第二 A/D轉(zhuǎn)換電路，第四微控制器與二氧化碳發(fā)生器連接。
[0011]優(yōu)選的，灌溉控制板包括與第三WSN節(jié)點模塊連接的第五微控制器，以及分別與第五微控制器連接的第五供電電池、土壤濕度傳感器；土壤濕度傳感器與第五微控制器之間連接有第三A/D轉(zhuǎn)換電路，第五微控制器與灌溉設(shè)備連接。
[0012]優(yōu)選的，光照強度控制板包括與第四WSN節(jié)點模塊連接的第六微控制器，以及分別與第六微控制器連接的第六供電電池、電機驅(qū)動器、日光燈開關(guān)和光照傳感器；第六微控制器與第四WSN節(jié)點模塊連接，光照傳感器通過第四A/D轉(zhuǎn)換電路與第六微控制器連接，電機驅(qū)動器與溫室卷簾驅(qū)動設(shè)備連接，日光燈開關(guān)與日光燈連接。
[0013]優(yōu)選的，第一微控制器采用S3C2410微控制器；溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板內(nèi)置的微控制器采用單片機MSP430。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本實用新型通過獨立設(shè)置的溫室控制單元，實現(xiàn)對各溫室的獨立智能控制，采用主控制板以及與其連接的各控制板實現(xiàn)對溫室內(nèi)各控制參數(shù)的獨立調(diào)節(jié)，并能夠通過主控制板實現(xiàn)協(xié)同控制，降低了主控制的成本，提高了對溫室內(nèi)各控制量的同時調(diào)節(jié)和分項控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對單獨參量的智能化控制，針對性強，調(diào)節(jié)精度和范圍大，相互之間無影響；并利用WSN協(xié)調(diào)器和各控制板對應(yīng)的WSN節(jié)點模塊，主控制板和其他控制板之間的通信和無線連接，提高了各控制板布置的靈活性，不破壞溫室原有布局，并且無需考慮線路的老化和腐蝕，能夠精確實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和反饋，并且擴展性強，能夠根據(jù)使用需求進行控制板的增加減少和布置，可靠性高，性能優(yōu)良，智能化程度高，功能完備。
[0016]進一步的，利用GSM通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)的發(fā)送，為管理者提供實時的數(shù)據(jù)參考，并且能夠進行報警提醒，利用遙控器能夠針對具體的溫室控制單元進行調(diào)控和數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入。
[0017]進一步的，利用以太網(wǎng)通信模塊實現(xiàn)與上位機的連接，從而形成了交換機，WSN協(xié)調(diào)器和WSN節(jié)點模塊的三層次系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便；并且能夠應(yīng)該與連棟溫室的統(tǒng)一調(diào)配和管理，只采用一個上位機，就能夠?qū)崟r確定各溫室控制單元的工作情況，以及對應(yīng)溫室的條件狀況。
[0018]進一步的，利用各控制板上設(shè)置的對應(yīng)參量傳感器，通過直接控制的微處理器實現(xiàn)對各調(diào)控設(shè)備的直接操作，在需要對整體進行控制時，通過主控制板實現(xiàn)協(xié)調(diào)，以及參數(shù)的設(shè)定和數(shù)據(jù)的傳輸，結(jié)構(gòu)層次分明，數(shù)據(jù)調(diào)用和設(shè)置能夠獨立進行，主控制板和各控制板的處理能力要求低，成本大幅降低，穩(wěn)定性強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實例中所述單個溫室控制單元的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0020]圖2為本實用新型實例中所述若干溫室控制單元的連接結(jié)構(gòu)原理框圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0022]本實用新型一種智能溫室控制系統(tǒng)，包括若干相互獨立設(shè)置的溫室控制單元，如圖1所示，溫室控制單元包括主控制板，以及分別內(nèi)置有微控制器的溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及與第一微控制器連接的WSN協(xié)調(diào)器，第一按鍵電路和第一供電電池；用于調(diào)控通風(fēng)和加熱設(shè)備的溫濕度控制板通過內(nèi)設(shè)的第一 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控二氧化碳發(fā)生器的二氧化碳濃度控制板通過內(nèi)設(shè)的第二 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控灌溉設(shè)備的灌溉控制板通過內(nèi)置的第三WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控光照強度調(diào)節(jié)設(shè)備的光照強度控制板通過內(nèi)置的第四WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；所述的第一 WSN節(jié)點模塊、第二 WSN節(jié)點模塊、第三WSN節(jié)點模塊、第四WSN節(jié)點模塊分別與對應(yīng)控制板內(nèi)的微控制器連接。
[0023]本優(yōu)選實施例中，如圖2所示，第一溫室控制單元、第二控制單元到第N控制單元均分別通過交換機與上位機連接，從而能夠通過統(tǒng)一的上位機，實現(xiàn)對各個溫室狀態(tài)的監(jiān)管。其中，任意一個溫室控制單元中，第一微控制器上連接設(shè)置GSM通信模塊，主控制板通過GSM通信模塊經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)與用戶手機連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，能夠通過用戶手機接收報警，利用用戶手機實現(xiàn)遠程設(shè)定各種參數(shù)，遠程控制各控制板對應(yīng)設(shè)備的工作狀態(tài)。其中，主控制板還包括用于發(fā)射遠程控制信號的遙控器；遙控器包括第二微控制器，以及分別與第二微控制器連接的第二按鍵電路，第二供電電池和無線信號發(fā)射器，無線信號發(fā)射器與設(shè)置在主控制板內(nèi)的無線信號接收器連接，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的及時無線調(diào)控。主控制板還包括連接在第一微控制器上的以太網(wǎng)通信模塊，提供時間信號的時鐘模塊，顯示工作狀態(tài)和實時數(shù)據(jù)的液晶顯示電路和存儲數(shù)據(jù)的儲存卡數(shù)據(jù)存儲模塊。
[0024]其中，如圖1所示，溫濕度控制板包括與第一 WSN節(jié)點模塊連接的第三微控制器，以及分別與第三微控制器連接的第三供電電池、排風(fēng)繼電器、加熱繼電器和溫濕傳感器；溫濕傳感器通過第一 A/D轉(zhuǎn)換電路與第三微控制器連接，排風(fēng)繼電器與通風(fēng)設(shè)備連接，加熱繼電器與加熱設(shè)備連接，本優(yōu)選實施例以排風(fēng)扇和太陽能熱水器為例進行說明，控制排風(fēng)扇和太陽能熱水器的開啟或關(guān)閉信號直接來自與第三微控制器，并分別通過排風(fēng)繼電器和加熱繼電器執(zhí)行相應(yīng)操作，對濕度和溫度進行調(diào)節(jié)，也能夠通過遙控器或用戶手機發(fā)送的指令經(jīng)主控制板分配后由第三微控制器發(fā)出。
[0025]如圖1所示，二氧化碳濃度控制板包括與第二 WSN節(jié)點模塊連接的第四微控制器，以及分別與第四微控制器連接的第四供電電池、二氧化碳傳感器；二氧化碳傳感器通過第二 A/D轉(zhuǎn)換電路與第四微控制器連接，第四微控制器與二氧化碳發(fā)生器連接，本優(yōu)選實施例中控制二氧化碳發(fā)生器的開啟或關(guān)閉信號直接來自與第三微控制器，調(diào)控溫室內(nèi)的二氧化碳濃度，直接對二氧化碳發(fā)生器進行控制也能夠通過遙控器或用戶手機發(fā)送的指令經(jīng)主控制板分配后由第四微控制器發(fā)出。
[0026]如圖1所示，灌溉控制板包括與第三WSN節(jié)點模塊連接的第五微控制器，以及分別與第五微控制器連接的第五供電電池、土壤濕度傳感器；土壤濕度傳感器通過第三A/D轉(zhuǎn)換電路與第五微控制器連接，第五微控制器與灌溉設(shè)備連接，本優(yōu)選實施例以噴灌設(shè)備為例進行說明，控制噴灌設(shè)備的開啟或關(guān)閉信號直接來自與第三微控制器，也能夠通過遙控器或用戶手機發(fā)送的指令經(jīng)主控制板分配后由第五微控制器發(fā)出。
[0027]如圖1所示，光照強度控制板包括與第四WSN節(jié)點模塊連接的第六微控制器，以及分別與第六微控制器連接的第六供電電池、電機驅(qū)動器、日光燈開關(guān)和光照傳感器；第六微控制器與第四WSN節(jié)點模塊連接，光照傳感器通過第四A/D轉(zhuǎn)換電路與第六微控制器連接，電機驅(qū)動器與溫室卷簾驅(qū)動設(shè)備連接，日光燈開關(guān)與日光燈連接，本優(yōu)選實施例以卷簾機上的步進電機和日光燈為例進行說明，控制步進電機和日光燈的開啟或關(guān)閉信號直接來自與第三微控制器，并分別通過電機驅(qū)動器和日光燈開關(guān)執(zhí)行相應(yīng)操作，實現(xiàn)對光照強度的降低或增強，也能夠通過遙控器或用戶手機發(fā)送的指令經(jīng)主控制板分配后由第六微控制器發(fā)出。
[0028]優(yōu)選的，第一微控制器采用S3C2410微控制器；溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板內(nèi)置的微控制器采用單片機MSP430，數(shù)據(jù)處理速度快，實時性能好，反應(yīng)靈敏。
【權(quán)利要求】
1.一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，包括若干相互獨立設(shè)置的溫室控制單元；所述的溫室控制單元包括主控制板，以及分別內(nèi)置有微控制器的溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板；主控制板包括第一微控制器，以及與第一微控制器連接的WSN協(xié)調(diào)器，第一按鍵電路和第一供電電池；用于調(diào)控通風(fēng)和加熱設(shè)備的溫濕度控制板通過內(nèi)設(shè)的第一 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控二氧化碳發(fā)生器的二氧化碳濃度控制板通過內(nèi)設(shè)的第二 WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控灌溉設(shè)備的灌溉控制板通過內(nèi)置的第三WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；用于調(diào)控光照強度調(diào)節(jié)設(shè)備的光照強度控制板通過內(nèi)置的第四WSN節(jié)點模塊與WSN協(xié)調(diào)器連接；所述的第一 WSN節(jié)點模塊、第二 WSN節(jié)點模塊、第三WSN節(jié)點模塊、第四WSN節(jié)點模塊分別與對應(yīng)控制板內(nèi)的微控制器連接；所述的第一微控制器采用S3C2410微控制器；所述的溫濕度控制板，二氧化碳濃度控制板，灌溉控制板和光照強度控制板內(nèi)置的微控制器采用單片機MSP430。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一微控制器上連接有GSM通信模塊，主控制板通過GSM通信模塊經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)與用戶手機連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控制板還包括用于發(fā)射遠程控制信號的遙控器；所述的遙控器包括第二微控制器，以及分別與第二微控制器連接的第二按鍵電路，第二供電電池和無線信號發(fā)射器，無線信號發(fā)射器與設(shè)置在主控制板內(nèi)的無線信號接收器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控制板還包括連接在第一微控制器上的以太網(wǎng)通信模塊，時鐘模塊，液晶顯示電路和儲存卡數(shù)據(jù)存儲模塊；每個溫室控制單元通過以太網(wǎng)通信模塊經(jīng)交換機與上位機連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫濕度控制板包括與第一 WSN節(jié)點模塊連接的第三微控制器，以及分別與第三微控制器連接的第三供電電池、排風(fēng)繼電器、加熱繼電器和溫濕傳感器；溫濕傳感器與第三微控制器之間連接有第一A/D轉(zhuǎn)換電路，排風(fēng)繼電器與通風(fēng)設(shè)備連接，加熱繼電器與加熱設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳濃度控制板包括與第二 WSN節(jié)點模塊連接的第四微控制器，以及分別與第四微控制器連接的第四供電電池、二氧化碳傳感器；二氧化碳傳感器與第四微控制器之間連接有第二 A/D轉(zhuǎn)換電路，第四微控制器與二氧化碳發(fā)生器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的灌溉控制板包括與第三WSN節(jié)點模塊連接的第五微控制器，以及分別與第五微控制器連接的第五供電電池、土壤濕度傳感器；土壤濕度傳感器與第五微控制器之間連接有第三A/D轉(zhuǎn)換電路，第五微控制器與灌溉設(shè)備連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的光照強度控制板包括與第四WSN節(jié)點模塊連接的第六微控制器，以及分別與第六微控制器連接的第六供電電池、電機驅(qū)動器、日光燈開關(guān)和光照傳感器；第六微控制器與第四WSN節(jié)點模塊連接，光照傳感器通過第四A/D轉(zhuǎn)換電路與第六微控制器連接，電機驅(qū)動器與溫室卷簾驅(qū)動設(shè)備連接，日光燈開關(guān)與日光燈連接。
【文檔編號】G05B19/418GK203838540SQ201420051274
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】浩明 申請人:西安郵電大學(xué)