[發明專利]基于LoRa通信和PIλ

在審

• 申請號: 201911079136.5
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN112783103A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張鵬;朱呈祥;邱守星;苗珍
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05B11/42;G05D27/02;G08C17/02;H04W4/38;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于LoRa通信和PI^λD^μ控制的智慧農業監控系統，包括信息采集節點、信息匯聚節點、用戶管理監測中心。系統底層傳感器對農業大田環境信息進行采集，通過LoRa傳輸模塊將數據匯集并上傳至管理監測中心，供用戶監控管理，實時調度。系統配有專門的繼電器模塊，并通過分數階PI^λD^μ控制來實現環境中的溫濕度調節。本發明利用LoRa通信和分數階PI^λD^μ控制可有效擴展系統通信距離，增強系統抗干擾性，提高系統的智能化、精準化，對于現代農業可持續發展具有重要意義。

技術領域

本發明涉及智慧農業，具體涉及一種基于LoRa通信和分數階PI^λD^μ控制的智慧農業監控系統。

背景技術

隨著物聯網技術與產業的蓬勃發展，在農業科技領域的相關研究引起了越來越多的關注，其應用前景被日趨重視，所謂“智慧農業”應運而生。它是以農作物環境生長因子為著眼點，將環境中的溫濕度、光照強度、CO₂濃度等參數作為控制目標，從而實現數據采集、傳輸、監測和調控，克服了傳統農業信息匱乏、效率低下、經濟性差等缺點。

目前大多數農業信息采集系統主要基于ZigBee技術和RS485總線技術。但ZigBee這種技術存在明顯的缺陷，比如傳輸距離近、抗干擾能力差、穿透能力弱，尤其是隨著農作物的生長，植株密度、高度會嚴重影響Zigbee的數據傳輸，集中表現為應用現場時常會發生接收不到數據的情況。在實現智能灌溉的應用場景下，出現這種數據無法傳輸的情況尤為嚴重，從而影響農業生產企業對農作物的管理，甚至會導致經濟受損等嚴重的后果。RS485總線雖然傳輸距離遠，抗干擾性強，但考慮到農田往往范圍廣闊、占地面積較大、植被茂密，倘若僅僅依靠RS485總線來實現底層信息的采集傳輸，則布線成本會比較高昂，施工作業也較為困難。除通信方面的缺陷外，這類系統往往也缺乏有效的環境調控措施，大多數依然采用手工或常規PID控制器進行調控，使得系統效率低下，成本昂貴，不符合農業信息現代化發展要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于LoRa通信和分數階PI^λD^μ控制的智慧農業監控系統，以擴大傳統農業信息系統工作范圍，增強系統抗干擾性，提高系統智能化水平。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案具體如下：

一種基于LoRa通信和分數階PI^λD^μ控制的智慧農業監控系統，包括信息采集節點、信息匯聚節點和用戶管理監控中心；

信息采集節點包括微處理器模塊、485型傳感器組模塊、通信模塊、繼電器模塊、用于連接傳感器組與微處理器的TTL轉RS485接口模塊、用于提供不同電壓伏值的電源模塊；其中，微處理器模塊作為信息采集節點的核心控制著整個節點的工作運行；485型傳感器組模塊負責采集農業大田多種環境信息；通信模塊可以實現采集節點與匯聚節點之間的通信；繼電器模塊控制相關溫濕度調節器；

信息匯聚節點模塊包括微處理器模塊、通信模塊、液晶顯示模塊、電源模塊其中，通信模塊實現信息采集節點和信息匯聚節點之間的通信、信息匯聚節點與用戶管理監測中心的服務器之間的通信；液晶顯示模塊將各個信息采集節點所測數據顯示出來；微處理器模塊、電源模塊則與信息采集節點中的微處理器模塊、電源模塊相同；

用戶管理監控中心由服務器和客戶端組成，用戶在客戶端進行信息查詢和對底層下達指令。

進一步的，所述微處理器模塊是以STM32F103ZET6為核心的單片機系統，它包括主控芯片、時鐘電路和外圍電路。

進一步的，所述485型傳感器組模塊包括若干型號傳感器，用于采集空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、風速風向等信息，每個傳感器都配有四芯電纜線，兩根為電源線，兩根為RS485的A、B線。