一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng).pdf

19 中華人民共和國 國家知識產(chǎn)權(quán)局 12 發(fā)明專利申請 10 申請公布號 43 申請公布日 21 申請?zhí)?201910872717 8 22 申請日 2019 09 16 71 申請人 黃山學(xué)院 地址 245041 安徽省黃山市屯溪區(qū)西海路 39號 72 發(fā)明人 郭一軍 張文祥 張森林 王小康 74 專利代理機(jī)構(gòu) 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限 公司 3125 3 代理人 孫永智 51 Int Cl G05B 19 418 2006 01 A01G 9 24 2006 01 54 發(fā)明名稱 一種智能溫室環(huán)境 監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 57 摘要 本發(fā)明公開了一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié) 系統(tǒng) 包括網(wǎng)關(guān) 所述網(wǎng)關(guān)與Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點 實現(xiàn)雙向連接 還包括環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 所述環(huán)境 調(diào)節(jié)裝置與處理器實現(xiàn)雙向連接 所述環(huán)境調(diào)節(jié) 裝置包括RS485協(xié)議終端節(jié)點 所述Zigbee協(xié)調(diào) 器節(jié)點的外部設(shè)有Z igbee終端節(jié)點 所述Z igbee 終端節(jié)點設(shè)有多個 所述網(wǎng)關(guān)的右側(cè)設(shè)有入口 網(wǎng)關(guān)右側(cè)的頂部且 位于入口的正上方設(shè)有LED屏 幕 本發(fā)明涉及智能溫室環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域 該 智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 解決了現(xiàn)有溫室環(huán) 境監(jiān)測使用的都是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 不能保證智能 溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 的可靠性和準(zhǔn)確性的問題 ZigBee具有穩(wěn)定性好 成本低 功耗低等優(yōu)點 ZigBee技術(shù)具有強(qiáng)大的組網(wǎng)能力 可以形成星 型 樹型和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 權(quán)利要求書1頁 說明書3頁 附圖4頁 CN 110780645 A 2020 02 11 CN 110780645 A 1 一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 包括網(wǎng)關(guān) 1 其特征在于 所述網(wǎng)關(guān) 1 與Zigbee 協(xié)調(diào)器節(jié)點 3 實現(xiàn)雙向連接 還包括環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 4 所述環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 4 與處理器 2 實現(xiàn)雙向連接 所述環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 4 包括RS485協(xié)議終端節(jié)點 7 所述Zigbee協(xié)調(diào)器 節(jié)點 3 的外部設(shè)有Zigbee終端節(jié)點 8 所述Zigbee終端節(jié)點 8 設(shè)有多個 所述網(wǎng)關(guān) 1 的右側(cè)設(shè)有入口 5 所述網(wǎng)關(guān) 1 右側(cè)的頂部且位于入口 5 的正上方設(shè)有LED屏幕 6 多 個所述Zigbee終端節(jié)點 8 之間并聯(lián) 多個所述Zigbee終端節(jié)點均與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯 示 9 所述ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示 9 與手機(jī) 10 實現(xiàn)雙向連接 所述ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD 顯示 9 與計算機(jī) 11 實現(xiàn)雙向連接 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 其特征在于 所述Zigbee終 端節(jié)點 8 分別與溫度傳感器 12 二氧化碳傳感器 13 濕度傳感器 14 和光照強(qiáng)度傳感 器 15 3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 其特征在于 所述Zigbee終 端節(jié)點 8 之間通過Zigbee無線信號進(jìn)行連接 4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 其特征在于 所述處理器 2 的選型為3Intel Xeon E5 2678 v3 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 其特征在于 所述手機(jī) 10 通過WiMax協(xié)議與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示 9 實現(xiàn)雙向連接 6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 其特征在于 所述溫度傳感 器 12 二氧化碳傳感器 13 濕度傳感器 14 和光照強(qiáng)度傳感器 15 均設(shè)有多個 權(quán) 利 要 求 書 1 1 頁 2 CN 110780645 A 一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本發(fā)明涉及智能溫室環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域 具體為一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系 統(tǒng) 背景技術(shù) 0002 所謂的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)指的是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由節(jié)點 和網(wǎng)關(guān)組成 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其低功耗 低成本 分布式和自組織的特點的到廣泛的應(yīng) 用 利用計算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及自動化技術(shù) 可以將各個環(huán)境監(jiān)測點的傳感器和調(diào) 節(jié)裝置結(jié)合在一起 從而組成一個方便用戶管理的智能溫室 現(xiàn)有的三種ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 各有優(yōu)勢 網(wǎng)狀拓?fù)渲懈鱾€節(jié)點相互連接起來 每個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點連接起來 兩 節(jié)點彼此之間可以互傳信息 效率較高 本發(fā)明設(shè)計了一種基于RS485與ZigBee網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)相結(jié)合的新型 智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 0003 目前 溫室環(huán)境監(jiān)測使用的都是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 但是不能保證智能 溫室環(huán)境監(jiān)測 系統(tǒng) 的可靠性和準(zhǔn)確性 但是選用ZigBee無線通訊技術(shù)實現(xiàn)對溫室環(huán)境的監(jiān)測調(diào)節(jié)需要 與其他技術(shù)相結(jié)合 并且還要需要調(diào)整好節(jié)點間的距離 發(fā)明內(nèi)容 0004 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足 本發(fā)明提供了一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 解決了現(xiàn) 有溫室環(huán)境監(jiān)測使用的都是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 不能保證智能 溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 的可靠性和 準(zhǔn)確性的問題 0005 為實現(xiàn)以上目的 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn) 一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào) 節(jié)系統(tǒng) 包括網(wǎng)關(guān) 所述網(wǎng)關(guān)與Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點實現(xiàn)雙向連接 還包括環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 所 述環(huán)境調(diào)節(jié)裝置與處理器實現(xiàn)雙向連接 所述環(huán)境調(diào)節(jié)裝置包括RS485協(xié)議終端節(jié)點 所述 Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的外部設(shè)有Zigbee終端節(jié)點 所述Zigbee終端節(jié)點設(shè)有多個 所述網(wǎng)關(guān) 的右側(cè)設(shè)有入口 所述網(wǎng)關(guān)右側(cè)的頂部且位于入口的正上方設(shè)有LED屏幕 多個所述Zigbee 終端節(jié)點之間并聯(lián) 多個所述Zigbee終端節(jié)點均與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示 所述ARM處理器 網(wǎng)關(guān)LCD顯示與手機(jī)實現(xiàn)雙向連接 所述ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD 顯示與計算機(jī)實現(xiàn)雙向連接 0006 優(yōu)選的 所述Zigbee終端節(jié)點分別與溫度傳感器 二氧化碳傳感器 濕度傳感器和 光照強(qiáng)度傳感器 0007 優(yōu)選的 所述Zigbee終端節(jié)點之間通過Zigbee無線信號進(jìn)行連接 0008 優(yōu)選的 所述處理器的選型為3Intel Xeon E5 2678 v3 0009 優(yōu)選的 所述手機(jī)通過WiMax協(xié)議與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示實現(xiàn)雙向連接 0010 優(yōu)選的 所述溫度傳感器 二氧化碳傳感器 濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器均設(shè)有 多個 0011 有益效果 0012 本發(fā)明提供了一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效 說 明 書 1 3 頁 3 CN 110780645 A 果 0013 1 該智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通過ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點 路由器節(jié)點 終端節(jié) 點構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)其中某個路由節(jié)點故障時 由于ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的特點 系統(tǒng)會使用另 外一個節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸 提高了系統(tǒng)的容錯率 使系統(tǒng)更加可靠 0014 2 該智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通過ZigBee具有自組織 易擴(kuò)展的特點與 RS485的較遠(yuǎn)距離通訊的特點相結(jié)合使控制更加簡單 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更加廣 0015 3 該智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通過將整個溫室控制系統(tǒng)劃分為三個部分 可 以進(jìn)行更合理的控制 使整個控制系統(tǒng)控制范圍擴(kuò)大 效率提高 運行更加合理 0016 4 該智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通過加入RS485通訊 解決了ZigBee 技術(shù)通信 距離短 傳輸能力差的缺點 并在一定程度上減少了節(jié)點 節(jié)約了成本 降低了系統(tǒng)所需要 的能耗 0017 5 該智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通過采用預(yù)先設(shè)定的程序 通過PID 串級負(fù)反 饋的調(diào)節(jié)方式 可以使溫室環(huán)境參數(shù)有效的克服溫室外部環(huán)境變化 達(dá)到設(shè)定值 并保持下 去解決了現(xiàn)有溫室環(huán)境監(jiān)測使用的都是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 不能保證智能 溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 的可靠性和準(zhǔn)確性的問題 ZigBee具有穩(wěn)定性好 成本低 功耗低等優(yōu)點ZigBee技術(shù)具有強(qiáng) 大的組網(wǎng)能力 可以形成星型 樹型和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 附圖說明 0018 圖1為ZigBee網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 0019 圖2為本發(fā)明中RS485與ZigBee節(jié)點布局 0020 圖3為本發(fā)明中監(jiān)測部分控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 0021 圖4為本發(fā)明中ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點 路由器節(jié)點 終端節(jié)點工作方式流程圖 0022 圖5為本發(fā)明中RS485通信流程圖 0023 圖中 1 網(wǎng)關(guān) 2 處理器 3 Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點 4 環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 5 入口 6 LED 屏幕 7 RS485協(xié)議終端節(jié)點 8 Zigbee終端節(jié)點 9 ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示 10 手機(jī) 11 計算機(jī) 12 溫度傳感器 13 二氧化碳傳感器 14 濕度傳感器 15 光照強(qiáng)度傳感器 具體實施方式 0024 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖 對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚 完 整地描述 顯然 所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例 而不是全部的實施例 基于 本發(fā)明中的實施例 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例 都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍 0025 請參閱圖1 5 本發(fā)明提供一種技術(shù)方案 一種智能溫室環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng) 包括 網(wǎng)關(guān)1 網(wǎng)關(guān) 與Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點3實現(xiàn)雙向連接 還包括環(huán)境調(diào)節(jié)裝置4 環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 與處理器2實現(xiàn)雙向連接 環(huán)境調(diào)節(jié)裝置4包括 RS485協(xié)議終端節(jié)點7 Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點3 的外部設(shè)有Zigbee終端節(jié)點8 Zigbee終端節(jié)點8設(shè)有多個 網(wǎng)關(guān)1的右側(cè)設(shè)有入口5 網(wǎng)關(guān)1 右側(cè)的頂部且位于入口5的正上方設(shè)有LED屏幕6 多個Zigbee終端節(jié)點8之間并聯(lián) 多個 Zigbee終端節(jié)點8均與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示9 ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD 顯示9與手機(jī)10實現(xiàn)雙 向連接 ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示9與計算機(jī)11實現(xiàn)雙向連接 解決了現(xiàn)有溫室環(huán)境監(jiān)測使用 說 明 書 2 3 頁 4 CN 110780645 A 的都是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 不能保證智能 溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 的可靠性和準(zhǔn)確性的問題 ZigBee具有穩(wěn)定性好 成本低 功耗低等優(yōu)點ZigBee技術(shù)具有強(qiáng)大的組網(wǎng)能力 可以形成星 型 樹型和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 0026 Zigbee終端節(jié)點8分別與溫度傳感器12 二氧化碳傳感器13 濕度傳感器14和光照 強(qiáng)度傳感器15 0027 Zigbee終端節(jié)點8之間通過Zigbee無線信號進(jìn)行連接 0028 處理器2的選型為3Intel Xeon E5 2678 v3 0029 手機(jī)10通過WiMax協(xié)議與ARM處理器網(wǎng)關(guān)LCD顯示9實現(xiàn)雙向連接 0030 溫度傳感器12 二氧化碳傳感器13 濕度傳感器14和光照強(qiáng)度傳感器 15均設(shè)有多 個 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器 路由器 終端節(jié)點 網(wǎng)關(guān) 1和各種采集環(huán)境信息的傳 感器 用戶計算機(jī)11可以與RS485總線進(jìn)行通訊 ARM處理器中的GSM可以實現(xiàn)與用戶手機(jī) 的通訊 通過GSM網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)1可實現(xiàn)將ZigBee網(wǎng)絡(luò)所采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩羰謾C(jī)和電 腦 采集環(huán)境信息的傳感器包括溫度傳感器12 濕度傳感器15 CO2濃度傳感器 光照強(qiáng)度傳 感器 15 所采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過A D轉(zhuǎn)換后通過TTL轉(zhuǎn)485模塊 將數(shù)據(jù)利用RS485 總線傳輸 到ARM芯片 環(huán)境調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有濕度調(diào)節(jié)器 溫度調(diào)節(jié)器 CO2 調(diào)節(jié)器 光照調(diào)節(jié)裝置 這些裝置通過RS485總線與ARM處理器相連 用戶既可以使用手機(jī)10藍(lán)牙連接RS485總線 在 短時間內(nèi)對控制的設(shè)備進(jìn)行管理 提高控制的可靠性 也可以利用LCD顯示模塊將必要的數(shù) 據(jù)實時的顯示在屏幕上 讓管理人員及時掌握溫室的狀況 方便管理 0031 使用時 用戶通過計算機(jī)11 手機(jī)10發(fā)送的指令發(fā)送給網(wǎng)關(guān)1再由網(wǎng)關(guān) 1傳送給協(xié) 調(diào)器節(jié)點再由協(xié)調(diào)器節(jié)點再發(fā)送給終端節(jié)點 終端節(jié)點接收到指令 驅(qū)動相應(yīng)的傳感器和 執(zhí)行器工作 同時傳感器再將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD顯示模塊和用戶的計算機(jī)11或 者手機(jī)10 用戶以此來判斷本次調(diào)節(jié)是否合理 正常 ZigBee終端節(jié)點8 協(xié)調(diào)器節(jié)點 路由 節(jié)點采用CC2530芯片來連接多個設(shè)備 進(jìn)行傳感器與ARM控制模塊間的數(shù)據(jù)傳輸 ARM處理 器采用STM32F107VX 來控制整個監(jiān)測和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)調(diào)節(jié)溫室環(huán)境時 用戶通過手機(jī)10或 者是計算機(jī)11對溫室進(jìn)行預(yù)設(shè)環(huán)境參數(shù) 預(yù)設(shè)的參數(shù)通過RS485 或者GSM發(fā)送給ARM 利用 ARM處理器預(yù)先編寫的PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)程序處理參數(shù) 再將處理好的參數(shù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)1 網(wǎng)關(guān) 1在傳送給協(xié)調(diào)器節(jié)點 協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送給終端節(jié)點 終端節(jié)點發(fā)送的信號經(jīng)過放大后發(fā)送 給相應(yīng)的調(diào)節(jié)模塊 完成溫室環(huán)境的自動調(diào)節(jié) 0032 需要說明的是 在本文中 諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來 而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關(guān)系或者順序 而且 術(shù)語 包括 包含 或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含 從而使得包括一系列要素的過程 方法 物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素 而且還包括沒有明確列出的其他要素 或者是還包括為這種過程 方法 物品或者設(shè)備 所固有的要素 0033 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言 可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化 修改 替換 和變型 本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定 說 明 書 3 3 頁 5 CN 110780645 A 圖1 圖2 說 明 書 附 圖 1 4 頁 6 CN 110780645 A 圖3 說 明 書 附 圖 2 4 頁 7 CN 110780645 A 圖4 說 明 書 附 圖 3 4 頁 8 CN 110780645 A 圖5 說 明 書 附 圖 4 4 頁 9 CN 110780645 A