[發(fā)明專(zhuān)利]基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和3G網(wǎng)絡(luò)的溫室群體環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310543638.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103713588A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春峰;曹桂玲;陳威威;朱方園;孫妍;楊國(guó)禮;夏繼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/418
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 南京天翼專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 王玉梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和3G網(wǎng)絡(luò)的溫室群體環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有的溫室大溫室較為封閉，控制功能單一，自動(dòng)化水平低、植物的生長(zhǎng)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)記錄方法落后如環(huán)境溫度濕度，光照，CO2濃度等。僅僅依靠人工管理會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)不及時(shí)、不準(zhǔn)確等問(wèn)題，不僅影響植物的正常生長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)造成人力資源的浪費(fèi)。?

此外傳統(tǒng)的監(jiān)控只能達(dá)到短距離的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代居民生活的多變性。現(xiàn)有的植物補(bǔ)光單元不太科學(xué)，在節(jié)能方面有所不足。在大規(guī)模的溫室栽培系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的監(jiān)控顯的尤為重要。?

大規(guī)模的群體式溫室大溫室的管理有著以下的要求：群體式大溫室是由若干個(gè)溫室體組合而成，因此，對(duì)各個(gè)大溫室之間的數(shù)據(jù)通信有著實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。在單體大溫室中各個(gè)控制對(duì)象和環(huán)境因子采集傳感器并不是集中的，所以在設(shè)備的分布上要將實(shí)用與經(jīng)濟(jì)相平衡。在植物光照中要解決光照時(shí)間長(zhǎng)度不足等問(wèn)題，尤其是冬季的北方地區(qū)，自然光照時(shí)間較短，所以科學(xué)的為植物補(bǔ)光顯得尤為重要。為滿(mǎn)足現(xiàn)代居民出行多樣化，必須提供一個(gè)高效的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，才能讓溫室大溫室得到實(shí)時(shí)的監(jiān)控，避免一些調(diào)控不及時(shí)造成的損失。?

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有覆蓋廣泛的3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)或提供了非常大的幫助，該網(wǎng)絡(luò)不僅傳輸速率高、單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大而且通信穩(wěn)定。比以往的2G網(wǎng)絡(luò)有了全面的提升。滿(mǎn)足了現(xiàn)代大規(guī)模農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。為發(fā)展現(xiàn)代化科技農(nóng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。因此，將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用到該場(chǎng)合是非常合適的，同時(shí)采用科學(xué)的補(bǔ)光技術(shù)對(duì)植物的生長(zhǎng)有著很大的幫助，再加上3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用恰到好處的為現(xiàn)代居民提供了便利。?

本發(fā)明的要解決的技術(shù)問(wèn)題為：利用3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以解決溫室管理中信息傳輸速度慢、數(shù)據(jù)量小、難以統(tǒng)籌管理的弱點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在對(duì)溫室環(huán)境中各環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)，并適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，為溫室中的植物生長(zhǎng)提供環(huán)境保障。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和3G網(wǎng)絡(luò)的溫室群體環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)和internet網(wǎng)絡(luò)相連的遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)控制模塊，現(xiàn)場(chǎng)控制模塊包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)、總網(wǎng)控制器，以及分別設(shè)置于各溫室環(huán)境中的遠(yuǎn)程設(shè)備控制器、遠(yuǎn)程I/O控制器、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子采集單元和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子平衡單元；?

上述現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子采集單元包括連接相應(yīng)溫室環(huán)境中遠(yuǎn)程設(shè)備控制器的溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器、風(fēng)速傳感器和光照度傳感器；?

上述現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子平衡單元包括連接相應(yīng)溫室環(huán)境中遠(yuǎn)程I/O控制器或者遠(yuǎn)程設(shè)備控制器的加溫器、加濕器、CO2發(fā)生器、通風(fēng)機(jī)、植物補(bǔ)光單元、遮陽(yáng)網(wǎng)；?

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)連接總網(wǎng)控制器，總網(wǎng)控制器連接有3G模塊，以通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)和internet網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)；

各溫室環(huán)境中的遠(yuǎn)程設(shè)備控制器和遠(yuǎn)程I/O控制器通過(guò)CC?Link網(wǎng)絡(luò)連接總網(wǎng)控制器。

各現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子采集單元、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子平衡單元、遠(yuǎn)程設(shè)備控制器和遠(yuǎn)程I/O控制器分別組成一個(gè)溫室大溫室站點(diǎn)；各個(gè)溫室大溫室站點(diǎn)通過(guò)CCLINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)鏈接，鏈接至總網(wǎng)控制器組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后，各個(gè)站點(diǎn)之間都可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子采集單元中的傳感器采集溫室內(nèi)的環(huán)境信息后，由遠(yuǎn)程設(shè)備控制器進(jìn)行計(jì)算處理，處理后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子平衡單元來(lái)改善溫室內(nèi)的環(huán)境。在遠(yuǎn)程設(shè)備控制器計(jì)算處理的同時(shí)，總網(wǎng)控制器也對(duì)各溫室站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，并且將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)溫室大溫室群體。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)與總網(wǎng)控制器連接后，可利用包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警系統(tǒng)、故障排除系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)的現(xiàn)有組態(tài)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。總網(wǎng)控制器通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)訪(fǎng)問(wèn)指定端口后即可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大溫室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)中同時(shí)具備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)的所有功能。?

進(jìn)一步的，本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)控制模塊還包括人機(jī)界面模塊，人機(jī)界面模塊連接總網(wǎng)控制器。人機(jī)界面與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)的數(shù)據(jù)同步，人機(jī)界面可利用現(xiàn)有顯示技術(shù)，利用動(dòng)畫(huà)的形式更直觀的顯示各溫室站點(diǎn)的情況，以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因子平衡單元中各個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)作。?