[發(fā)明專利]基于分布式結(jié)構(gòu)的溫室環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010292575.7
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101950173A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙虎;王三根;吳達科;王紀元
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04W4/14;H04L29/08;G01N33/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分布式結(jié)構(gòu)的溫室環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

集中式和分布式技術(shù)代表了兩種不同的設(shè)計思路。集中式系統(tǒng)的核心思想是采用單一控制系統(tǒng)，所有的傳感器信號都傳送回控制系統(tǒng)，同時控制系統(tǒng)發(fā)布指令去控制所有的外圍器件，其優(yōu)點是硬件結(jié)構(gòu)簡單，缺點是將所有的軟件和硬件都集中到單個處理器上會延長開發(fā)時間和驗證周期，如果軟件規(guī)模加倍，那么開發(fā)時間肯定會是原來的兩倍以上，而且一旦處理器出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將癱瘓。分布式系統(tǒng)是對每種任務采用較小規(guī)模的專用處理器，將系統(tǒng)劃分為多個更小、更好管理的部分，主控制器只需要從相應專用處理器上獲取數(shù)據(jù)，或者向指定的處理器發(fā)送指令，而不涉及具體的操作過程，帶來的好處是軟件開發(fā)周期縮短，單個處理器的故障不會影響整個系統(tǒng)的運行。從價格上比較，分布式系統(tǒng)由于可以采取8位單片機作為專用處理器，雖然數(shù)量較多，但是相比集中式系統(tǒng)必須采用高性能、高價格的32位處理器作為主控芯片，二者價格不相上下。

溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具體涉及到空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、CO₂濃度傳感器、光照強度傳感器等外圍器件，最新的遠程監(jiān)控系統(tǒng)還加入了GSM或GPRS等遠程通訊模塊，該類系統(tǒng)的特點是數(shù)據(jù)量不大，實時性也不強，但是如果將所有的傳感器和遠程通訊模塊用一塊單片機來實現(xiàn)，設(shè)計時將會遇到軟件兼容性問題。目前最常用的解決方法是采用uC/OSII或uLinux嵌入式操作系統(tǒng)，用多線程的方式來實現(xiàn)多任務系統(tǒng)。這樣又會遇到兩個問題，一是能夠嵌入上述操作系統(tǒng)的單片機無論是芯片價格還是PCB制作成本都較貴，二是嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)和單片機開發(fā)完全不同，對于熟悉單片機開發(fā)的技術(shù)人員，學習難度較大，而且以往積累的程序都需要重新修改和移植。

因此需要一種面向單片機開發(fā)人員的多任務硬件平臺，一種比較好的思路是采用分布式結(jié)構(gòu)，將各個傳感器和通訊模塊分別掛在不同的專用處理器上，用總線把所有的傳感器連接起來，進行信號和數(shù)據(jù)的傳遞。這樣只要能夠掌握8位單片機開發(fā)技術(shù)，就能夠開發(fā)出多任務系統(tǒng)，無論是從硬件成本，還是從軟件開發(fā)周期來看，這類系統(tǒng)都具有很大的優(yōu)勢。目前還未見到類似的硬件平臺應用于溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于分布式結(jié)構(gòu)的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由單片機、傳感器模塊、遠程通訊模塊和CAN總線模塊組成；單片機選用51單片機或PIC單片機等8位或16位低性能單片機，傳感器模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、CO₂傳感器和光照強度傳感器，遠程通訊模塊選用GSM模塊，這些模塊都掛在CAN總線模塊上交換信號和數(shù)據(jù)，其中任何一個模塊損壞都不會影響其他模塊的工作；如果更換了新的模塊，也只需要修改專用單片機的程序，而不必修改其他模塊的程序。

優(yōu)選配置如下：單片機STC89C52、SHT10型空氣溫濕度傳感器、SHT10P型土壤溫濕度傳感器、GSM模塊TC35、BH1710FVC型光照強度傳感器、H-550型CO₂濃度傳感器、SJA1000總線控制器和PCA82C250總線收發(fā)器。

附圖說明

圖1是基于分布式結(jié)構(gòu)的溫室環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

本發(fā)明優(yōu)點是，由于本發(fā)明的核心是由CAN總線連接的單片機組成的控制系統(tǒng)，適用于實時性不強、外圍器件較多、程序開發(fā)周期較長的系統(tǒng)，因此最大的優(yōu)點是采用了低端的8位或16位單片機，并且將各個驅(qū)動程序都分散到專用單片機上完成，縮短了開發(fā)周期，降低了維護難度，實現(xiàn)了模塊化設(shè)計。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發(fā)明，但不應理解為對本發(fā)明的限制。