本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，國土遼闊，南北跨越維度大，東西氣候差異大，加上一些地區(qū)氣候條件惡劣，設(shè)施農(nóng)業(yè)是解決上述不利條件的主要方法。盡管中國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展已具規(guī)模，但生產(chǎn)水平總體上還處于發(fā)展初級階段，設(shè)施栽培的智能化程度非常低，存在著諸如土地利用率低、設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、運(yùn)營管理費(fèi)用高、管理技術(shù)水平低、勞動生產(chǎn)率低及單位面積產(chǎn)量低等諸多問題。

因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我們需要研發(fā)出成本低、易操作、便于維護(hù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境，以達(dá)到低投入、高產(chǎn)出、高回報的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)，以基于FSK(Frequency-shift keying，頻移鍵控)電力載波實(shí)現(xiàn)大棚中環(huán)境參數(shù)的諸多閉環(huán)控制。

為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)包括：與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接的FSK總調(diào)制解調(diào)模塊；以及

與分設(shè)于大棚的節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊所連接的FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊；

其中，所述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊與所述各FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊之間以電力線連接。

優(yōu)選的，上述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊及各FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊包括：載波芯片及其連接的載波放大電路以及載波接收電路，且上述載波發(fā)送電路、載波接收電路經(jīng)一耦合電路與上述電力線連接。

優(yōu)選的，上述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊及各FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊還包括濾波電路。

可選的，上述載波芯片具體為KQ-330載波芯片；上述電力線為220V低壓電力線；上述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊經(jīng)串口連接上述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PC端。

可選的，分設(shè)于大棚的節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊包括：與上述節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊連接的單片機(jī)，上述單片機(jī)連接有相應(yīng)傳感器及相應(yīng)監(jiān)控執(zhí)行裝置。其中，上述傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、土壤傳感器、光照傳感器、雨量傳感器及二氧化碳傳感器中的任意一種或任意組合；上述監(jiān)控執(zhí)行裝置包括加熱繼電器、開簾電機(jī)、通風(fēng)電機(jī)、閉簾電機(jī)中的任意一種或任意組合?？蛇x的，該單片機(jī)核心芯片采用STM32F103ZE。

本實(shí)用新型提供的溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)，可以基于FSK(Frequency-shift keying，頻移鍵控)電力載波(轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn))，實(shí)現(xiàn)大棚中環(huán)境參數(shù)的諸多閉環(huán)控制，可廣泛應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一公開的一種溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)的框架圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

本實(shí)施例公開的溫室大棚數(shù)據(jù)監(jiān)控閉環(huán)系統(tǒng)包括：與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接的FSK總調(diào)制解調(diào)模塊；以及與分設(shè)于大棚的節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊所連接的FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊；其中，上述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊與上述各FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊之間以電力線連接。

如圖1所示，該圖中與PC(1)連接的電力載波調(diào)制解調(diào)模塊(2)即FSK總調(diào)制解調(diào)模塊，與各節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊(4)所連接的電力載波調(diào)制解調(diào)模塊(3)即FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊，F(xiàn)SK總調(diào)制解調(diào)模塊可經(jīng)串口連接上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PC端。其中，各個節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇傉{(diào)制解調(diào)模塊，最終可經(jīng)過串口傳回到上位機(jī)PC端，以此實(shí)現(xiàn)了PC端與蔬菜大棚中的各分節(jié)點(diǎn)監(jiān)控平臺通信與數(shù)據(jù)傳輸。

可選的，如圖1所示，節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊由兩大部分組成：①與ARM連接的各種傳感器，負(fù)責(zé)采集土壤狀況、溫濕度、光照強(qiáng)度、雨量大小以及二氧化碳濃度。②與ARM連接的監(jiān)控執(zhí)行裝置：加熱繼電器、通風(fēng)、開簾、閉簾電機(jī)等。其中ARM所對應(yīng)的單片機(jī)的核心芯片可采用STM32F103ZE。進(jìn)一步的，該節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊還可以增設(shè)組態(tài)顯示功能模塊。

較佳的，該圖1所示的電力線優(yōu)選220V低壓電力線。

可選的，上述電力載波調(diào)制解調(diào)模塊包括：載波芯片及其連接的載波放大電路以及載波接收電路，且上述載波發(fā)送電路、載波接收電路經(jīng)一耦合電路與上述電力線連接。進(jìn)一步的，上述FSK總調(diào)制解調(diào)模塊及各FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊還包括濾波電路。具體收發(fā)過程：FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊的單片機(jī)(對應(yīng)圖1中節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊中的ARM處理器)將信號輸出，中間經(jīng)過濾波、放大將信號耦合到220V電力線中，經(jīng)過電力線傳送至FSK總調(diào)制解調(diào)模塊，該FSK總調(diào)制解調(diào)模塊又將信號再次濾波后輸入到載波模塊，經(jīng)過載波模塊解調(diào)，最終得到傳輸信號回傳給上位機(jī)PC端；而FSK節(jié)點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊接受數(shù)據(jù)的過程與之相反，不再贅述。其中，優(yōu)選的載波芯片具體為KQ-330載波芯片。

在實(shí)際應(yīng)用中，低壓電力線的載波通信質(zhì)量受到很多因素的影響，其主要因素是通訊信道的衰減性、阻抗性和噪聲的干擾。本實(shí)施例中，系統(tǒng)的電力載波模塊采用FSK調(diào)制方式，它是利用基帶數(shù)字信號離散取值特點(diǎn)去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)。而FSK方式就是單純的傳送“0”和“1”信號，而基于FSK基礎(chǔ)上的2FSK載波通信技術(shù)，用二進(jìn)制的數(shù)字信號去控制發(fā)送不同頻率的載波。即傳送“1”信號時，發(fā)送頻率為f1的載波；傳“0”信號時，發(fā)送頻率為f2的載波。這種調(diào)制屬于非線性調(diào)制。這樣利用兩種頻率的高頻載波加以區(qū)別，即使面對復(fù)雜的負(fù)荷和強(qiáng)大的噪聲也可以對信號進(jìn)行準(zhǔn)確的識讀，將復(fù)雜的信號傳輸過程簡單化。

2FSK通信技術(shù)的工作原理是通過載波頻率來傳送數(shù)字消息的，即用所傳送的數(shù)字消息對載波頻率進(jìn)行控制。數(shù)字調(diào)頻原理上也可通過模擬調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)，它有兩種調(diào)制方法：一、矩形脈沖序列對一個載波進(jìn)行調(diào)頻，它是頻移鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。二、利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨(dú)立頻率源，進(jìn)行選通。鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)；故應(yīng)用廣泛。

綜上，本實(shí)施例所公開的技術(shù)方案，可以對已有的低壓配電網(wǎng)加以利用，從而能夠減少對于新的通信網(wǎng)絡(luò)的投資以及建設(shè)。而且，本實(shí)施例所公開的技術(shù)方案可以在蔬菜大棚中裝置一定量、多個電力載波調(diào)制解調(diào)及節(jié)點(diǎn)監(jiān)控模塊，通過各種特定的傳感器對大棚中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，并通過串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端，通過系統(tǒng)自動比對PC端采集數(shù)據(jù)和設(shè)定值，可以判斷蔬菜大棚中的環(huán)境狀態(tài)。單片機(jī)控制繼電器、通風(fēng)電機(jī)、開簾、閉簾電機(jī)等裝置運(yùn)行，自動完成大棚中環(huán)境參數(shù)的閉環(huán)控制。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。