本發(fā)明涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來我國(guó)設(shè)施園藝快速發(fā)展，截至2012年，栽培面積已達(dá)到了362萬(wàn)hm²，占世界的89.3%；其中代表設(shè)施園藝現(xiàn)代化水平的玻璃溫室面積接近9000hm²，占世界玻璃溫室面積的22.5%。溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是提高溫室作物產(chǎn)量、減少勞動(dòng)力成本的關(guān)鍵技術(shù)，代表了溫室生產(chǎn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，融合了上述高新技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到溫室監(jiān)控領(lǐng)域。但是，上述系統(tǒng)主要側(cè)重于單棟溫室環(huán)境信息的獲取和對(duì)設(shè)備的簡(jiǎn)單控制，其智能化程度不高、通用性不強(qiáng)，且難以擴(kuò)展應(yīng)用于大型連棟溫室群環(huán)境調(diào)控。而國(guó)內(nèi)溫室建設(shè)恰恰是以多棟溫室構(gòu)成的溫室群為主，在這種新形勢(shì)下，要求當(dāng)前溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)在軟硬件的設(shè)計(jì)上，要基于統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架，在保證設(shè)備控制安全性的前提下，將環(huán)境智能調(diào)控算法應(yīng)用到溫室實(shí)際生產(chǎn)管理中，構(gòu)建出擴(kuò)展性高、通用性強(qiáng)的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)（IOT, Internet of Things）是傳感器、互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)高度融合的新一代信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中有廣泛應(yīng)用，近年來主要在現(xiàn)代溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)與調(diào)控、產(chǎn)品溯源和病蟲害診斷等方面取得重要進(jìn)展。而以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架為基礎(chǔ)的現(xiàn)代溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)，其注重全面感知、穩(wěn)定傳輸和智能應(yīng)用3個(gè)方向，且系統(tǒng)易于擴(kuò)展，應(yīng)用性強(qiáng)，是現(xiàn)代溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了構(gòu)建出擴(kuò)展性高、通用性強(qiáng)的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)3部分構(gòu)成,各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中相對(duì)獨(dú)立，依賴聚合性較低，具有良好的可擴(kuò)展性、可操作性和應(yīng)用性。

所述的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)為C/S架構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控軟件通過CANOpen協(xié)議和基于分布式CAN總線的溫室數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室主要環(huán)境因子的采集和設(shè)備的控制。輸入模塊接收傳感器采集的溫室小氣候環(huán)境因子（空氣溫度、濕度、太陽(yáng)輻射等）和室外氣象信息（空氣溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度等），將它們發(fā)送到CAN總線上，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過CAN通信卡接收這些數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。輸出模塊通過CAN總線接收來自現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控軟件的控制信號(hào)，控制繼電器的動(dòng)作，繼電器的相應(yīng)動(dòng)作控制著溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備（風(fēng)機(jī)、天窗、濕簾、遮陽(yáng)網(wǎng)等）的啟停。溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集的采樣周期為1s，為了保持較高的性噪比，設(shè)定數(shù)據(jù)存檔周期為30s。另外還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。

所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，由數(shù)據(jù)獲取層、邏輯應(yīng)用層和表現(xiàn)交互層構(gòu)成，采用基于Ajax技術(shù)的異步數(shù)據(jù)交互方式構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)，整體實(shí)現(xiàn)溫室信息的獲取、控制命令的下達(dá)，并提供了快捷友好的用戶交互邏輯，具有用戶注冊(cè)管理、實(shí)時(shí)環(huán)境信息預(yù)覽、歷史數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、視頻監(jiān)控等功能，使身處異地的科研和管理人員可以方便的獲取溫室環(huán)境信息，提供監(jiān)控手段，增強(qiáng)其能動(dòng)性與干預(yù)能力。

所述的數(shù)據(jù)庫(kù)介于遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)之間，是它們通信的橋梁?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)將處理過的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息以及設(shè)備控制日志等存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，供用戶進(jìn)行歷史查詢與分析。遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)一方面將數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的信息展示給遠(yuǎn)程用戶，另一方面將遠(yuǎn)程用戶的控制命令寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的控制決策表，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)時(shí)輪詢控制決策表，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室設(shè)備的控制。

所述的溫度系統(tǒng)智能控制方法采用混雜自動(dòng)機(jī)建模與控制的相關(guān)理論，設(shè)備狀態(tài)識(shí)別與校準(zhǔn)采用Zernike矩的圖像識(shí)別技術(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：

基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)顯示、可視化的數(shù)據(jù)查詢與分析，尤其能夠監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)智能控制，并結(jié)合溫室設(shè)備的工作特點(diǎn)，將基于混雜自動(dòng)機(jī)模型的溫室溫度系統(tǒng)智能調(diào)控算法應(yīng)用到環(huán)境調(diào)控中，實(shí)現(xiàn)溫室設(shè)備的智能控制。將基于Zernike矩的圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)校準(zhǔn)，充分利用Ajax技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)更新與同步。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是系統(tǒng)總體框圖。

圖2是系統(tǒng)Ajax請(qǐng)求過程。

圖3是手動(dòng)控制流程。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)3部分構(gòu)成。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)為C/S架構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控軟件通過CANOpen協(xié)議和基于分布式CAN總線的溫室數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室主要環(huán)境因子的采集和設(shè)備的控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，由數(shù)據(jù)獲取層、邏輯應(yīng)用層和表現(xiàn)交互層構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫(kù)介于遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)之間，是它們通信的橋梁。

如圖2所示， 遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)中需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫室環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息，且涉及到大量的歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表分析、參數(shù)設(shè)置、設(shè)備控制等操作，本文采用基于Ajax技術(shù)的異步數(shù)據(jù)交互方式構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┝鲿车臄?shù)據(jù)交互體驗(yàn)，且能夠降低服務(wù)器負(fù)擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。遠(yuǎn)程客戶端瀏覽器中JavaScript 定時(shí)調(diào)用setInterval 函數(shù)，不斷觸發(fā)Ajax 引擎，向Web服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求，服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中最新的環(huán)境數(shù)據(jù)并以JSON 格式回傳給前臺(tái)頁(yè)面，從而實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。

如圖3所示， 系統(tǒng)中設(shè)備的控制模式分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，可以在兩種控制模式中自由切換。手動(dòng)控制既可在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)中也可以在Web遠(yuǎn)程客戶端上實(shí)現(xiàn)，而智能控制算法只在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)中運(yùn)行。手動(dòng)控制過程如圖4所示，控制指令可能來自遠(yuǎn)程客戶端也有可能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。當(dāng)實(shí)施遠(yuǎn)程控制時(shí)，系統(tǒng)將遠(yuǎn)程控制指令寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控軟件讀取到遠(yuǎn)程端的控制指令，調(diào)用相應(yīng)的控制子函數(shù)對(duì)設(shè)備實(shí)施控制，并將更新后的設(shè)備狀態(tài)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，遠(yuǎn)程客戶端讀取到回傳的設(shè)備狀態(tài)，更新頁(yè)面，從而完成對(duì)設(shè)備的控制。當(dāng)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)，控制指令直接下達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控軟件，調(diào)用相應(yīng)的控制子函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制，設(shè)備狀態(tài)改變后同樣回傳給遠(yuǎn)程客戶端。