[发明专利]基于物联网技术的智能温室示范测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及温室大棚系统领域，具体为一种基于物联网技术的智能温室示范测控系统。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

温室大棚是实现设施农业和工厂化农业的基础设施，是作物生长环境人工调节的基本设施。通过温室大棚可长期为作物创造最佳的生长条件，避免外界恶劣气候的影响，达到调节作物产期、促进作物生长发育、防治病虫害及提高产量和品质等目的。温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网技术的智能温室示范测控系统，以实现对温室大棚更加优化的控制和管理。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于物联网技术的智能温室示范测控系统，其特征在于：包括多个现场控制站网络、多个嵌入式网关、中心服务器；一个现象控制站网络接入一个嵌入式网关，所述嵌入式网关实现中心服务器与现场控制站网络的通讯；

所述现场控制站网络包括传感节点、执行节点、传输中继节点，其中：

所述传感节点分为两种，一种传感节点由多种对温室环境进行测量的传感器构成，另一种传感节点由多种对温室中植株进行测量的传感器构成，其中对温室环境进行测量的每个传感器网络配置有Zigbee无线传输模块，对植株进行测量的每个传感器网络配置有RFID射频读写器；

所述执行节点为改变温室环境参数的各个执行装置，所述执行装置分别连接有继电器，通过继电器控制各个执行装置实现对温室环境参数的改变；

所述传输中继节点由传感节点和嵌入式网关组成的通讯网络构成，其中对温室环境进行测量的传感器构成的传感节点通过Zigbee无线传输模块与对应的嵌入式网关构成Zigbee网络，对温室中植株进行测量的传感器构成的传感节点通过RFID射频读写器与对应的嵌入式网关构成RFID通信网，每个Zigbee无线传输模块、RFID射频读写器还分别配置有数据处理单元，所述数据处理单元对数据格式处理，所述现场控制站网络的传感节点各个传感器通过传输中继节点向嵌入式网关传输信息，以实现汇聚数据的协调和与网关之间的传输；

所述嵌入式网关包括单片机系统、接入单片机系统的嵌入式以太网控制器接口，其中对应于对温室环境进行测量的传感节点的嵌入式网关中设置有Zigbee无线网络接口，所述嵌入式网关通过Zigbee无线网络接口与现场控制站网络中对应的Zigbee无线传输模块通讯，对应于对植株进行测量的传感节点的嵌入式网关中设置有RFID无线网络接口，所述嵌入式网关通过RFID无线网络接口与现场控制站网络中对应的RFID射频读写器通讯，所述嵌入式网关负责现场控制站网络与中心服务器的互联互通、协议栈换和局部控制，其中：

所述单片机系统上外接有E2PROM存储器、实时时钟芯片、A/D转换器接口、扩展I/O接口、电源供电模块，用于控制对应的传感节点对现场参数数据采集和处理，并将参数传输至中心服务器，同时接受中心服务器下达的命令监控温室内的参数；

所述Zigbee无线网络接口包括Zigbee芯片，Zigbee芯片与单片机系统通过UART接口相连，以IEEE 802.15.4 规范、Zigbee 2006协议构建现场无线通信网络，实现嵌入式网关中单片机系统与所述传输中继节点进行通信，传输监控现场的信息；

所述RFID无线网络接口包括RFID无线射频芯片、单片机控制模块，RFID无线射频芯片以14443A协议规范对植株上的RFID射频读写器进行读写操作；

所述嵌入式以太网控制器接口包括带SPI接口的独立以太网控制器，所述嵌入式网关中单片机系统通过嵌入式以太网控制器与所述中心服务器通讯，所述以太网控制器符合IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制，以太网控制器还提供了一个内部DMA 模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算；