專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是涉及應(yīng)用無線傳感傳輸技術(shù)、用于實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室大棚內(nèi)作物或畜禽生長環(huán)境和生長狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹悄鼙O(jiān)控系統(tǒng)、控制裝置和控制方法。
背景技術(shù)：
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溫室大棚已成為我國一些農(nóng)村的重要產(chǎn)業(yè)，并逐漸呈現(xiàn)大規(guī)模、集團(tuán)化的特點(diǎn)，因此在無人值守的條件下，有效監(jiān)控溫室大棚內(nèi)的環(huán)境條件并自動(dòng)調(diào)整以更適應(yīng)作物或畜禽的生長已成為一個(gè)十分重大且具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。本發(fā)明著眼于此，設(shè)計(jì)了一種能適應(yīng)溫室大棚內(nèi)作物或畜禽生長特性的智能監(jiān)控系統(tǒng)，利用移動(dòng)或定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)檢測溫室大棚內(nèi)地表溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度、土壤養(yǎng)分濃度等環(huán)境條件，利用可移動(dòng)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝作物或畜禽的生長狀態(tài)，進(jìn)而分析處理以便系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)整或者管理人員制定出適合的調(diào)整方案。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明針對目前溫室大棚中使用有線組網(wǎng)方式布線復(fù)雜且維護(hù)升級困難、多處溫室大棚監(jiān)管困難、監(jiān)控管理人員不能離開或任意走動(dòng)的問題，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)、控制裝置和控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其組成包括:現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元、區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三部分，區(qū)域級監(jiān)控管理中心即區(qū)域中心的監(jiān)控軟件終端，安裝在溫室大棚內(nèi)設(shè)定監(jiān)控管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚，所述的現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元包括多個(gè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、一個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線通信設(shè)備和現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心。所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備都是用于檢測指定位置的環(huán)境狀況和作物或畜禽的生長狀態(tài)的設(shè)備，所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備均包含多個(gè)多種傳感器、微處理器、無線收發(fā)模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和語音播放模塊，移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包含機(jī)械移動(dòng)裝置、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感器包括溫濕度傳感器、土壤水分傳感器、CO2濃度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和土壤養(yǎng)分濃度傳感器等中的一種或多種，用于實(shí)時(shí)檢測溫室大棚內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)；移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括有定位傳感器，以獲得設(shè)備的確切位置。所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述無線通信設(shè)備，包括短程無線通信和遠(yuǎn)程無線通信兩部分，用于傳遞各種通信信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述短程無線通信設(shè)備，用于接收傳感信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用BlueTooth、Wi_F1、ZigBee短程無線通訊方式；
所述遠(yuǎn)程無線通信設(shè)備，用于現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三者之間的通訊，使用蜂窩移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線或無線互聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)程無線通訊方式。
所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述微處理器，用于接收并初步處理傳感數(shù)據(jù)或視頻信息，將初步處理結(jié)果傳送至現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心；用于響應(yīng)報(bào)警狀態(tài)或監(jiān)控中心的命令信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整；所述短程無線發(fā)射模塊，用于將微控制器經(jīng)過初步處理的傳感信息或視頻數(shù)據(jù)發(fā)射給現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)或者閥門，運(yùn)作時(shí)能實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、土壤濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分濃度等的調(diào)整；所述語音播放模塊，用于檢測到數(shù)據(jù)越限或作物、畜禽生長狀態(tài)不正常時(shí)產(chǎn)生語音報(bào)警，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)有操作時(shí)產(chǎn)生語音提示，空閑的時(shí)候還可以選擇播放一些可以促進(jìn)作物或畜禽生長的音樂；所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，用于采集指定位置作物或家禽生長狀況的視頻數(shù)據(jù)；所述機(jī)械移動(dòng)裝置，用于完成移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中各裝置的移動(dòng)和機(jī)械聯(lián)動(dòng)。所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心即位于溫室大棚內(nèi)的監(jiān)控軟件平臺(tái)，用于設(shè)置系統(tǒng)的監(jiān)控模式及參數(shù)、接收傳感信息或視頻圖像并處理分析、顯示溫室大棚內(nèi)各位置的狀況、提醒管理人員進(jìn)行相關(guān)操作以及與區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端進(jìn)行通信。所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行方式，依據(jù)是否有人為干預(yù)分為巡檢和指定點(diǎn)檢測兩種:巡檢一系統(tǒng)在沒有人為干預(yù)的情況下自動(dòng)運(yùn)行，在檢測到報(bào)警狀態(tài)后報(bào)警，同時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，完成閉環(huán)控制過程；指定點(diǎn)檢測一管理人員通過智能手機(jī)客戶端、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心或現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心發(fā)出指令，指定移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備到達(dá)指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)操作。有益效果:
1.為了提高系統(tǒng)的普適性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)監(jiān)控管理層次，分別是現(xiàn)場級、區(qū)域級和智能手機(jī)客戶端，這樣管理人員可以不必在每個(gè)溫室大棚內(nèi)巡視就可以隨時(shí)隨地了解各溫室大棚內(nèi)的狀況、并且能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守時(shí)溫室大棚內(nèi)能自動(dòng)調(diào)整保持合適的環(huán)境條件，從而解決了大規(guī)模溫室大棚監(jiān)控管理任務(wù)艱巨和不能便捷地管理溫室大棚的難題。2.有線方式速度快、數(shù)據(jù)流量大、可靠性高，在實(shí)際應(yīng)用中顯示了很多優(yōu)點(diǎn)，但在溫室大棚這種空曠、分散的場合，其缺點(diǎn)十分突出:前期布線工作量大、一旦安裝固定便很難移動(dòng)，線路出現(xiàn)故障很難排查，后期的設(shè)備維護(hù)和管理成本大。隨著射頻技術(shù)、集成電路的發(fā)展，無線通信變得越來越容易，數(shù)據(jù)通信的速率也越來越快，尤其近幾年來出現(xiàn)了一些典型的無線應(yīng)用。3.物聯(lián)網(wǎng)是指通過傳感器、射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在基于傳感器技術(shù)和無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展起來的一種特殊互聯(lián)網(wǎng)。目前比較成熟的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，傳輸范圍從幾米到幾十米，下面是比較常見的幾種:
(I)藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)
該技術(shù)是一種使用2.4GHz頻段的短距離高速通信技術(shù)，通信速度一般在IMbps以上，通信距離低于20米。它采用快速跳頻、前向糾錯(cuò)和優(yōu)化編碼等技術(shù)，使得其具有抗干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它還具有低功耗、低成本、使用便捷和電磁污染小等特點(diǎn)。藍(lán)牙技術(shù)的這些優(yōu)勢，為其在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用提供了條件。(2)超寬帶技術(shù)
該技術(shù)不用載波，而采用時(shí)間間隔極短(小于Ins)的脈沖進(jìn)行通信?；赨WB技術(shù)的傳感產(chǎn)品主要用在定位，入侵檢測等方面上，家庭貴重物品以及家庭成員(老人或兒童)定位業(yè)務(wù)可以采用在家庭網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)UWB傳感器功能，并將定位標(biāo)簽附著在定位物體或人員上，便于對其進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視或監(jiān)護(hù)。⑶W1-Fi 技術(shù)
該技術(shù)使用802.1lb標(biāo)準(zhǔn)，是由1999年無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟(2002年改名為w1-fi聯(lián)盟)提出的。W1-Fi技術(shù)使用2.4GHz的頻段，傳輸速率最大達(dá)到11Mbps，能夠在上百米的范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入無線信號，為用戶提供無線寬帶上網(wǎng)。(4) Zigbee 技術(shù)
這是基于網(wǎng)絡(luò)底層803.15.4的短距離數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是由在2002年成立的Zigbee聯(lián)盟所訂立的，當(dāng)該協(xié)議發(fā)展到2007版時(shí)各層協(xié)議都已經(jīng)趨于完善。Zigbee網(wǎng)絡(luò)適用于一定區(qū)域范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可通過網(wǎng)關(guān)等設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫連接。目前Zigbee技術(shù)廣泛應(yīng)用于溫度、濕度、亮度傳感器等產(chǎn)品中。(5) Wihree 技術(shù)
當(dāng)他作為超低功耗(ULP, Ultra Low Power)藍(lán)牙技術(shù)而納入藍(lán)牙規(guī)范之后,這項(xiàng)原本由諾基亞開發(fā)的2.4GHz無線技術(shù)加快了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，其設(shè)計(jì)開發(fā)可以用在心率傳感器、運(yùn)動(dòng)鞋里的速度和距離傳感器產(chǎn)品中，將傳感器獲取的心率等數(shù)據(jù)在“手表”型裝置中進(jìn)行顯不等。(6)紅外技術(shù)(IrDA)
它是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便以及簡單易用的特點(diǎn)。此外，紅外線發(fā)射角度小，傳輸安全性較高。(6)家庭無線射頻技術(shù)(HomeRF)
該技術(shù)由西門子、摩托羅拉等巨頭公司在1998年組建并負(fù)責(zé)研發(fā)，它吸取其他無線通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、對現(xiàn)有無線通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，其工作頻段為2.4GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbit/s。但是其標(biāo)準(zhǔn)與802.b協(xié)議不兼容，因此主要應(yīng)用在家庭無線網(wǎng)絡(luò)中。在具體使用中，可以根據(jù)需要選用上述的短距離無線通信技術(shù)，例如:在需要個(gè)人特制網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對點(diǎn)交換的場合可以選用IrDA技術(shù)；如果需要低功率音頻或全向連接，可以選用藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)；如果要建立食品消費(fèi)娛樂個(gè)人無線局域網(wǎng)，可以選用超寬帶(UffB)技術(shù)。對于本發(fā)明而言,藍(lán)牙技術(shù)雖然成本低、傳輸快,但功耗大,而且傳輸范圍小；W1-Fi網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快，傳輸距離可達(dá)100米，但成本高；IrDA技術(shù)傳輸速率大，但距離太短，且要求點(diǎn)對點(diǎn)直線傳輸；ZigBee技術(shù)解決了低成本、低功耗的問題，同時(shí)它的傳輸速率和傳輸距離均滿足短距離速率通信的要求，故下文的本發(fā)明實(shí)例中，選用了 ZigBee技術(shù)進(jìn)行短距離無線通訊。4.本發(fā)明設(shè)計(jì)還涉及到蜂窩移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等遠(yuǎn)程無線通信技術(shù)。其中:
(I)蜂窩移動(dòng)通信技術(shù) 蜂窩移動(dòng)通信是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過無線通道連接起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶間的相互通信。其主要特征是終端的移動(dòng)性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動(dòng)漫游功能。目前第二代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展較為成熟，主要包括使用900/1800MHZ頻譜的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和使用800MHz頻譜的CDMA移動(dòng)通信，而第三代移動(dòng)通信技術(shù)也正在蓬勃發(fā)展，日益成熟。GSM是目前全球應(yīng)用最廣的移動(dòng)技術(shù)，為接近30億用戶提供服務(wù)并且被大約670家運(yùn)營商在超過200個(gè)國家部署。CDMA目前的市場機(jī)會(huì)相當(dāng)大，在全球，有超過98個(gè)國家的255家運(yùn)營商正在運(yùn)營CDMA網(wǎng)絡(luò)，具體的用戶數(shù)高達(dá)4.5億。(2)無線局域網(wǎng)技術(shù)
無線局域網(wǎng)絡(luò)利用射頻(Radio Frequency ；RF)的技術(shù),取代舊式雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。無線局域網(wǎng)的IEEE 802.1la標(biāo)準(zhǔn)使用5GHz頻段，支持的最大速度為54Mb/s ；IEEE 802.1 Ib和IEEE 802.1 Ig標(biāo)準(zhǔn)使用2.4GHz頻段，分別支持最大llMb/s進(jìn)而54Mb/s的速度；IEEE 802.1ln使用2.4GHz和5GHz頻段，支持最大600Mb/s的速率。目前研究的802.1lac工作組目標(biāo)速率在lGb/s，工作在5GHz頻段。但是目前單芯片產(chǎn)品成本較高，所以目前基于無線保真(WiFi，Wireless Fidelity，采用IEEE 802.1lb標(biāo)準(zhǔn))技術(shù)的傳感器主要應(yīng)用在工業(yè)、樓宇自動(dòng)化中，還需要待其芯片產(chǎn)品價(jià)格的進(jìn)一步下降，如果價(jià)格下降到家用可接受的范圍內(nèi)，則家庭網(wǎng)可以利用原有的WiFi模塊，不用新增疊加Zigbee基站模塊等，具有一定的應(yīng)用前景。(3)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
互聯(lián)網(wǎng)，即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)是將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或者是兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)終端、客戶端、服務(wù)端通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的手段互相聯(lián)系起來，而實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)在千里之外的朋友也能相互發(fā)送郵件、共同完成一項(xiàng)工作和共同娛樂的技術(shù)。(4)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來進(jìn)行通信的技術(shù)。在最近幾年里，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)成為當(dāng)今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務(wù)，它們的增長速度都是任何預(yù)測家未曾預(yù)料到的，所以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以預(yù)見將會(huì)創(chuàng)造怎樣的經(jīng)濟(jì)神話。目前，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正逐漸滲透到人們生活、工作的各個(gè)領(lǐng)域，短信、鈴圖下載、移動(dòng)音樂、手機(jī)游戲、視頻應(yīng)用、手機(jī)支付、位置服務(wù)等豐富多彩的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用迅猛發(fā)展，正在深刻改變信息時(shí)代的社會(huì)生活，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過幾年的曲折前行，終于迎來了新的發(fā)展高潮。除了上述主流的無線接入技術(shù)之外，還有很多其他的技術(shù)，此處就不再一一列舉了。這些無線技術(shù)都將不可避免地影響著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，影響著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。5.本發(fā)明在無人值守的條件下，有效監(jiān)控溫室大棚內(nèi)的環(huán)境條件并自動(dòng)調(diào)整以更適應(yīng)作物或畜禽的生長。6.本發(fā)明解決了溫室大棚中使用有線組網(wǎng)方式布線復(fù)雜且維護(hù)升級困難、多處溫室大棚監(jiān)管困難、監(jiān)控管理人員不能離開或任意走動(dòng)的問題。7.本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)、控制裝置和控制方法。
8.本發(fā)明可以直接控制某處或某幾處執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，對溫室大棚內(nèi)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行主觀調(diào)整。


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圖1為本發(fā)明實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖1發(fā)明實(shí)例中所示定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖1發(fā)明實(shí)例中所示移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意 圖4為圖1發(fā)明實(shí)例中系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)并自動(dòng)調(diào)節(jié)的原理 圖5為圖3所示移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備巡檢方式的工作流程 圖6為圖3所示移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備指定點(diǎn)檢測方式的工作流程 圖7為圖1發(fā)明實(shí)例中所示現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心的功能示意具體實(shí)施方式
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實(shí)施例1:
基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其組成包括:現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元、區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端I三部分，區(qū)域級監(jiān)控管理中心2即區(qū)域中心的監(jiān)控軟件終端，安裝在溫室大棚內(nèi)設(shè)定監(jiān)控管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚，所述的現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備3，多個(gè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、一個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線通信設(shè)備和現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心4。實(shí)施例2:
實(shí)施例1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備都是用于檢測指定位置的環(huán)境狀況和作物或畜禽的生長狀態(tài)的設(shè)備，所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備均包含多個(gè)多種傳感器5、微處理器6、無線收發(fā)模塊7、執(zhí)行機(jī)構(gòu)8和語音播放模塊9，移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包含機(jī)械移動(dòng)裝置10、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)11。實(shí)施例3:
實(shí)施例1或2所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感器12包括溫濕度傳感器、土壤水分傳感器、CO2濃度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和土壤養(yǎng)分濃度傳感器等中的一種或多種，用于實(shí)時(shí)檢測溫室大棚內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)；移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括有定位傳感器，以獲得設(shè)備的確切位置。實(shí)施例4:
上述的實(shí)施例所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述無線通信設(shè)備，包括短程無線通信和遠(yuǎn)程無線通信兩部分，用于傳遞各種通信信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述短程無線通信設(shè)備，用于接收傳感信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用BlueTooth、W1-F1、ZigBee短程無線通訊方式；
所述遠(yuǎn)程無線通信設(shè)備，用于現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三者之間的通訊，使用蜂窩移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線或無線互聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)程無線通訊方式。實(shí)施例5:
上述的實(shí)施例所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述微處理器13，用于接收并初步處理傳感數(shù)據(jù)或視頻信息14，將初步處理結(jié)果傳送至現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心15 ;用于響應(yīng)報(bào)警狀態(tài)或監(jiān)控中心的命令信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整；所述短程無線發(fā)射模塊，用于將微控制器經(jīng)過初步處理的傳感信息或視頻數(shù)據(jù)發(fā)射給現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)或者閥門，運(yùn)作時(shí)能實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、土壤濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分濃度等的調(diào)整；所述語音播放模塊，用于檢測到數(shù)據(jù)越限或作物、畜禽生長狀態(tài)不正常時(shí)產(chǎn)生語音報(bào)警，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)有操作時(shí)產(chǎn)生語音提示，空閑的時(shí)候還可以選擇播放一些可以促進(jìn)作物或畜禽生長的音樂；所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，用于采集指定位置作物或家禽生長狀況的視頻數(shù)據(jù)；所述機(jī)械移動(dòng)裝置，用于完成移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中各裝置的移動(dòng)和機(jī)械聯(lián)動(dòng)。實(shí)施例6:
上述的實(shí)施例所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，所述現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心即位于溫室大棚內(nèi)的監(jiān)控軟件平臺(tái)，用于設(shè)置系統(tǒng)的監(jiān)控模式及參數(shù)、接收傳感信息或視頻圖像并處理分析、顯示溫室大棚內(nèi)各位置的狀況、提醒管理人員進(jìn)行相關(guān)操作以及與區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端進(jìn)行通信。實(shí)施例7:
上述的實(shí)施例所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行方式，依據(jù)是否有人為干預(yù)分為巡檢和指定點(diǎn)檢測兩種:巡檢——系統(tǒng)在沒有人為干預(yù)的情況下自動(dòng)運(yùn)行，在檢測到報(bào)警狀態(tài)后報(bào)警，同時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，完成閉環(huán)控制過程；指定點(diǎn)檢測——管理人員通過智能手機(jī)客戶端、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心或現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心發(fā)出指令，指定移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備到達(dá)指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)操作。實(shí)施例8:
本發(fā)明提供的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例如圖1所示，所示系統(tǒng)由現(xiàn)場級、區(qū)域級和智能手機(jī)客戶端三個(gè)層次構(gòu)成。其中，現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元包括多個(gè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和一個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備。由圖2、3可知，數(shù)據(jù)采集設(shè)備均包含多個(gè)多種無線傳感器、微處理器、短程無線發(fā)射模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和語音播放模塊，但定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備可能還含有數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包含機(jī)械移動(dòng)裝置。由所示的無線傳感器和數(shù)字?jǐn)z相機(jī)就能得到三種數(shù)據(jù):作物或畜禽的生長狀態(tài)、溫室大棚內(nèi)指定位置的環(huán)境數(shù)據(jù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的位置數(shù)據(jù)。圖1中所示的溫室大棚智能監(jiān)控實(shí)例系統(tǒng)，就各種測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償調(diào)整而言，既有閉環(huán)控制的過程，也有執(zhí)行人為指令的開環(huán)控制過程。實(shí)例系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)并自動(dòng)調(diào)整的閉環(huán)過程原理如圖4所示。圖3所示移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的工作流程，依據(jù)是否有人為干預(yù)分為巡檢和指定點(diǎn)檢測兩種，分別如圖5、6所示:
圖5中所示的巡檢方式中，在管理人員沒有發(fā)出指令的情況下，移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備16按照預(yù)定軌道順序監(jiān)測多個(gè)位置的溫濕度、CO2濃度、NH3濃度、光照強(qiáng)度等環(huán)境條件，在產(chǎn)生數(shù)據(jù)越限報(bào)警17時(shí)產(chǎn)生報(bào)警提示，同時(shí)控制相對應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)地調(diào)整18 ；
圖6中所示的指定點(diǎn)檢測中，管理人員通過現(xiàn)場級監(jiān)控界面、區(qū)域級監(jiān)控界面或智能手機(jī)客戶端發(fā)出指令，指定檢測某處或某幾處的環(huán)境數(shù)據(jù)，則移動(dòng)采集設(shè)備的微控制器收到指令后進(jìn)入中斷響應(yīng)，完成具體的檢測工作，此時(shí)若產(chǎn)生報(bào)警也能夠自動(dòng)調(diào)整。定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的工作流程圖，則與移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備的巡檢方式類似。實(shí)施例9:
實(shí)施例8所述的除了上述的閉環(huán)運(yùn)行方式以外，管理人員還可以直接控制某處或某幾處執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，對溫室大棚內(nèi)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行主觀調(diào)整，這便是一個(gè)無反饋的開環(huán)過程。圖7中所示的是現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心19的功能組成，可以看到主要分為五個(gè)功能塊:系統(tǒng)監(jiān)控模式及參數(shù)設(shè)置20、傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理21、監(jiān)控界面22、數(shù)據(jù)庫管理23和信息傳輸24。具體說來:
(1)系統(tǒng)監(jiān)控模式及參數(shù)設(shè)置——根據(jù)作物或畜禽的特點(diǎn)設(shè)置環(huán)境數(shù)據(jù)報(bào)警的上下限、根據(jù)需要選擇是否啟用語音播放模塊的音樂播放功能；
(2)傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理——顯示數(shù)據(jù)采集設(shè)備分布的拓?fù)鋱D、在組建成的傳感器網(wǎng)絡(luò)中增加或去除指定傳感器及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備；
(3)監(jiān)控界面——對傳感信息或視頻圖像進(jìn)一步處理分析得到直觀結(jié)果，顯示溫室大棚內(nèi)各位置的狀況，管理人員也可以下達(dá)指令使移動(dòng)設(shè)備到達(dá)指定位置進(jìn)行檢測或指示執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；
(4)數(shù)據(jù)庫管理一溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控到的數(shù)據(jù)匯總，便于查閱、管理，也利于生產(chǎn)模式的改進(jìn)和系統(tǒng)的升級；
(5)信息傳輸——接收傳感信息或視頻圖像數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端，接收數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端的查詢和控制指令。區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端的功能與之相似，但區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心是監(jiān)控和管理大規(guī)模區(qū)域內(nèi)多個(gè)大棚的監(jiān)控軟件平臺(tái)，一般是PC機(jī)客戶端；智能手機(jī)客戶端則是著重于移動(dòng)便攜的功能而開發(fā)的可以選擇管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚的手機(jī)監(jiān)控軟件。因而，三個(gè)監(jiān)控軟件界面會(huì)涉及到有不同的軟件承載，三者之間通過互聯(lián)網(wǎng)連接從而實(shí)現(xiàn)了各處傳感信息都連接入互聯(lián)網(wǎng)，物物相連、物人相連，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中智能化的監(jiān)控和管理功能。實(shí)施例10:
本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多層次智能監(jiān)控系統(tǒng)，由現(xiàn)場級、區(qū)域級和智能手機(jī)客戶端三個(gè)功能層次組成。所述遠(yuǎn)程無線通信設(shè)備，用于現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三者之間的通訊，可選用蜂窩移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線或無線互聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)程無線通訊方式。進(jìn)一步地，所述現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元還包括現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心，即位于溫室大棚內(nèi)的監(jiān)控軟件平臺(tái)，它主要分為以下幾個(gè)功能模塊:
(1)系統(tǒng)監(jiān)控模式及參數(shù)設(shè)置——根據(jù)作物或畜禽的特點(diǎn)設(shè)置環(huán)境數(shù)據(jù)報(bào)警的上下限、設(shè)置移動(dòng)監(jiān)控設(shè)備的手動(dòng)或自動(dòng)巡檢模式、根據(jù)需要選擇是否啟用語音播放模塊的音樂播放功能；
(2)傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理——顯示數(shù)據(jù)采集設(shè)備分布的拓?fù)鋱D、在組建成的傳感器網(wǎng)絡(luò)中增加或去除指定傳感器及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備；
(3)監(jiān)控界面——對傳感信息或視頻圖像進(jìn)一步處理分析得到直觀結(jié)果，顯示溫室大棚內(nèi)各位置的狀況，管理人員也可以下達(dá)指令使移動(dòng)設(shè)備到達(dá)指定位置進(jìn)行檢測或指示執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；
(4)數(shù)據(jù)庫管理一溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控到的數(shù)據(jù)匯總，便于查閱、管理，也利于生產(chǎn)模式的改進(jìn)和系統(tǒng)的升級；
(5)信息傳輸——接收傳感信息或視頻圖像數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端，接收數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端的查詢和控制指令。第二、三個(gè)層次一區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端的功能與現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心類似，但針對的對象和承載體與之不同。區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心是監(jiān)控和管理大規(guī)模區(qū)域內(nèi)多個(gè)大棚的監(jiān)控軟件平臺(tái)，一般是PC機(jī)客戶端；智能手機(jī)客戶端則是著重于移動(dòng)便攜的功能而開發(fā)的可以選擇管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚的手機(jī)監(jiān)控軟件。因而，三個(gè)監(jiān)控軟件界面會(huì)涉及到使用不同的開發(fā)軟件，而三者之間通過互聯(lián)網(wǎng)連接從而實(shí)現(xiàn)了各處傳感信息都連接入互聯(lián)網(wǎng)，物物相連、物人相連，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中智能化的監(jiān)控和管理功能。
權(quán)利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其組成包括:現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元、區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三部分，其特征是:區(qū)域級監(jiān)控管理中心即區(qū)域中心的監(jiān)控軟件終端連接在溫室大棚內(nèi)設(shè)定監(jiān)控管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚，所述的現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元包括多個(gè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、一個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線通信設(shè)備和現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備都是用于檢測指定位置的環(huán)境狀況和作物或畜禽的生長狀態(tài)的設(shè)備，所述定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備均包含多個(gè)多種傳感器、微處理器、無線收發(fā)模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和語音播放模塊，移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包含機(jī)械移動(dòng)裝置、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述傳感器包括溫濕度傳感器、土壤水分傳感器、CO2濃度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和土壤養(yǎng)分濃度傳感器等中的一種或多種，用于實(shí)時(shí)檢測溫室大棚內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)；移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備還包括有定位傳感器，以獲得設(shè)備的確切位置。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，特征在于:所述無線通信設(shè)備，包括短程無線通信和遠(yuǎn)程無線通信兩部分，用于傳遞各種通信信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述短程無線通信設(shè)備，用于接收傳感信息、組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用BlueTooth、Wi_F1、ZigBee短程無線通訊方式； 所述遠(yuǎn)程無線通信設(shè)備，用于現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三者之間的通訊，使用蜂窩移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線或無線互聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)程無線通訊方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述微處理器，用于接收并初步處理傳感數(shù)據(jù)或視頻信息，將初步處理結(jié)果傳送至現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心；用于響應(yīng)報(bào)警狀態(tài)或監(jiān)控中心的命令信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整；所述短程無線發(fā)射模塊，用于將微控制器經(jīng)過初步處理的傳感信息或視頻數(shù)據(jù)發(fā)射給現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)或者閥門，運(yùn)作時(shí)能實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、土壤濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分濃度等的調(diào)整；所述語音播放模塊，用于檢測到數(shù)據(jù)越限或作物、畜禽生長狀態(tài)不正常時(shí)產(chǎn)生語音報(bào)警，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)有操作時(shí)產(chǎn)生語音提示，空閑的時(shí)候還可以選擇播放一些可以促進(jìn)作物或畜禽生長的音樂；所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，用于采集指定位置作物或家禽生長狀況的視頻數(shù)據(jù)；所述機(jī)械移動(dòng)裝置，用于完成移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備中各裝置的移動(dòng)和機(jī)械聯(lián)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心即位于溫室大棚內(nèi)的監(jiān)控軟件平臺(tái)，用于設(shè)置系統(tǒng)的監(jiān)控模式及參數(shù)、接收傳感信息或視頻圖像并處理分析、顯示溫室大棚內(nèi)各位置的狀況、提醒管理人員進(jìn)行相關(guān)操作以及與區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端進(jìn)行通信。
7.按照權(quán)利要求2或3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，系統(tǒng)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行方式，依據(jù)是否有人為干預(yù)分為巡檢和指定點(diǎn)檢測兩種:巡檢——系統(tǒng)在沒有人為干預(yù)的情況下自動(dòng)運(yùn)行，在檢測到報(bào)警狀態(tài)后報(bào)警，同時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，完成閉環(huán)控制過程；指定點(diǎn)檢測——管理人員通過智能手機(jī)客戶端、區(qū)域級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心或現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心發(fā)出指令，指定移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備到達(dá)指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 或指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)。目前溫室大棚中使用有線組網(wǎng)方式布線復(fù)雜且維護(hù)升級困難、多處溫室大棚監(jiān)管困難、監(jiān)控管理人員不能離開或任意走動(dòng)等問題的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，其組成包括現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元、區(qū)域級監(jiān)控管理中心和智能手機(jī)客戶端三部分，區(qū)域級監(jiān)控管理中心即區(qū)域中心的監(jiān)控軟件終端，安裝在溫室大棚內(nèi)設(shè)定監(jiān)控管理一個(gè)或多個(gè)溫室大棚，所述的現(xiàn)場級數(shù)據(jù)監(jiān)控單元包括多個(gè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、一個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線通信設(shè)備和現(xiàn)場級監(jiān)控管理中心。本發(fā)明解決了上述問題，使大規(guī)模和智能化監(jiān)管溫室大棚變得十分方便可靠，有利于溫室大棚技術(shù)的普及。
文檔編號G05B19/418GK103092179SQ201310029009
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者姜春燕, 楊冰 申請人:黑龍江省致格科技開發(fā)有限公司