一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域和自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的 溫室大棚智能控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法，適用于溫室作物或花卉的培育和種植。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，目前溫室面積居世界之首。但在種植方式上，我國大 部分溫室大棚仍采用的是純?nèi)斯ご址攀焦芾矸绞?，不僅浪費人力、物力，而且農(nóng)作物的產(chǎn)量 低、質(zhì)量差。因此，改變溫室大棚低效率的管理經(jīng)營狀況，研制開發(fā)用于管理溫室大棚的新 技術(shù)，實現(xiàn)溫室大棚大型化、集約化、智能化、產(chǎn)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化管理刻不容緩。
[0003] 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一門新興技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到溫室大棚中，通過物聯(lián)網(wǎng)中傳 感器節(jié)點實現(xiàn)對溫室大棚內(nèi)土壤濕度、溫度、光照強度、二氧化碳濃度等進行測量，然后經(jīng) 過模型分析，自動調(diào)控溫室環(huán)境，控制灌溉和施肥作業(yè)，使農(nóng)作物獲得最佳的生長條件。
[0004] 而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚管理是一種新的農(nóng)業(yè)管理模式，對我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)化建 設(shè)具有十分重要的意義。
[0005] 然而現(xiàn)階段智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)存在以下不足之處：一是有線通信在環(huán)境潮濕高 溫，土壤和空氣具有較強的酸堿性，通信電纜容易出現(xiàn)故障，降低系統(tǒng)的可靠性；二是溫室 大棚的面積較大，需要布置較多的傳感器節(jié)點采集信息，需要鋪設(shè)縱橫交錯的線路，這樣維 護起來有一定難度，同時靈活性較差，功能擴展也受到限制，三是檢測系統(tǒng)應(yīng)用較多，缺少 智能控制部分。四是現(xiàn)有的自動配置方式的缺點較多，如有線網(wǎng)絡(luò)配置方式、USB或串口配 置方式的硬件成本較大。藍牙配置方式的缺點是速度慢、配置過程復(fù)雜。WPS配置方式需要 提供具有支持WPS的路由器，并且這種配置方式受環(huán)境的干擾較大。五是現(xiàn)有的智能控制 系統(tǒng)的對于多傳感器數(shù)據(jù)的處理不夠精確，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大 棚智能控制系統(tǒng)，以期能實現(xiàn)狀態(tài)實時監(jiān)測、云端數(shù)據(jù)存儲、用戶實時查詢的數(shù)據(jù)流程，以 及遠程/本地人為控制、智能定時控制和狀態(tài)聯(lián)動控制的多種設(shè)備控制策略，從而提高溫 室智能控制系統(tǒng)的集約化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。
[0007] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能控制系統(tǒng)，是應(yīng)用于包含局域網(wǎng)路由 器、遠程服務(wù)器的溫室大棚網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，其特點是，所述智能控制系統(tǒng)包括智能控制器單 元、1個無線傳感器監(jiān)測單元、包含控制與監(jiān)控app單元的手機終端和云端服務(wù)器端；所述 云端服務(wù)器端搭載在所述遠程服務(wù)器上；
[0009] 所述智能控制器單元包括單片機模塊、WIFI模塊、Zigbee模塊、GSM模塊和插座機 構(gòu)以及繼電器；
[0010] 智能控制器單元通過所述GSM模塊與控制與監(jiān)控app單元使所述WIFI模塊自動 配置并接入所述的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，從而與所述云端服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò)連接；
[0011] 第k個無線傳感器監(jiān)測單元包括由第k個傳感器Zigbee模塊和第k個MCU構(gòu)成 的第k個傳感器主控模塊以及第k個外設(shè)傳感器組；所述第k個外設(shè)傳感器組設(shè)置在所述 溫室大棚環(huán)境中，并通過自身的Zigbee節(jié)點向所述第k個傳感器主控模塊的第k個傳感器 Zigbee模塊傳輸所采集的第k組環(huán)境數(shù)據(jù)；I < k < 1 ;
[0012] 所述傳感器主控模塊的MCU通過所述傳感器Zigbee模塊將所述第k組環(huán)境數(shù)據(jù) 發(fā)送給所述智能控制器單元；
[0013] 所述智能控制器單元通過所述Zigbee模塊獲取所述第k組環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送給所 述單片機模塊用于存儲和處理；
[0014] 所述單片機模塊通過所述WIFI模塊將所述第k組環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給所述云端服務(wù) 器用于存儲，和/或發(fā)送給所述手機終端；
[0015] 所述云端服務(wù)器用于實時接收所述智能控制器發(fā)來的1組環(huán)境數(shù)據(jù)并進行保存 作為歷史數(shù)據(jù)；
[0016] 所述手機終端的控制與監(jiān)控app單元接收所述第k組環(huán)境數(shù)據(jù)及其他k-ι組環(huán)境 數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)融合處理，獲得融合后的環(huán)境數(shù)據(jù)；
[0017] 所述控制與監(jiān)控app單元能直接發(fā)送控制命令給所述單片機模塊或發(fā)送給所述 云端服務(wù)器并通過所述云端服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)所述控制命令給所述單片機模塊；
[0018] 所述單片機模塊通過其IO 口獲得所述繼電器觸點的反饋信號，從而獲得所述繼 電器的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)所接收到的控制命令，改變所述繼電器觸點的高低電平來控制所 述繼電器的開關(guān)狀態(tài)，從而實現(xiàn)對所述16/24位插座機構(gòu)以及連接在所述16/24位插座機 構(gòu)上的外部農(nóng)業(yè)設(shè)備的供電；
[0019] 所述單片機模塊通過所述WIFI模塊將所述繼電器的開關(guān)狀態(tài)發(fā)送給所述云端服 務(wù)器用于存儲，和/或發(fā)送給所述手機終端；
[0020] 所述控制與監(jiān)控app單元能利用GPRS網(wǎng)絡(luò)訪問所述云端服務(wù)器來查詢所述融合 后的環(huán)境數(shù)據(jù)和/或所述智能控制器的繼電器開關(guān)狀態(tài)，或是通過所述局域網(wǎng)路由器查看 所述融合后的環(huán)境數(shù)據(jù)和/或所述智能控制器的繼電器開關(guān)狀態(tài)；
[0021] 所述控制與監(jiān)控app單元根據(jù)所述融合后的環(huán)境數(shù)據(jù)和所設(shè)定的閾值來控制外 部農(nóng)業(yè)設(shè)備的啟閉；所述控制與監(jiān)控app單元還能設(shè)定定時命令并發(fā)送給所述單片機模塊 用于定時控制外部農(nóng)業(yè)設(shè)備的啟閉。
[0022] 本發(fā)明所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚智能控制系統(tǒng)的特點也在于，
[0023] 在所述傳感器主控模塊上還設(shè)置有光照傳感器，所述光照傳感器用于獲取光照強 度并提供給所述MCU ;所述MCU通過所述傳感器Zigbee模塊將所述光照強度發(fā)送給所述智 能控制器單元的單片機模塊用于控制所述外部農(nóng)業(yè)設(shè)備。
[0024] 所述WIFI模塊是按如下步驟自動配置并接入所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中：
[0025] 步驟1、所述單片機模塊通過USART串口向所述GSM模塊發(fā)送請求配置命令；
[0026] 步驟2、所述GSM模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向所述云端服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)所述請求配置命令，用 于請求獲得所述局域網(wǎng)路由器的SSID和密碼；
[0027] 步驟3、所述單片機模塊并等待云端服務(wù)器的應(yīng)答；
[0028] 步驟4、所述手機終端的控制與監(jiān)控app單元接收轉(zhuǎn)發(fā)自所述云端服務(wù)器的請求 配置命令后，通過所述局域網(wǎng)向所述云端服務(wù)器發(fā)送包含有所述局域網(wǎng)的SSID和密碼的 通知；
[0029] 步驟5、所述云端服務(wù)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向所述GSM模塊轉(zhuǎn)發(fā)所述通知；
[0030] 步驟6、所述GSM模塊將包含有所述局域網(wǎng)的SSID和密碼的通知發(fā)送給單片機模 塊；
[0031] 步驟7、所述單片機模塊通過USART串口將所述局域網(wǎng)的SSID和密碼寫入所述 WIFI模塊；
[0032] 步驟8、所述WIFI模塊根據(jù)所述局域網(wǎng)SSID和密碼連接所述局域網(wǎng)路由器，從而 完成所述智能控制器的自動配置并接入所述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。
[0033] 所述手機終端的控制與監(jiān)控app單元是按如下步驟進行數(shù)據(jù)融合處理：
[0034] 步驟1、利用式（1)獲得第k個無線傳感器