[发明专利]一种基于无线传感网络和GPRS的温室环境监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种温室环境监控系统，尤其是涉及一种基于无线传感网络和GPRS的温室环境监控系统。

背景技术

随着人口和资源问题的凸显，如何合理利用农业资源，提高农业生产效率日益受到有关部门的重视。将现代移动通信技术、自动控制技术引入农业生产领域成为现代农业的发展趋势。但是在传统的温室环境智能监控系统中，布线问题繁琐，成本较高等问题严重后果影响了新技术在温室监控领域的应用。

近年兴起的Zigbee无线组网技术为解决布线问题为我们提供了新的思路。有一些人尝试将Zigbee技术用于大田环境监测取得了很好的成效。但是将其推广到温室环境监测却碰到了很多的实际问题，因为温室内高温高湿及作物遮挡等环境特点会对无线信号的传输距离和稳定性造成不良影响。如何克服这些问题，提高无线网络的稳定性和信号避障性，成了相关领域工作人员日益关注的焦点。

随着我国移动通信网络的日渐完善，GSM/GPRS的网络覆盖率有了很大提高。GSM/GPRS网络有覆盖域广、接入迅速、按量计费等优点。这些都为将GSM/GPRS移动公网用于传输用户数据提供了很好的可实施条件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于无线传感网络和GPRS的温室环境监控系统，该系统可以克服传统系统中布线繁琐、成本较高的问题，信息传输的稳定性好，控制方式灵活方便。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于无线传感网络和GPRS的温室环境监控系统，包括传感器、Zigbee无线传感网络、现场控制器、GPRS网络、远程控制主机以及环境控制执行机构，所述的传感器、Zigbee无线传感网络、现场控制器和环境控制执行机构设置在温室内，传感器通过Zigbee无线传感网络或者有线的方式连接现场控制器，所述的现场控制器连接环境控制执行结构，并通过GPRS网络连接远程控制主机；

传感器采集温室内的环境信息，通过Zigbee无线传感网络或者直接发送至现场控制器，现场控制器根据环境信息判断是否需要通过环境控制执行机构对温室环境进行调节，同时现场控制器通过GPRS网络将环境信息上传至远程控制主机，远程控制主机可通过GPRS网络发送控制命令至现场控制器，并通过环境控制执行机构对温室环境进行调节。

所述的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器和土壤水分传感器。

所述的Zigbee无线传感网络采用簇状组网方式，包括Zigbee终端、Zigbee路由和Zigbee网关，所述的Zigbee终端通过Zigbee路由或者直接与Zigbee网关连接，所述的Zigbee网关连接现场控制器，所述的传感器通过Zigbee终端接入Zigbee无线传感网络。

所述的Zigbee终端采用多层分布的方式布置在温室的上层、中层和下层，所述的上层位于温室的保温膜以上，所述的中层位于温室的保温膜与植物冠层之间，所述的下层位于植物冠层。

所述的Zigbee终端包括Zigbee片上系统和射频收发前端，所述的射频收发前端内集成有功率放大器，传感器的信息发送至Zigbee片上系统，经处理后由射频收发前端进行发射。

所述的Zigbee终端还包括按键设置模块，通过该按键设置模块可以设置该Zigbee终端在温室中所处的相对坐标和发射功率。

所述的Zigbee网关采用电池供电或者220V市电的供电方式，Zigbee网关通过电压转换模块连接220V市电，该电压转换模块包括依次连接的变压器、整流桥、电容滤波电路和稳压电路。

所述的现场控制器包括MCU以及与MCU连接的显示屏、GPRS模块和弱电转强电模块，所述的MCU连接Zigbee网关，对接收并处理温室内的环境信息，GPRS模块用于接入GPRS网络，实现现场控制器与远程控制主机之间的通信，所述的弱电转强电模块包括光耦继电器和接触器，用于连接环境控制执行机构，实现MCU对环境控制执行机构的控制。

所述的Zigbee网关通过RS232串口与现场控制器的MCU连接，传输速率为9600bps。

所述的现场控制器可与移动通信终端连接，通过移动通信终端进行环境信息查询和控制，所述的温室环境监控系统采用三级控制的方式，其控制的优先级由高到低依次为：现场控制器、远程控制主机和移动通信终端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：