一種大棚蔬菜生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，包括上位計(jì)算機(jī)、CAN總線適配器、CAN總線、多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制工作站及連接在各工作站上的若干個(gè)繼電器、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置，上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線適配器連接CAN總線，各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站通過CAN總線與CAN總線適配器相連接。所述上位計(jì)算機(jī)用于顯示大棚內(nèi)不同位置的溫濕度和二氧化碳濃度的值，設(shè)置各參數(shù)的上限和下限值并向各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站發(fā)送相關(guān)控制命令，所述現(xiàn)場(chǎng)控制工作站接收上位計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令，通過繼電器控制溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置，調(diào)節(jié)濕度值和二氧化碳濃度值。
【專利說明】一種大棚蔬菜生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置 一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)控裝置，具體涉及一種采用CAN總線作 為通信網(wǎng)絡(luò)的大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，屬于大棚蔬菜生長(zhǎng)監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 溫、濕度和二氧化碳濃度等參數(shù)對(duì)大棚蔬菜茁壯生長(zhǎng)有著十分重要的影響，這三 個(gè)方面相互依賴而又相互制約地發(fā)揮作用。只有合理配置三者之間的關(guān)系，才能使得蔬菜 增產(chǎn)。
[0003] 我國(guó)現(xiàn)在的蔬菜大棚雖然總體規(guī)模比較大，但溫濕度的控制方式比較單一，只是 在大棚內(nèi)的若干地方放置溫濕度計(jì)，菜農(nóng)需要挨個(gè)查看每個(gè)溫濕度計(jì)的數(shù)值，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；大 部分的農(nóng)村蔬菜大棚都沒有二氧化碳的檢測(cè)裝置，對(duì)于二氧化碳的控制，也只是采取傳統(tǒng) 的手工方法。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目是提供一種采用CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)的大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自 動(dòng)監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)蔬菜大棚內(nèi)濕度值和二氧化碳濃度值即時(shí)采集和自動(dòng)控制，構(gòu)造一個(gè)最 適合于大棚蔬菜生長(zhǎng)、資源配置合理的環(huán)境。
[0005] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：這種基于CAN總線技術(shù)的大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng) 監(jiān)控裝置，包括上位計(jì)算機(jī)、CAN總線適配器、CAN總線、多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制工作站及連接在各工 作站上的若干個(gè)繼電器、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和 二氧化碳產(chǎn)生裝置，上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線適配器連接CAN總線，各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站與 CAN總線適配器通過CAN總線相連接。
[0006] 上述的一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，所述上位計(jì)算機(jī)采用巡檢方式，每 隔一定時(shí)間向各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站發(fā)出控制命令，設(shè)置溫濕度、二氧化碳濃度等參數(shù)的上限 和下限值，讀取蔬菜大棚內(nèi)溫濕度和二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)；所述各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站接收上 位計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令，將其采集到的數(shù)據(jù)傳輸給上位計(jì)算機(jī)顯示，并通過繼電器控制 溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置來調(diào)節(jié)濕度值和二氧化碳濃度值。
[0007] 上述的一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，所述現(xiàn)場(chǎng)控制工作站包含一個(gè)CAN 總線驅(qū)動(dòng)器TJA1050芯片、一個(gè)CAN總線控制器SJA1000芯片和一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器STC89C52 芯片。
[0008] 上述的一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，所述溫濕度傳感器采用SHT11數(shù)字 式溫濕度傳感器；所述二氧化碳傳感器采用采用紅外二氧化碳傳感器模塊MH-Z15。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：采用CAN總線構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，組建一套智能監(jiān)控裝 置，實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜大棚內(nèi)的若干個(gè)點(diǎn)溫濕度值和二氧化碳濃度值即時(shí)采集和控制，精確控制 大棚蔬米的生長(zhǎng)環(huán)境，提局大棚蔬菜的生長(zhǎng)質(zhì)最和產(chǎn)景。
[0010] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的現(xiàn)場(chǎng)控制工作站電路原理圖；
[0013] 圖3為本實(shí)用新型的溫濕度傳感器和二氧化碳濃度傳感器與節(jié)點(diǎn)控制器 STC89C52芯片的連接電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 參見圖1，整個(gè)系統(tǒng)由上位計(jì)算機(jī)、CAN總線適配器、CAN總線、多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制工作 站及連接在各工作站上的若干個(gè)繼電器、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置、 土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置組成。采用CAN總線構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，將各工作站連接成 一個(gè)分布式智能大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線適配器連接 CAN總線，各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站通過CAN總線與CAN總線適配器相連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總 線方式進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與各現(xiàn)場(chǎng)工作站的通信，對(duì)系統(tǒng)各現(xiàn)場(chǎng)工作站進(jìn)行 控制。現(xiàn)場(chǎng)控制工作站包含有一個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)CAN總線控制器和一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制 器，CAN總線驅(qū)動(dòng)器選用TJA1050芯片，以SJA1000芯片作為CAN總線控制器、STC89C52單 片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)控制器，傳輸介質(zhì)采用雙絞線，通信速率設(shè)為20 kbit/s時(shí)，CAN總線任意兩 節(jié)點(diǎn)之間的距離可以達(dá)到3. 3km，完全可以滿足系統(tǒng)的通信要求。CAN總線抗千憂能力強(qiáng)， 釆用短幀結(jié)構(gòu)，每幀信息都有校驗(yàn)及其它校驗(yàn)措施，具有強(qiáng)有力的錯(cuò)誤檢測(cè)功能，能自動(dòng)完 成出錯(cuò)處理和應(yīng)答處理，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0015] 上位計(jì)算機(jī)采用巡檢方式，每隔一定時(shí)間便向各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站發(fā)出相關(guān)控制命 令；現(xiàn)場(chǎng)控制工作站接收上位計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令，將其采集到的數(shù)據(jù)傳輸給上位計(jì)算 機(jī)顯示；通過繼電器控制溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置調(diào)節(jié)濕度值和 二氧化碳濃度值。
[0016] 通信協(xié)議采用"ID+命令+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)"的形式，其中ID為11位標(biāo)識(shí)符且與各工 作站一一對(duì)應(yīng)，通過標(biāo)識(shí)符可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問控制。根據(jù)系統(tǒng)的需要，將命令分為 通用命令和尋址命令，通用命令是指所有收到命令的工作站都要執(zhí)行的命令，尋址命令是 指只有相應(yīng)地址的工作站才執(zhí)行的命令，由于CAN總線數(shù)據(jù)幀最多可帶有8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)， 將第一個(gè)字節(jié)作為地址，第二個(gè)字節(jié)作為命令字節(jié)，用于表示工作站所要執(zhí)行的動(dòng)作；數(shù)據(jù) 則表示通信的具體內(nèi)容，通信過程中的數(shù)據(jù)全部采用ASCII碼的方式傳送；校驗(yàn)為一個(gè)字 節(jié)，采用累加和的形式。
[0017] 上位計(jì)算機(jī)上安裝有遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，監(jiān)控軟件采用Visual Basic 6.0編寫，基于 Windows操作系統(tǒng)和Access數(shù)據(jù)庫，它包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能報(bào)警、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、歷史數(shù)據(jù) 分析、用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理、登錄密碼修改、退出等Windows標(biāo)準(zhǔn)菜單項(xiàng)及功能按鈕。
[0018] 上位計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示大棚內(nèi)部的空氣溫濕度、二氧化碳濃度；遠(yuǎn)程、自動(dòng)控制 大棚內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置等設(shè)備；可以靈活的設(shè)置各 個(gè)大棚內(nèi)各參數(shù)的上下閥值；查看大棚內(nèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線圖，及時(shí)掌握大棚內(nèi)蔬菜生長(zhǎng)環(huán) 境。
[0019] 參見圖2,現(xiàn)場(chǎng)控制工作站主要由節(jié)點(diǎn)控制器STC89C52、獨(dú)立CAN通信控制器 SJA1000、CAN總線驅(qū)動(dòng)器TJA1050和高速光電耦合器6N137組成。節(jié)點(diǎn)控制器STC89C52負(fù) 責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。
[0020] SJA1000 的 AD0-AD7 連接到 STC89C52 的 P0 口，運(yùn):連接到 STCS9C52 的 P2· 0。P2. 0 為0時(shí)CPU片外存儲(chǔ)器地址可選中SJA1000, CPU通過這些地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀 /寫操作。SJA1000的而、W、ALE分別與STC89C52的對(duì)應(yīng)引腳相連，面f接STC89C52 的INTO，STC89C52也可通過中斷方式訪問SJA1000。為了增強(qiáng)CAN總線工作站的抗千擾 能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接與TJA1050的TXD和RXD相連，而是通過高速光耦 6N137后與TJA1050相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。TJA1050 與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗千擾措施。TJA1050的CANH和CANL與地 之間并聯(lián)了兩個(gè)l〇〇pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的 能力。
[0021] 參見圖3,二氧化碳濃度測(cè)量采用紅外二氧化碳傳感器模塊MH-Z15,單片機(jī)的引 腳P1.0接傳感器的輸出端。MH-Z15是將成熟的紅外吸收氣體檢測(cè)技術(shù)與精密光路設(shè)計(jì)、精 良電路設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，制作出的通用型紅外氣體傳感器，它利用非色散紅外原理對(duì)空氣中 存在的二氧化碳進(jìn)行探測(cè)，具有很好的選擇性，無氧氣依賴性，壽命長(zhǎng)。二氧化碳對(duì)植物的 光合作用有著直接的影響，在植物學(xué)中，有一個(gè)飽和點(diǎn)的概念，二氧化碳濃度在相對(duì)于光合 作用上就有一個(gè)飽和點(diǎn)，在這個(gè)飽和點(diǎn)的下面，如果增加空氣中的二氧化碳的濃度，農(nóng)作物 的光合作用會(huì)增強(qiáng)，當(dāng)大棚內(nèi)的二氧化碳含量低于飽和點(diǎn)值時(shí)，啟動(dòng)二氧化碳產(chǎn)生裝置來 增加空氣中的二氧化碳的含量，促進(jìn)光合作用，同時(shí)促進(jìn)大棚蔬菜的生長(zhǎng)。
[0022] 單片機(jī)的引腳P1. 1、P1. 2接溫濕度傳感器，溫濕度傳感器采用瑞士生產(chǎn)的SHT11 單片集成傳感器，它是一種可以同時(shí)測(cè)量溫度、濕度和露點(diǎn)的傳感器，不需外圍元件就可直 接輸出經(jīng)過標(biāo)定了的相對(duì)溫度、濕度及露點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)。按照植物種植學(xué)的相關(guān)理論，大棚 溫度一般白天不高于 32度，夜間不低于I5度，當(dāng)大棚內(nèi)空氣溫度低于15度的下限時(shí)，啟動(dòng) 溫度調(diào)節(jié)裝置，使溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于：包括上位計(jì)算機(jī)、CAN總線適配 器、CAN總線、多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制工作站及連接在各工作站上的若干個(gè)繼電器、溫濕度傳感器、 二氧化碳傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置、土壤灌溉裝置和二氧化碳產(chǎn)生裝置，所述上位計(jì)算機(jī)通過 CAN總線適配器連接CAN總線，所述各現(xiàn)場(chǎng)控制工作站通過CAN總線與CAN總線適配器相連 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于：所述現(xiàn) 場(chǎng)控制工作站包含一個(gè)CAN總線驅(qū)動(dòng)器TJA1050芯片、一個(gè)CAN總線控制器SJA1000芯片 和一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器STC89C52芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大棚蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于：所述溫 濕度傳感器采用SHT11數(shù)字式溫濕度傳感器；所述二氧化碳傳感器采用采用紅外二氧化碳 傳感器模塊MH-Z15。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK204086969SQ201420534573
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】陳威兵, 張剛林, 馮璐 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙學(xué)院