基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能控制的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]栽桑養(yǎng)蠶是我國歷史悠久的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)。桑蠶對生長環(huán)境有著特殊要求，溫度、濕度、空氣、光照度等環(huán)境因素與桑蠶的生長發(fā)育情況密切相關(guān)，而且不同的生長發(fā)育階段對環(huán)境參數(shù)的要求也不盡相同。尤其是小蠶對生長環(huán)境的變化尤為敏感，要求高溫多濕(以溫度26-27°C、濕度85?90%為宜)，溫度過高或過低、干濕差過大等都會造成小蠶發(fā)育遲緩、甚至死亡。傳統(tǒng)方法一般是采用塑料薄膜覆蓋防干飼養(yǎng)小蠶，保證小蠶飼養(yǎng)的高溫多濕環(huán)境；在小蠶眠定后揭開薄膜，降低蠶室溫度1°C，干濕差保持在1.5-2度，并且防止強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)光和震動。而大蠶飼養(yǎng)則要通風(fēng)良好，避免高溫多濕，溫度以25°C，濕度以70%為宜。在農(nóng)村養(yǎng)蠶通常采用地火籠或煤磚爐加溫、人工灑水方式補(bǔ)濕等方法調(diào)節(jié)蠶室的溫、濕度，但這些人為的現(xiàn)場檢測與控制方法缺乏精確度和實(shí)效性，易出現(xiàn)溫度驟高驟低、濕度不易掌握等問題，因此在投入大量人力、物力的同時，勞動生產(chǎn)率低，蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量難以提升，經(jīng)濟(jì)效益也不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的家蠶飼養(yǎng)室人工控制檢測環(huán)境狀態(tài)和手工控制電器的缺點(diǎn)與不足，設(shè)計了一個以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，通過硬件電路設(shè)計和軟件編程，適合于家蠶飼養(yǎng)室的智能控制系統(tǒng)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括多個傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)模塊、監(jiān)控模塊、上位機(jī)模塊、云端服務(wù)器模塊和手機(jī)APP模塊；所述傳感器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊一端與上位機(jī)模塊通過串口連接，另一端與云端服務(wù)器模塊通過無線方式連接；所述監(jiān)控模塊與手機(jī)App通過互聯(lián)網(wǎng)連接；
[0006]所述傳感器節(jié)點(diǎn)，用于采集家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境信息，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)模塊，并且接受網(wǎng)關(guān)的命令，通過紅外發(fā)送接收單元控制相應(yīng)的電器進(jìn)行相應(yīng)的操作；
[0007]所述網(wǎng)關(guān)模塊，用于將傳感器節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合、壓縮后，利用無線方式與云端服務(wù)器模塊建立起Socket連接，通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器模塊上；
[0008]所述監(jiān)控模塊，用于錄拍家蠶飼養(yǎng)室的實(shí)時環(huán)境，將實(shí)時畫面?zhèn)鬏數(shù)皆贫?，通過手機(jī)App模塊可以遠(yuǎn)程監(jiān)測家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境，以便做出相應(yīng)的措施；
[0009]所述上位機(jī)模塊，用于實(shí)時查看家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境信息，用戶可以發(fā)送相關(guān)指令到網(wǎng)關(guān)上，控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)對相應(yīng)的電器進(jìn)行操作；
[0010]所述云端服務(wù)器模塊，用于家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境信息和各個家電的開關(guān)狀態(tài)顯示出來，并且存儲到數(shù)據(jù)庫里，用戶可以通過發(fā)送相關(guān)指令控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)來達(dá)到控制不同家電工作的目的；
[0011 ] 所述手機(jī)App模塊，用于訪問Web服務(wù)，通過Web服務(wù)可以從數(shù)據(jù)庫里得到家蠶飼養(yǎng)室的實(shí)時數(shù)據(jù)，顯示在手機(jī)界面上，并且可以通過手機(jī)發(fā)送相關(guān)命令控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的工作。
[0012]優(yōu)選的，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括無線通信模塊CC2530、空氣溫濕度傳感器AMS2302、PM2.5灰塵傳感器模塊GP2Y1010AU0FC01、氧氣傳感器模塊Grove-Gas Sensor、光照度傳感器模塊GY-30、紅外學(xué)習(xí)控制模塊HS0038B和電源模塊:無線通信模塊CC2530作為核心處理器，所述空氣溫濕度傳感器AMS2302通過電路與無線通信模塊CC2530連接，所述PM2.5灰塵傳感器模塊GP2Y1010AU0FC01通過串口與無線通信模塊CC2530連接，所述紅外學(xué)習(xí)控制模塊HS0038B通過串口與無線通信模塊CC2530連接，所述氧氣傳感器模塊Grove-GasSensor通過電路與無線通信模塊CC2530連接，所述光照度傳感器模塊GY-30通過IIC總線與無線通信模塊CC2530連接，所述電源模塊通過電路給各模塊供電。
[0013]優(yōu)選的，所述網(wǎng)關(guān)模塊包括核心處理器STM32F103C8T6、無線通信模塊CC2530、UART-Wifi模塊TLN13UA06和電源模塊；所述核心處理器STM32F103C8T6通過兩個串口分別連接UART-Wifi模塊TLN13UA06和無線通信模塊CC2530，所述電源模塊通過電路給各模塊供電。
[0014]優(yōu)選的，所述監(jiān)控模塊包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭模塊和手機(jī)App監(jiān)控軟件；所述網(wǎng)絡(luò)攝像頭模塊將家蠶飼養(yǎng)室的實(shí)時畫面上傳到云端，通過手機(jī)App軟件可以訪問相應(yīng)的網(wǎng)站進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。
[0015]優(yōu)選的，所述上位機(jī)模塊采用VC++語言編寫，通過串口與網(wǎng)關(guān)模塊通信。
[0016]優(yōu)選的，所述手機(jī)App模塊采用Java語言和Objective-C語言編寫，適用于現(xiàn)在流行的Android和1S系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)與Web服務(wù)通信。
[0017]優(yōu)選的，所述進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合、壓縮的具體方法為:
[0018]協(xié)調(diào)器端傳送到STM32F103C8T6的數(shù)據(jù)里，包含著眾多標(biāo)志位，所述標(biāo)志位包括節(jié)點(diǎn)號標(biāo)志、溫度標(biāo)志位和濕度標(biāo)志位，STM32F103C8T6識別出標(biāo)志位后就提取出標(biāo)志位后面的數(shù)值，該數(shù)值便為對應(yīng)的量值，STM32F103C8T6接收多個節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，把每個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)提取出來的量值統(tǒng)一放到數(shù)組里，這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的融合和壓縮，最后通過wifi模塊發(fā)送出去，這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分析、融合和壓縮了。
[0019]優(yōu)選的，所述無線方式包括WIF1、WLAN或GPRS的無線方式。
[0020]本發(fā)明還提供一種基于無線傳感器的家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括下述步驟:
[0021]S1、通過傳感器節(jié)點(diǎn)采集家蠶飼養(yǎng)室的溫度、濕度、氧氣含量、PM2.5、光照度的環(huán)境信息，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)模塊；
[0022]S2、網(wǎng)關(guān)模塊將傳感器節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合、壓縮后，通過串口方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，同時通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器；
[0023]S3、通過上位機(jī)實(shí)時查看家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境信息，用戶發(fā)送相關(guān)指令到網(wǎng)關(guān)上，控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)對相應(yīng)的電器進(jìn)行操作，控制家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境；
[0024]S4、用戶利用PC瀏覽器和手機(jī)APP訪問云端服務(wù)器的Web服務(wù)，通過Web服務(wù)可以從數(shù)據(jù)庫里得到家蠶飼養(yǎng)室的實(shí)時環(huán)境信息和各個家電的開關(guān)狀態(tài)，并且可以通過PC和手機(jī)發(fā)送相關(guān)命令控制相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)境調(diào)節(jié)工作。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0026]1、本發(fā)明通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、WIF1、WLAN和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，保證了傳輸?shù)目煽啃?、?shí)時性以及廣域性，實(shí)現(xiàn)了對家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境的實(shí)時監(jiān)控。
[0027]2、本發(fā)明中，通過空氣溫濕度傳感器AMS2302、PM2.5灰塵傳感器模塊GP2Y1010AU0FC01、氧氣傳感器模塊Grove-Gas Sensor和光照度傳感器模塊GY-30精確監(jiān)測家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境的溫度、濕度、pm2.5、氧氣含量和光照度等多項家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境信息，使得工作人員可以及時的控制家蠶飼養(yǎng)室里的電器來使環(huán)境最利于家蠶生長。
[0028]3、本發(fā)明中，通過智能地通過紅外學(xué)習(xí)控制模塊HS0038B控制相關(guān)電器，使得家蠶飼養(yǎng)室的環(huán)境條件始終處于最利于家蠶生長的狀態(tài)，避免了人為判斷造成的不準(zhǔn)確。
[0029]4、本發(fā)明中，用戶通過手機(jī)App可以實(shí)時查看溫度、濕度、氧氣含量、光照度和pm2.5等多項家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境信息以及家蠶飼養(yǎng)室的實(shí)時畫面，發(fā)送相關(guān)命令可以控制家蠶飼養(yǎng)室的相應(yīng)電器進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)了真正的無線控制，克服了距離的問題，為工作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控家蠶飼養(yǎng)室?guī)砹朔浅４蟮谋憷?br>【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖2是本發(fā)明家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0033]實(shí)施例
[0034]如圖1所示，一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家蠶飼養(yǎng)室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括若干數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)模塊，監(jiān)控模塊，上位機(jī)模塊，云端服務(wù)器模塊和手機(jī)APP模塊；所述傳感器節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊與上位機(jī)模塊通過串口連接，與云端服務(wù)器模塊通過WIF1、WLAN、GPRS等連接；所述監(jiān)控模塊與手機(jī)App通過互聯(lián)網(wǎng)連接。
[0035]本實(shí)施例中，傳感器節(jié)點(diǎn)包括無線通信模塊CC2530、空氣溫濕度傳感器AMS2302、PM2.5灰塵傳感器模塊GP2Y1010AU0FC01、氧氣傳感器模塊Grove-Gas Sensor、光照度傳感器模塊GY-30、紅外學(xué)習(xí)控制模塊HS0038B、電源模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)每隔30分鐘采集家蠶飼養(yǎng)室的溫度、濕度、p