專利名稱：一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和gprs的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人口和資源問題的凸顯，如何合理利用農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率日益受到有關(guān)部門的重視。將現(xiàn)代移動通信技術(shù)、自動控制技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。但是在傳統(tǒng)的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)中，布線問題繁瑣，成本較高等問題嚴(yán)重后果影響了新技術(shù)在溫室監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用。近年興起的Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)為解決布線問題為我們提供了新的思路。有一些人嘗試將Zigbee技術(shù)用于大田環(huán)境監(jiān)測取得了很好的成效。但是將其推廣到溫室環(huán)境監(jiān)測卻碰到了很多的實(shí)際問題，因為溫室內(nèi)高溫高濕及作物遮擋等環(huán)境特點(diǎn)會對無線信號的傳輸距離和穩(wěn)定性造成不良影響。如何克服這些問題，提高無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和信號避障性，成了相關(guān)領(lǐng)域工作人員日益關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的日漸完善，GSM/GPRS的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率有了很大提高。GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)有覆蓋域廣、接入迅速、按量計費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。這些都為將GSM/GPRS移動公網(wǎng)用于傳輸用戶數(shù)據(jù)提供了很好的可實(shí)施條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)中布線繁瑣、成本較高的問題，信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性好，控制方式靈活方便。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器、GPRS網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制主機(jī)以及環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器和環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在溫室內(nèi)，傳感器通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)或者有線的方式連接現(xiàn)場控制器，所述的現(xiàn)場控制器連接環(huán)境控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程控制主機(jī)；傳感器采集溫室內(nèi)的環(huán)境信息，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)或者直接發(fā)送至現(xiàn)場控制器，現(xiàn)場控制器根據(jù)環(huán)境信息判斷是否需要通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時現(xiàn)場控制器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境信息上傳至遠(yuǎn)程控制主機(jī)，遠(yuǎn)程控制主機(jī)可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令至現(xiàn)場控制器，并通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器和土壤水分傳感器。所述的Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用簇狀組網(wǎng)方式,包括Zigbee終端、Zigbee路由和Zigbee網(wǎng)關(guān),所述的Zigbee終端通過Zigbee路由或者直接與Zigbee網(wǎng)關(guān)連接,所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)連接現(xiàn)場控制器,所述的傳感器通過Zigbee終端接入Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)。所述的Zigbee終端采用多層分布的方式布置在溫室的上層、中層和下層，所述的上層位于溫室的保溫膜以上，所述的中層位于溫室的保溫膜與植物冠層之間，所述的下層位于植物冠層。所述的Zigbee終端包括Zigbee片上系統(tǒng)和射頻收發(fā)前端，所述的射頻收發(fā)前端內(nèi)集成有功率放大器，傳感器的信息發(fā)送至Zigbee片上系統(tǒng)，經(jīng)處理后由射頻收發(fā)前端進(jìn)行發(fā)射。所述的Zigbee終端還包括按鍵設(shè)置模塊，通過該按鍵設(shè)置模塊可以設(shè)置該Zigbee終端在溫室中所處的相對坐標(biāo)和發(fā)射功率。所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)采用電池供電或者220V市電的供電方式，Zigbee網(wǎng)關(guān)通過電壓轉(zhuǎn)換模塊連接220V市電，該電壓轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的變壓器、整流橋、電容濾波電路和穩(wěn)壓電路。所述的現(xiàn)場控制器包括MCU以及與MCU連接的顯示屏、GPRS模塊和弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊，所述的MCU連接Zigbee網(wǎng)關(guān)，對接收并處理溫室內(nèi)的環(huán)境信息，GPRS模塊用于接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制器與遠(yuǎn)程控制主機(jī)之間的通信，所述的弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊包括光耦繼電器和接觸器，用于連接環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)MCU對環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)通過RS232串口與現(xiàn)場控制器的MCU連接，傳輸速率為9600bps ο所述的現(xiàn)場控制器可與移動通信終端連接，通過移動通信終端進(jìn)行環(huán)境信息查詢和控制，所述的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用三級控制的方式，其控制的優(yōu)先級由高到低依次為現(xiàn)場控制器、遠(yuǎn)程控制主機(jī)和移動通信終端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明通過采用Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)解決了傳統(tǒng)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中布線繁瑣的問題、成本較高的問題，并且通過合理的多層布點(diǎn)的方式，解決了 Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個節(jié)點(diǎn)之間的信號傳輸問題，該系統(tǒng)的信息傳輸穩(wěn)定性較高。2、Zigbee終端中在傳統(tǒng)Zigbee片上系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了射頻收發(fā)如端，并且集成有功率放大器，使得Zigbee終端的輸功率和信號的傳輸距離，克服了溫室內(nèi)作物遮擋和高溫高濕等環(huán)境對信號傳輸造成的不良影響。3、Zigbee終端設(shè)有按鍵模塊，通過按鍵設(shè)置該終端在溫室中所處的相對坐標(biāo)，方便遠(yuǎn)程控制主機(jī)對數(shù)據(jù)的管理，通過按鍵設(shè)置該終端的發(fā)射功率，滿足在不同面積溫室中的應(yīng)用需要。4、通過加入移動通信終端作為另一種遠(yuǎn)程控制端，以適應(yīng)操作人員遠(yuǎn)離控制中心的情況，使得控制方式方便靈活。5、傳感器采用有線和無線結(jié)合的方式發(fā)送數(shù)據(jù)至現(xiàn)場控制器，以克服Zigbee終端能提供電壓范圍有限的問題，以支持多種類型傳感器的工作。6、Zigbee網(wǎng)關(guān)提供了 220V市電的供電方式，保證了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和使用壽命。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2為Zigbee終端的接口原理圖；圖3為220V交流至3. 3V直流的電壓轉(zhuǎn)換模塊示意圖；圖4為簇狀無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖5為簇狀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集流程示意圖；圖6為Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)部署示意圖；圖7為Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)部署效果圖；圖8為現(xiàn)場控制器的MCU和GPRS模塊的接口原理圖；圖9為系統(tǒng)主程序模塊示意圖；圖10為系統(tǒng)主程序流程圖；圖11為優(yōu)先級判斷算法程序流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器1、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)2、現(xiàn)場控制器3、GPRS網(wǎng)絡(luò)4、遠(yuǎn)程控制主機(jī)5以及環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)
6。傳感器UZigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)2、現(xiàn)場控制器3和環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)6設(shè)置在溫室內(nèi)，傳感器I通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)2或者有線的方式連接現(xiàn)場控制器3，現(xiàn)場控制器3連接環(huán)境控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)6，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4連接遠(yuǎn)程控制主機(jī)5。傳感器I采集溫室內(nèi)的環(huán)境信息，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)2或者直接發(fā)送至現(xiàn)場控制器3，現(xiàn)場控制器3根據(jù)環(huán)境信息判斷是否需要通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)6對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時現(xiàn)場控制器3通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4將環(huán)境信息上傳至遠(yuǎn)程控制主機(jī)5進(jìn)行存儲和處理，遠(yuǎn)程控制主機(jī)5可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4發(fā)送控制命令至現(xiàn)場控制器3，并通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)6對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，同時現(xiàn)場控制器3還具備接收用戶手機(jī)等移動通信設(shè)備7的查詢和控制的功能，由此實(shí)現(xiàn)三級控制的模式，其控制的優(yōu)先級由高到低依次為現(xiàn)場控制器、遠(yuǎn)程控制主機(jī)和移動通信終端。其中，Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用簇狀的組網(wǎng)方式，克服了星型網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路由維護(hù)成本過大等缺點(diǎn)。采用路由的中轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在地域上的可擴(kuò)展性。簇狀Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)如圖4所示,包括Zigbee終端23、Zigbee路由22和Zigbee網(wǎng)關(guān)21，分別負(fù)責(zé)信息采集、信息轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)起和信息匯聚等功能，其數(shù)據(jù)流向如圖5所示，部分與Zigbee網(wǎng)關(guān)21相距較遠(yuǎn)的Zigbee終端23通過Zigbee路由22進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，距離較近時則直接連接Zigbee網(wǎng)關(guān)21。Zigbee終端23的結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用傳統(tǒng)的Zigbee片上系統(tǒng)加射頻收發(fā)前端的模式，其片上系統(tǒng)采用TI公司的CC2530芯片，集射頻收發(fā)及MCU控制功能與一體，而射頻收發(fā)前端采用CC2591芯片，工作在免費(fèi)的2. 4GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為250Kps，在空曠場地的通訊距離可達(dá)2000米。射頻收發(fā)前端內(nèi)部集成功率放大器以增加輸出功率，通過一個低噪聲特性的低噪聲放大器以改進(jìn)接收靈敏度，從而增加了信號的的傳輸功率和信號的傳輸距離，克服了溫室內(nèi)作物遮擋和高溫高濕等環(huán)境對信號傳輸造成的不良影響。Zigbee終端可以直接搭載感知模塊作為傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。Zigbee終端節(jié)點(diǎn)采用3節(jié)干電池供電，經(jīng)TPS73033線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出3. 3V電壓進(jìn)行供電。此外，Zigbee終端23上在按鍵模塊，根據(jù)溫室面積等實(shí)際情況可手動調(diào)節(jié)發(fā)射功率，可手動設(shè)置坐標(biāo)值，避免了在軟件中配置這些參數(shù)的繁瑣性。Zigbee網(wǎng)關(guān)的供電有兩種方式可供選擇，可以采用電池供電和有線連接220V市電供電。采用如圖3所示的電壓轉(zhuǎn)換模塊將220V市電轉(zhuǎn)換為Zigbee網(wǎng)關(guān)可用的3. 3V直流電源，220V市電經(jīng)變壓器、整流橋、電容濾波電路和穩(wěn)壓電路得到3. 3V的供電電壓，從而可以保證無線傳感網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和使用壽命。本發(fā)明的Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用多層布點(diǎn)的方式布置于溫室內(nèi)，如圖6和圖7所示，Zigbee終端分別溫室的上層A、中層B和下層C，其中上層位于溫室的保溫膜以上，中層位于溫室的保溫膜與植物冠層之間，下層位于植物冠層，由于溫室環(huán)境的特點(diǎn)，這三層分工協(xié)作實(shí)現(xiàn)了對溫室立體化、全方位的采集任務(wù)。傳感器I包括溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器和土壤水分傳感器，以完成不同類型的信息采集任務(wù)。這些傳感器采用無線和有線傳感器相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集方式，克服Zigbee終端節(jié)點(diǎn)能提供電壓范圍有限的問題，以支持多種類型傳感器的工作。其中，溫濕度傳感器采用DHT11，它是一款單總線數(shù)字式傳感器，供電電壓為3-5. 5V，一次數(shù)據(jù)傳輸為40bit，數(shù)據(jù)格式為8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和。光照傳感器采用BHT1750FVI，它是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光照強(qiáng)度傳感器，可以測量llx-655351x的輸入光范圍，支持I2C總線接口，寫測量指令和讀測量指令結(jié)果都是由I2C總線接口完成。二氧化碳傳感器采用MG811，土壤水分傳感器采用SM2802M，土壤水分傳感器的工作電壓為12V，采用有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，信息通過線纜直接傳至溫室現(xiàn)場控制器，其余均與Zigbee終端23連接，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)2回傳環(huán)境信息?，F(xiàn)場控制器3包括MCU 31以及與MCU連接的顯示屏32、GPRS模塊33和弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊 34。MCU 采用 STC12C5A，3. 5-5. 5V 供電電壓，1280 字節(jié) SRAM，60Kf Iash 增強(qiáng)型 8051內(nèi)核，速度比普通8051快10倍左右，具有雙串口，分別連接Zigbee網(wǎng)關(guān)21和GPRS模塊33，采用RS232串行接口，傳輸速率為9600bps。GPRS模塊33采用SMCOM公司的SM300，與MCU 31采用如圖8所示的方式連接。它是一款三頻段GSM/GPRS模塊，可選GPRS信道類型多達(dá)10個，并且支持多種GPRS編碼方案，在主程序中通過AT指令建立與遠(yuǎn)程控制主機(jī)5的socket連接，遠(yuǎn)程控制主機(jī)5需具有固定IP地址。SM300在和遠(yuǎn)程控制主機(jī)5建立GPRS鏈路后，會被分配一個網(wǎng)內(nèi)IP，如果一定時間內(nèi)沒有流量，該網(wǎng)內(nèi)IP會被移動公司收回。為解決這一問題，可在數(shù)據(jù)發(fā)送間隙內(nèi)，向上位機(jī)定期發(fā)送心跳包，以保持鏈路的有效性，否則就需要重新建立GPRS連接。顯示屏32采用JM12864M-2漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字(16X16點(diǎn)陣),128個字符(8X16點(diǎn)陣)及64X256點(diǎn)陣顯示RAM(⑶RAM)，用于顯示溫室現(xiàn)場環(huán)境信息。弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊34用于實(shí)現(xiàn)MCU 31的控制信號的弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電以控制大功率的環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)6的功能，該模塊采用光耦繼電器+接觸器的方式，連接MCU31和環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)6。
本發(fā)明的軟件部分具體如下:本發(fā)明在溫室現(xiàn)場控制器的主程序采用模塊化的運(yùn)行方式。如圖9所示，所述的主程序分為八個模塊=(I)LCD顯示處理模塊，負(fù)責(zé)溫室內(nèi)重要參量信息的顯示。(2)溫室控制算法模塊，執(zhí)行緊急情況下的控制功能。(3)上位機(jī)指令分析模塊，用于對上位機(jī)傳來的命令進(jìn)行分析。(4)短消息處理模塊，接收用戶手機(jī)短消息的查詢和控制。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制模塊，用于操縱溫室內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(6)GPRS網(wǎng)絡(luò)管理模塊，負(fù)責(zé)和遠(yuǎn)程控制中心上位機(jī)通訊鏈路的建立和維持。(7)信息交互模塊，將Zigbee協(xié)調(diào)器傳來的信息轉(zhuǎn)付至GPRS模塊無線發(fā)出。(8)有線傳感器驅(qū)動模塊，用于控制有線傳感器的數(shù)據(jù)采集。如圖10所示，系統(tǒng)主程序啟動后首先進(jìn)行硬件的初始化，初始化成功后，各子模塊協(xié)同工作完成從信息采集到控制實(shí)施等一系列工作。本發(fā)明在Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)中采用周期性的睡眠和喚醒機(jī)制。可人為設(shè)置Zigbee終端節(jié)點(diǎn)的采集周期，按此時間周期性地觸發(fā)采集和陷入睡眠。這樣極大的降低了功耗，延長了電池的更換頻率，提高了傳感網(wǎng)絡(luò)的壽命。本發(fā)明所采用的通訊協(xié)議數(shù)據(jù)幀格式為:幀起始標(biāo)志+溫室ID+終端設(shè)備坐標(biāo)+終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址+用戶傳感器數(shù)據(jù)區(qū)+父節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址+校驗碼。用戶傳感器數(shù)據(jù)區(qū)規(guī)定為:傳感器I的ID+傳感器I的數(shù)據(jù)+傳感器2的ID+傳感器2的數(shù)據(jù)+...+傳感器η的ID+傳感器η的數(shù)據(jù)，確保了溫室現(xiàn)場和控制中心上位機(jī)通信的正確性。本發(fā)明采用有優(yōu)先級的三級控制架構(gòu)，包括現(xiàn)場控制器、遠(yuǎn)程控制中心、移動控制端。溫室現(xiàn)場控制器按用戶約定算法執(zhí)行緊急控制功能。遠(yuǎn)程控制中心按用戶約定算法執(zhí)行復(fù)雜控制功能。移動控制端實(shí)現(xiàn)用戶通過手機(jī)短信息的查詢和控制功能，當(dāng)用戶有事不在控制中心，已可對溫室實(shí)施查詢和控制。三級控制架構(gòu)為適應(yīng)溫室控制中所面臨的實(shí)際情況，優(yōu)先級為從高至底的順序，如圖11所示，在動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)前，程序會運(yùn)行優(yōu)先級判斷算法，當(dāng)出現(xiàn)控制命令沖突的情況，以優(yōu)先級較高的控制命令為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器、GPRS網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制主機(jī)以及環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器和環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在溫室內(nèi)，傳感器通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)或者有線的方式連接現(xiàn)場控制器，所述的現(xiàn)場控制器連接環(huán)境控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程控制主機(jī)； 傳感器采集溫室內(nèi)的環(huán)境信息，通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)或者直接發(fā)送至現(xiàn)場控制器，現(xiàn)場控制器根據(jù)環(huán)境信息判斷是否需要通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時現(xiàn)場控制器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境信息上傳至遠(yuǎn)程控制主機(jī)，遠(yuǎn)程控制主機(jī)可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令至現(xiàn)場控制器，并通過環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器和土壤水分傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用簇狀組網(wǎng)方式,包括Zigbee終端、Zigbee路由和Zigbee網(wǎng)關(guān),所述的Zigbee終端通過Zigbee路由或者直接與Zigbee網(wǎng)關(guān)連接,所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)連接現(xiàn)場控制器,所述的傳感器通過Zigbee終端接入Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee終端采用多層分布的方式布置在溫室的上層、中層和下層，所述的上層位于溫室的保溫膜以上，所述的中層位于溫室的保溫膜與植物冠層之間，所述的下層位于植物冠層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee終端包括Zigbee片上系統(tǒng)和射頻收發(fā)如端，所述的射頻收發(fā)如端內(nèi)集成有功率放大器，傳感器的信息發(fā)送至Zigbee片上系統(tǒng)，經(jīng)處理后由射頻收發(fā)前端進(jìn)行發(fā)射。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee終端還包括按鍵設(shè)置模塊，通過該按鍵設(shè)置模塊可以設(shè)置該Zigbee終端在溫室中所處的相對坐標(biāo)和發(fā)射功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)采用電池供電或者220V市電的供電方式，Zigbee網(wǎng)關(guān)通過電壓轉(zhuǎn)換模塊連接220V市電，該電壓轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的變壓器、整流橋、電容濾波電路和穩(wěn)壓電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場控制器包括MCU以及與MCU連接的顯示屏、GPRS模塊和弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊，所述的MCU連接Zigbee網(wǎng)關(guān)，對接收并處理溫室內(nèi)的環(huán)境信息，GPRS模塊用于接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制器與遠(yuǎn)程控制主機(jī)之間的通信，所述的弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電模塊包括光耦繼電器和接觸器，用于連接環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)MCU對環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的Zigbee網(wǎng)關(guān)通過RS232串口與現(xiàn)場控制器的MCU連接，傳輸速率為9600bps。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場控制器可與移動通信終端連接，通過移動通信終端進(jìn)行環(huán)境信息查詢和控制，所述的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用三級控制的方式，其控制的優(yōu)先級由高到低依次為:現(xiàn)場控制器、遠(yuǎn)程 控制主機(jī)和移動通信終端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器、GPRS網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制主機(jī)以及環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的傳感器、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制器和環(huán)境控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在溫室內(nèi)，傳感器通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)或者有線的方式連接現(xiàn)場控制器，所述的現(xiàn)場控制器連接環(huán)境控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程控制主機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)中布線繁瑣、成本較高的問題，信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性好，控制方式靈活方便。
文檔編號G05B19/418GK103076784SQ20121058803
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者蔚瑞華, 徐立鴻, 黃培 申請人:同濟(jì)大學(xué)