基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括若干傳感模塊、智能控制系統(tǒng)，其還包括采集傳輸設(shè)備、業(yè)務(wù)平臺，所述傳感模塊上集成有ZigBee發(fā)送模塊，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與采集傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)相接，所述采集傳輸設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺數(shù)據(jù)相接，所述業(yè)務(wù)平臺與智能控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信，所述智能控制系統(tǒng)與大棚中的智能執(zhí)行設(shè)備數(shù)據(jù)相接。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，且性能穩(wěn)定可靠。
【專利說明】基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)，具體涉及一種基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)大棚一直以來都是重要的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。提高對農(nóng)業(yè)大棚的監(jiān)控能力，長久以來，都是自動控制、通信、計算機(jī)等領(lǐng)域的重點研究方向。農(nóng)業(yè)監(jiān)控通過對需監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳濃度等生化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，為農(nóng)業(yè)精細(xì)化提供支撐，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)以及降低生產(chǎn)成本的目的。
[0003]對于農(nóng)業(yè)大棚的智能控制是為了達(dá)到節(jié)能、舒適、便利的目的。智能農(nóng)業(yè)控制通過實時采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，自動開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備?？梢愿鶕?jù)用戶需求，隨時進(jìn)行處理，為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、對設(shè)施進(jìn)行自動控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。
[0004]但是，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控，多采用有線監(jiān)控系統(tǒng)，普遍存在施工難度大、維護(hù)不便等諸多問題。為了解決這些問題，業(yè)界嘗試了很多辦法，但基本上都屬于封閉式的，多采用私有協(xié)議，彼此間難以互通，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不透明，靈活性、擴(kuò)充性不佳。
[0005]ZigBee技術(shù)，是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低速率、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線通信。目前，ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用于礦山安全、自動抄表等領(lǐng)域，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室大棚場景當(dāng)中較少。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)大棚智能控制技術(shù)所在施工難度大、維護(hù)不便等問題，而提供基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，且性能穩(wěn)定可靠。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0008]基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括若干傳感模塊、智能控制系統(tǒng)，所述大棚系統(tǒng)還包括采集傳輸設(shè)備、業(yè)務(wù)平臺，所述傳感模塊上集成有ZigBee發(fā)送模塊，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與采集傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)相接，所述采集傳輸設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺數(shù)據(jù)相接，所述業(yè)務(wù)平臺與智能控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信，所述智能控制系統(tǒng)與大棚中的智能執(zhí)行設(shè)備數(shù)據(jù)相接。
[0009]在本實用新型的優(yōu)選方案中，所述采集傳輸設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺之間通過以太網(wǎng)或移動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)相接。
[0010]進(jìn)一步的，所述業(yè)務(wù)平臺與智能控制系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)或移動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0011]根據(jù)上述方案形成的本實用新型相較于傳統(tǒng)的大棚系統(tǒng)，施工容易、維護(hù)方便，操作簡單，運行穩(wěn)定可靠。
[0012]本實用新型能夠真正的實時采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境參數(shù)，其能夠自動開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備；可以根據(jù)用戶需求，隨時進(jìn)行處理，為農(nóng)業(yè)生態(tài)信息自動監(jiān)測、對設(shè)施進(jìn)行自動控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本實用新型。
[0014]圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。
[0016]參見圖1，其所示為本實用新型提供的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。由圖可知，該系統(tǒng)100主要由若干傳感模塊101、采集傳輸設(shè)備102、業(yè)務(wù)平臺103以及智能控制系統(tǒng)104組成。
[0017]傳感模塊101，主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。同時這些傳感模塊101上集成有相應(yīng)的ZigBee發(fā)送模塊，使得數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用ZigBee模式。
[0018]在Zigbee傳輸模式中，傳感模塊101采集到的傳感器數(shù)據(jù)通過Zigbee發(fā)送模塊傳送到采集傳輸設(shè)備102上。
[0019]采集傳輸設(shè)備102主要將設(shè)備采集到的數(shù)值傳送到業(yè)務(wù)平臺103上，現(xiàn)有大棚設(shè)備支持3G、有線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，在傳輸協(xié)議上支持IPv4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。
[0020]業(yè)務(wù)平臺103作為用戶終端，負(fù)責(zé)對用戶提供智能大棚的所有功能展示，主要功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)空間/時間分布、歷史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程控制五個方面。用戶還可以根據(jù)需要添加視頻設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)空間/時間分布將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過直觀的形式向用戶展示時間分布狀況(折線圖)和空間分布狀況(場圖)、歷史數(shù)據(jù)可以向用戶提供歷史一段時間的數(shù)值展示；超閾值告警則允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，并將超出范圍的情況反映給用戶。
[0021]控制系統(tǒng)104與業(yè)務(wù)平臺103之間數(shù)據(jù)相接，具體可通過以太網(wǎng)或移動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相接。該控制系統(tǒng)用來傳遞業(yè)務(wù)平臺103的控制指令、響應(yīng)控制執(zhí)行設(shè)備，實現(xiàn)對大棚內(nèi)的電動卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等行為的遠(yuǎn)程自動控制。該控制系統(tǒng)具體主要由一體化控制器、執(zhí)行設(shè)備和相關(guān)線路組成，通過一體化控制器可以自由控制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備，包括噴水系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，噴水系統(tǒng)可支持噴淋、滴灌等多種設(shè)備，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可支持卷簾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。
[0022]其中，用戶終端和控制系統(tǒng)104中一體化控制器間傳送的控制指令也通過Zigbee發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點上(即采集傳輸設(shè)備102)，省去了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點再經(jīng)過邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、控制指令發(fā)送到上位機(jī)的業(yè)務(wù)平臺。用戶可以通過有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)訪問上位機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺，實時監(jiān)測大棚現(xiàn)場的傳感器參數(shù)，控制大棚現(xiàn)場的相關(guān)設(shè)備。Zigbee模式具有部署靈活、擴(kuò)展方便等優(yōu)點。
[0023]以下通過一具體應(yīng)用實例來說明上述系統(tǒng)的運行過程:[0024]在每個智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署空氣溫濕度傳感器2只，用來監(jiān)測大棚內(nèi)空氣溫度、空氣濕度參數(shù)；每個農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署土壤溫度傳感器2只、土壤濕度傳感器2只、光照度傳感器2只以及二氧化碳傳感器2值，用來監(jiān)測大棚內(nèi)土壤溫度、土壤水分、光照度以及二氧化碳等參，同時大棚內(nèi)還布置由脈沖水表、24V交流電磁閥等。所有傳感器一律采用直流24V電源供電，大棚內(nèi)僅需提供交流220V市電即可。
[0025]為了實現(xiàn)ZigBee傳輸數(shù)據(jù)，脈沖水表上設(shè)置有Zigbee模塊SZ06-(01)_2K ;空氣溫濕度傳感器上集成有Zigbee模塊SZ06- (DTH) -2K ；24V交流電磁閥上集成有Zigbee模塊SZ06- (04)-2K ;土壤水分傳感器上集成有Zigbee模塊SZ06-(05/04)-2Κ ;二氧化碳傳感器上集成有 Zigbee 模塊 SZ06-(0A) -2K。
[0026]同時在每個農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)部署I套采集傳輸設(shè)備(包含中心節(jié)點、無線3G路由器、無線3G網(wǎng)卡等)，用來傳輸園區(qū)內(nèi)各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備控制指令數(shù)據(jù)等到internet上與業(yè)務(wù)平臺交互。具體的該數(shù)據(jù)采集設(shè)備具體采用SZ02-2K模塊。
[0027]對于如果有障礙物遮擋，相關(guān)的傳感器無法將數(shù)據(jù)傳遞至采集傳輸設(shè)備中的中心節(jié)點，可以在傳輸不到的地方適當(dāng)加幾個中繼路由，幫助更好的將終端節(jié)點的數(shù)據(jù)傳到中心。該中繼路由同樣采用采集傳輸模塊SZ02-2K。
[0028]在每個需要智能控制功能的大棚內(nèi)安裝智能控制設(shè)備(即控制系統(tǒng))I套(包含一體化控制器、擴(kuò)展控制配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)換適配設(shè)備等)，用來傳遞控制指令、響應(yīng)控制執(zhí)行設(shè)備。實現(xiàn)對大棚內(nèi)的電動卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等行為的控制。
[0029]由此，設(shè)置在大棚內(nèi)的傳感器實時獲取大棚內(nèi)各各項數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過ZigBee傳輸模式傳至該大棚內(nèi)的采集傳輸設(shè)備。
[0030]采集傳輸設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)傳遞至業(yè)務(wù)平臺。業(yè)務(wù)平臺接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理并顯示，這樣管理人員能夠?qū)崟r觀察觀察大棚內(nèi)的各項指標(biāo)的情況。若有異常情況形成相應(yīng)的控制指令，并傳至安置在大棚內(nèi)的智能控制設(shè)備(即控制系統(tǒng))，由該控制設(shè)備根據(jù)控制指令對大棚內(nèi)的電動卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制。
[0031]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括若干傳感模塊、智能控制系統(tǒng),其特征在于，所述大棚系統(tǒng)還包括采集傳輸設(shè)備、業(yè)務(wù)平臺，所述傳感模塊上集成有ZigBee發(fā)送模塊，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與采集傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)相接，所述采集傳輸設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺數(shù)據(jù)相接，所述業(yè)務(wù)平臺與智能控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信，所述智能控制系統(tǒng)與大棚中的智能執(zhí)行設(shè)備數(shù)據(jù)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)，其特征在于，所述采集傳輸設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺之間通過以太網(wǎng)或移動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)，其特征在于，所述業(yè)務(wù)平臺與智能控制系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)或移動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
【文檔編號】G05B19/418GK203444309SQ201320514502
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】胡從洋 申請人:上海寬岱電訊科技發(fā)展有限公司