一种智能温室环境监测调节系统.pdf

19 中华人民共和国 国家知识产权局 12 发明专利申请 10 申请公布号 43 申请公布日 21 申请号 201910872717 8 22 申请日 2019 09 16 71 申请人 黄山学院 地址 245041 安徽省黄山市屯溪区西海路 39号 72 发明人 郭一军 张文祥 张森林 王小康 74 专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限 公司 3125 3 代理人 孙永智 51 Int Cl G05B 19 418 2006 01 A01G 9 24 2006 01 54 发明名称 一种智能温室环境 监测调节系统 57 摘要 本发明公开了一种智能温室环境监测调节 系统 包括网关 所述网关与Zigbee协调器节点 实现双向连接 还包括环境调节装置 所述环境 调节装置与处理器实现双向连接 所述环境调节 装置包括RS485协议终端节点 所述Zigbee协调 器节点的外部设有Z igbee终端节点 所述Z igbee 终端节点设有多个 所述网关的右侧设有入口 网关右侧的顶部且 位于入口的正上方设有LED屏 幕 本发明涉及智能温室环境监测技术领域 该 智能温室环境监测调节系统 解决了现有温室环 境监测使用的都是网状拓扑结构 不能保证智能 温室环境监测系统 的可靠性和准确性的问题 ZigBee具有稳定性好 成本低 功耗低等优点 ZigBee技术具有强大的组网能力 可以形成星 型 树型和网状网络 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 110780645 A 2020 02 11 CN 110780645 A 1 一种智能温室环境监测调节系统 包括网关 1 其特征在于 所述网关 1 与Zigbee 协调器节点 3 实现双向连接 还包括环境调节装置 4 所述环境调节装置 4 与处理器 2 实现双向连接 所述环境调节装置 4 包括RS485协议终端节点 7 所述Zigbee协调器 节点 3 的外部设有Zigbee终端节点 8 所述Zigbee终端节点 8 设有多个 所述网关 1 的右侧设有入口 5 所述网关 1 右侧的顶部且位于入口 5 的正上方设有LED屏幕 6 多 个所述Zigbee终端节点 8 之间并联 多个所述Zigbee终端节点均与ARM处理器网关LCD显 示 9 所述ARM处理器网关LCD显示 9 与手机 10 实现双向连接 所述ARM处理器网关LCD 显示 9 与计算机 11 实现双向连接 2 根据权利要求1所述的一种智能温室环境监测调节系统 其特征在于 所述Zigbee终 端节点 8 分别与温度传感器 12 二氧化碳传感器 13 湿度传感器 14 和光照强度传感 器 15 3 根据权利要求1所述的一种智能温室环境监测调节系统 其特征在于 所述Zigbee终 端节点 8 之间通过Zigbee无线信号进行连接 4 根据权利要求1所述的一种智能温室环境监测调节系统 其特征在于 所述处理器 2 的选型为3Intel Xeon E5 2678 v3 5 根据权利要求1所述的一种智能温室环境监测调节系统 其特征在于 所述手机 10 通过WiMax协议与ARM处理器网关LCD显示 9 实现双向连接 6 根据权利要求1所述的一种智能温室环境监测调节系统 其特征在于 所述温度传感 器 12 二氧化碳传感器 13 湿度传感器 14 和光照强度传感器 15 均设有多个 权 利 要 求 书 1 1 页 2 CN 110780645 A 一种智能温室环境监测调节系统 技术领域 0001 本发明涉及智能温室环境监测技术领域 具体为一种智能温室环境监测调节系 统 背景技术 0002 所谓的无线传感器网络指的是一种分布式传感网络 无线传感器网络主要由节点 和网关组成 无线传感器网络以其低功耗 低成本 分布式和自组织的特点的到广泛的应 用 利用计算机技术 网络通信技术以及自动化技术 可以将各个环境监测点的传感器和调 节装置结合在一起 从而组成一个方便用户管理的智能温室 现有的三种ZigBee网络结构 各有优势 网状拓扑中各个节点相互连接起来 每个节点至少与其他两个节点连接起来 两 节点彼此之间可以互传信息 效率较高 本发明设计了一种基于RS485与ZigBee网状拓扑结 构相结合的新型 智能温室环境监测调节系统 0003 目前 温室环境监测使用的都是网状拓扑结构 但是不能保证智能 温室环境监测 系统 的可靠性和准确性 但是选用ZigBee无线通讯技术实现对温室环境的监测调节需要 与其他技术相结合 并且还要需要调整好节点间的距离 发明内容 0004 针对现有技术的不足 本发明提供了一种智能温室环境监测调节系统 解决了现 有温室环境监测使用的都是网状拓扑结构 不能保证智能 温室环境监测系统 的可靠性和 准确性的问题 0005 为实现以上目的 本发明通过以下技术方案予以实现 一种智能温室环境监测调 节系统 包括网关 所述网关与Zigbee协调器节点实现双向连接 还包括环境调节装置 所 述环境调节装置与处理器实现双向连接 所述环境调节装置包括RS485协议终端节点 所述 Zigbee协调器节点的外部设有Zigbee终端节点 所述Zigbee终端节点设有多个 所述网关 的右侧设有入口 所述网关右侧的顶部且位于入口的正上方设有LED屏幕 多个所述Zigbee 终端节点之间并联 多个所述Zigbee终端节点均与ARM处理器网关LCD显示 所述ARM处理器 网关LCD显示与手机实现双向连接 所述ARM处理器网关LCD 显示与计算机实现双向连接 0006 优选的 所述Zigbee终端节点分别与温度传感器 二氧化碳传感器 湿度传感器和 光照强度传感器 0007 优选的 所述Zigbee终端节点之间通过Zigbee无线信号进行连接 0008 优选的 所述处理器的选型为3Intel Xeon E5 2678 v3 0009 优选的 所述手机通过WiMax协议与ARM处理器网关LCD显示实现双向连接 0010 优选的 所述温度传感器 二氧化碳传感器 湿度传感器和光照强度传感器均设有 多个 0011 有益效果 0012 本发明提供了一种智能温室环境监测调节系统 与现有技术相比具备以下有益效 说 明 书 1 3 页 3 CN 110780645 A 果 0013 1 该智能温室环境监测调节系统 通过ZigBee协调器节点 路由器节点 终端节 点构成的网状网络 当其中某个路由节点故障时 由于ZigBee 网络的特点 系统会使用另 外一个节点进行数据的传输 提高了系统的容错率 使系统更加可靠 0014 2 该智能温室环境监测调节系统 通过ZigBee具有自组织 易扩展的特点与 RS485的较远距离通讯的特点相结合使控制更加简单 网络覆盖范围更加广 0015 3 该智能温室环境监测调节系统 通过将整个温室控制系统划分为三个部分 可 以进行更合理的控制 使整个控制系统控制范围扩大 效率提高 运行更加合理 0016 4 该智能温室环境监测调节系统 通过加入RS485通讯 解决了ZigBee 技术通信 距离短 传输能力差的缺点 并在一定程度上减少了节点 节约了成本 降低了系统所需要 的能耗 0017 5 该智能温室环境监测调节系统 通过采用预先设定的程序 通过PID 串级负反 馈的调节方式 可以使温室环境参数有效的克服温室外部环境变化 达到设定值 并保持下 去解决了现有温室环境监测使用的都是网状拓扑结构 不能保证智能 温室环境监测系统 的可靠性和准确性的问题 ZigBee具有稳定性好 成本低 功耗低等优点ZigBee技术具有强 大的组网能力 可以形成星型 树型和网状网络 附图说明 0018 图1为ZigBee网状拓扑结构图 0019 图2为本发明中RS485与ZigBee节点布局 0020 图3为本发明中监测部分控制系统结构图 0021 图4为本发明中ZigBee协调器节点 路由器节点 终端节点工作方式流程图 0022 图5为本发明中RS485通信流程图 0023 图中 1 网关 2 处理器 3 Zigbee协调器节点 4 环境调节装置 5 入口 6 LED 屏幕 7 RS485协议终端节点 8 Zigbee终端节点 9 ARM处理器网关LCD显示 10 手机 11 计算机 12 温度传感器 13 二氧化碳传感器 14 湿度传感器 15 光照强度传感器 具体实施方式 0024 下面将结合本发明实施例中的附图 对本发明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发明一部分实施例 而不是全部的实施例 基于 本发明中的实施例 本领域普通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 都属于本发明保护的范围 0025 请参阅图1 5 本发明提供一种技术方案 一种智能温室环境监测调节系统 包括 网关1 网关 与Zigbee协调器节点3实现双向连接 还包括环境调节装置4 环境调节装置 与处理器2实现双向连接 环境调节装置4包括 RS485协议终端节点7 Zigbee协调器节点3 的外部设有Zigbee终端节点8 Zigbee终端节点8设有多个 网关1的右侧设有入口5 网关1 右侧的顶部且位于入口5的正上方设有LED屏幕6 多个Zigbee终端节点8之间并联 多个 Zigbee终端节点8均与ARM处理器网关LCD显示9 ARM处理器网关LCD 显示9与手机10实现双 向连接 ARM处理器网关LCD显示9与计算机11实现双向连接 解决了现有温室环境监测使用 说 明 书 2 3 页 4 CN 110780645 A 的都是网状拓扑结构 不能保证智能 温室环境监测系统 的可靠性和准确性的问题 ZigBee具有稳定性好 成本低 功耗低等优点ZigBee技术具有强大的组网能力 可以形成星 型 树型和网状网络 0026 Zigbee终端节点8分别与温度传感器12 二氧化碳传感器13 湿度传感器14和光照 强度传感器15 0027 Zigbee终端节点8之间通过Zigbee无线信号进行连接 0028 处理器2的选型为3Intel Xeon E5 2678 v3 0029 手机10通过WiMax协议与ARM处理器网关LCD显示9实现双向连接 0030 温度传感器12 二氧化碳传感器13 湿度传感器14和光照强度传感器 15均设有多 个 ZigBee无线传感网络包括协调器 路由器 终端节点 网关 1和各种采集环境信息的传 感器 用户计算机11可以与RS485总线进行通讯 ARM处理器中的GSM可以实现与用户手机 的通讯 通过GSM网络和网关1可实现将ZigBee网络所采集到的数据传输到用户手机和电 脑 采集环境信息的传感器包括温度传感器12 湿度传感器15 CO2浓度传感器 光照强度传 感器 15 所采集到的数据经过A D转换后通过TTL转485模块 将数据利用RS485 总线传输 到ARM芯片 环境调节的执行机构有湿度调节器 温度调节器 CO2 调节器 光照调节装置 这些装置通过RS485总线与ARM处理器相连 用户既可以使用手机10蓝牙连接RS485总线 在 短时间内对控制的设备进行管理 提高控制的可靠性 也可以利用LCD显示模块将必要的数 据实时的显示在屏幕上 让管理人员及时掌握温室的状况 方便管理 0031 使用时 用户通过计算机11 手机10发送的指令发送给网关1再由网关 1传送给协 调器节点再由协调器节点再发送给终端节点 终端节点接收到指令 驱动相应的传感器和 执行器工作 同时传感器再将采集到的环境数据发送给LCD显示模块和用户的计算机11或 者手机10 用户以此来判断本次调节是否合理 正常 ZigBee终端节点8 协调器节点 路由 节点采用CC2530芯片来连接多个设备 进行传感器与ARM控制模块间的数据传输 ARM处理 器采用STM32F107VX 来控制整个监测和调节网络 当调节温室环境时 用户通过手机10或 者是计算机11对温室进行预设环境参数 预设的参数通过RS485 或者GSM发送给ARM 利用 ARM处理器预先编写的PID负反馈调节程序处理参数 再将处理好的参数发送给网关1 网关 1在传送给协调器节点 协调器节点发送给终端节点 终端节点发送的信号经过放大后发送 给相应的调节模块 完成温室环境的自动调节 0032 需要说明的是 在本文中 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序 而且 术语 包括 包含 或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含 从而使得包括一系列要素的过程 方法 物品或者设备不仅包括那些要 素 而且还包括没有明确列出的其他要素 或者是还包括为这种过程 方法 物品或者设备 所固有的要素 0033 尽管已经示出和描述了本发明的实施例 对于本领域的普通技术人员而言 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化 修改 替换 和变型 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定 说 明 书 3 3 页 5 CN 110780645 A 图1 图2 说 明 书 附 图 1 4 页 6 CN 110780645 A 图3 说 明 书 附 图 2 4 页 7 CN 110780645 A 图4 说 明 书 附 图 3 4 页 8 CN 110780645 A 图5 说 明 书 附 图 4 4 页 9 CN 110780645 A