專利名稱：一種溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及溫室環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于CAN總線的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從機(jī)械化向電腦控制的智能化方向發(fā)展。計算機(jī)控制終端的應(yīng)用使農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)迅速向自動化和智能化發(fā)展。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用智能化監(jiān)測終端對溫室環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控，遠(yuǎn)程傳輸一般采用485通信線，容易受到所處環(huán)境的干擾，導(dǎo)致計算機(jī)控制終端接收到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，現(xiàn)場控制系統(tǒng)不完善，現(xiàn)場操作性不強(qiáng)。而且，現(xiàn)有的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)一般不具備對溫室外環(huán)境的檢測功能。因而，當(dāng)溫室外的環(huán)境較合適農(nóng)作物生長時，卻不能及時有效地開啟溫室的天窗，仍然采用人工控制溫室內(nèi)的環(huán)境，造成能源不必要的浪費和生產(chǎn)成本不必·要的提高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中溫室監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)外界環(huán)境惡劣的情況下數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確以及外界環(huán)境適宜卻不能及時開啟溫室天窗造成能源浪費和生產(chǎn)成本提高的問題，提供一種基于CAN總線的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，既能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖佟⒄_性，又能夠在溫室外環(huán)境適宜時及時開啟天窗以節(jié)省能源和節(jié)約生產(chǎn)成本。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是一種溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于監(jiān)控中心的PC機(jī)、設(shè)于各溫室的下位機(jī)模塊、溫室內(nèi)傳感器和執(zhí)行裝置；所述的溫室內(nèi)傳感器包括室內(nèi)溫度傳感器、室內(nèi)濕度傳感器和室內(nèi)CO2濃度傳感器；所述的執(zhí)行裝置包括加熱閥和噴霧泵；所述的溫室內(nèi)傳感器、執(zhí)行裝置分別與下位機(jī)模塊電連接，其結(jié)構(gòu)特點是還包括CAN總線、CAN適配卡、設(shè)于各溫室的溫室外傳感器；所述的執(zhí)行裝置還包括溫室窗口開關(guān)電機(jī)；所述的溫室外傳感器與下位機(jī)模塊電連接；所述的CAN總線與下位機(jī)模塊雙向電連接，CAN總線通過CAN適配卡與PC機(jī)雙向電連接。進(jìn)一步的方案是上述的溫室外傳感器包括室外溫度傳感器、室外濕度傳感器和室外光照強(qiáng)度傳感器。進(jìn)一步的方案是述的下位機(jī)模塊包括電源電路、單片機(jī)、多路選擇器、驅(qū)動電路、看門狗電路、LED顯示電路、按鍵電路和報警電路；所述的電源電路與單片機(jī)電連接；多路選擇器與單片機(jī)雙向電連接；驅(qū)動電路、看門狗電路、LED顯示電路、按鍵電路和報警電路均與單片機(jī)電連接。本實用新型具有積極的效果(1)采用具有良好通訊速度、傳送距離遠(yuǎn)、可靠性高，抗干擾性高的工業(yè)控制總線CAN總線，解決了傳統(tǒng)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)在外界環(huán)境惡劣的情況下數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確的問題，同時具有良好的擴(kuò)展性。(2)能夠?qū)崟r與溫室外的環(huán)境做比較，當(dāng)溫室外的環(huán)境適合溫室內(nèi)的農(nóng)作物生長時及時開啟天窗，停止人工溫度、濕度等控制系統(tǒng)，節(jié)省能源。(3)能對多個溫室的環(huán)境同時進(jìn)行監(jiān)控，現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)具有報警功能，操作性強(qiáng)，使用簡單方便，節(jié)約管理成本。

圖I是本實用新型的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的電路框圖。圖2是圖I中 的下位機(jī)模塊的電路框圖。上述附圖中的標(biāo)記如下PC 機(jī) 1，CAN 適配卡 2，CAN 總線 3，下位機(jī)模塊4，電源電路40，單片機(jī)41，多路選擇器42，驅(qū)動電路43，看門狗電路44，LED顯示電路45，按鍵電路46，報警電路47，溫室內(nèi)傳感器5，室內(nèi)溫度傳感器51，室內(nèi)濕度傳感器52，室內(nèi)CO2濃度傳感器53，溫室外傳感器6，室外溫度傳感器61，室外濕度傳感器62，室外光照強(qiáng)度傳感器63，執(zhí)行裝置7，加熱閥71，噴霧泵72，溫室窗口開關(guān)電機(jī)73。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明(實施例I)如圖I所示，本實施例的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由PC機(jī)1、CAN適配卡2CAN總線3、和溫室環(huán)境監(jiān)測執(zhí)行單元組成。溫室環(huán)境監(jiān)測執(zhí)行單元數(shù)量根據(jù)實際需要設(shè)置，每個溫室環(huán)境監(jiān)測執(zhí)行單元由下位機(jī)模塊4、溫室內(nèi)傳感器5、溫室外傳感器6和執(zhí)行裝置7組成。PC機(jī)I為配備雙核CPU的常規(guī)PC機(jī)，設(shè)置在監(jiān)控中心。溫室內(nèi)傳感器5包括室內(nèi)溫度傳感器51、室內(nèi)濕度傳感器52和室內(nèi)CO2濃度傳感器53。室內(nèi)溫度傳感器51設(shè)有室內(nèi)溫度信號輸出端；室內(nèi)濕度傳感器52設(shè)有室內(nèi)濕度信號輸出端；室內(nèi)CO2濃度傳感器53設(shè)有室內(nèi)二氧化碳濃度信號輸出端。 溫室外傳感器6包括室外溫度傳感器61、室外濕度傳感器62和室外光照強(qiáng)度傳感器63。室外溫度傳感器61設(shè)有室外溫度信號輸出端；室外濕度傳感器62設(shè)有室外濕度信號輸出端；室外光照強(qiáng)度傳感器63設(shè)有室外光照度信號輸出端。執(zhí)行裝置7包括加熱閥71、噴霧泵72和溫室窗口開關(guān)電機(jī)73。加熱閥71、噴霧泵72和溫室窗口開關(guān)電機(jī)73均設(shè)有電源端。溫室內(nèi)傳感器5的室內(nèi)溫度傳感器51、室內(nèi)濕度傳感器52、室內(nèi)CO2濃度傳感器53和溫室外傳感器6的室外溫度傳感器61、室外濕度傳感器62、室外光照強(qiáng)度傳感器63分別與下位機(jī)模塊4的相應(yīng)的輸入端口電連接；下位機(jī)模塊4相應(yīng)的輸出端口與執(zhí)行裝置7的加熱閥71的電源端、噴霧泵72的電源端和溫室窗口開關(guān)電機(jī)73的電源端分別電連接，下位機(jī)模塊4通過其CAN接口與CAN總線3雙向電連接；CAN總線3通過CAN適配卡2與PC機(jī)I雙向電連接。見圖2，下位機(jī)模塊4由電源電路40、單片機(jī)41、多路選擇器42、驅(qū)動電路43、看門狗電路44、LED顯示電路45、按鍵電路46報警電路47組成。單片機(jī)41是帶有A/D轉(zhuǎn)換端口和CAN接口的單片機(jī)。單片機(jī)41的CAN接口即為下位機(jī)模塊4的CAN接口。有關(guān)應(yīng)用程序由單片機(jī)41的通訊端口輸至其自帶的存儲電路中。電源電路40設(shè)有下位機(jī)模塊電源輸出端和執(zhí)行裝置電源輸出端。電源電路40由其下位機(jī)模塊電源輸出端的相應(yīng)的端口與單片機(jī)41的電源端電連接并為其提供工作電源。多路選擇器42為8選I數(shù)據(jù)選擇器，具有8個輸入端、I個輸出端和3個片選端。多路選擇器42的片選端與單片機(jī)41的設(shè)置為片選控制信號輸出端的3個I/O端口電連接。多路選擇器42的8個輸入端中的6個分別與室內(nèi)溫度傳感器51的室內(nèi)溫度信號輸出端、室內(nèi)濕度傳感器52的室內(nèi)濕度信號輸出端、室內(nèi)CO2濃度傳感器53的室內(nèi)二氧化碳濃度信號輸出端、室外溫度傳感器61的室外溫度信號輸出端、室外濕度傳感器62的室外濕度信號輸出端和室外光照強(qiáng)度傳感器63的室外光照度信號輸出端電連接。多路選擇器42的輸出端與單片機(jī)41的相應(yīng)一個A/D轉(zhuǎn)換端口電連接。驅(qū)動電路43有3個，它們是加熱閥驅(qū)動電路、噴霧泵驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動電路。各·驅(qū)動電路43均設(shè)有電源端、控制端和輸出端。各驅(qū)動電路43的電源端分別與電源電路40的執(zhí)行裝置電源輸出端的相應(yīng)一個端口電連接。各驅(qū)動電路43的控制端與單片機(jī)41的設(shè)置為驅(qū)動控制信號輸出端的各個相應(yīng)的I/O端口電連接。驅(qū)動電路43的加熱閥驅(qū)動電路的輸出端作為下位機(jī)模塊4的一個輸出端口與執(zhí)行裝置7的加熱閥71的電源端電連接；驅(qū)動電路43的噴霧泵驅(qū)動電路的輸出端作為下位機(jī)模塊4的一個輸出端口與噴霧泵72的電源端電連接；驅(qū)動電路43的電機(jī)驅(qū)動電路的輸出端作為下位機(jī)模塊4的一個輸出端口與溫室窗口開關(guān)電機(jī)73的電源端電連接?？撮T狗電路44由其輸入端與單片機(jī)41的設(shè)置為看門狗信號輸出端的一個I/O端口電連接，看門狗電路44由其輸出端與單片機(jī)41的復(fù)位端電連接。LED顯示電路45設(shè)有電源端、數(shù)據(jù)端口和控制端口。LED顯示電路45的電源端與電源電路40的下位機(jī)模塊電源輸出端的相應(yīng)的端口電連接；LED顯示電路45數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)41的設(shè)置為顯示端口的相應(yīng)的各I/O端口電連接；LED顯示電路45的控制端口與單片機(jī)41的相應(yīng)的控制總線端口電連接。按鍵電路46設(shè)有電源端和輸出端的各個端口。按鍵電路46由其電源端與電源電路40的下位機(jī)模塊電源輸出端的相應(yīng)的端口電連接；按鍵電路46由其輸出端的各個端口與單片機(jī)41的設(shè)置為鍵盤端口的相應(yīng)的I/O端口電連接。報警電路49設(shè)有電源端和控制端。報警電路49由其電源端與電源電路40的下位機(jī)模塊電源輸出端的相應(yīng)的端口電連接；報警電路49由其控制端與單片機(jī)41的設(shè)置為報警信號輸出端的I/O端口電連接。本實施例的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，PC機(jī)I主要用于接收下位機(jī)模塊4的單片機(jī)41傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并記錄每天溫室環(huán)境的各種采集數(shù)據(jù)，同時向下位機(jī)模塊4的單片機(jī)41傳輸控制指令。下位機(jī)模塊4的單片機(jī)41的數(shù)據(jù)來源于多路選擇器42。多路選擇器42在單片機(jī)41的片選信號控制下,實時循環(huán)接收溫室內(nèi)傳感器5的各傳感器和溫室內(nèi)傳感器6的各傳感器所采集的模擬信號，并輸送給單片機(jī)41進(jìn)行處理。單片機(jī)41先將接收到的各模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由該數(shù)字信號與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，在所得到的信號的數(shù)值大于所設(shè)定的上限閾值或低于所設(shè)定的下限閾值時，則輸出相應(yīng)的控制信號至下位機(jī)模塊4的相應(yīng)的驅(qū)動電路43。該驅(qū)動電路43則根據(jù)單片機(jī)41的指令控制溫室內(nèi)的執(zhí)行裝置7動作，執(zhí)行裝置7中的加熱閥71的開啟或關(guān)閉用來控制溫室內(nèi)溫度的高低，噴霧泵72的開啟與關(guān)閉用于改變溫室內(nèi)的濕度，溫室窗口開關(guān)電機(jī)73控制溫室天窗的開啟或關(guān)閉。LED顯示電路45和按鍵電路46用于給用戶提供方便的現(xiàn)場監(jiān)視控制手段，用戶可以根據(jù)LED上顯示的溫度、濕度及CO2的濃度值，使用按鍵電路46來進(jìn)行手動調(diào)整設(shè)置，設(shè)置完成后，驅(qū)動電路43會根據(jù)設(shè)定值控制執(zhí)行裝置7動作實現(xiàn)對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。看門狗電路44用來防止系統(tǒng)在使用過程中，如靜電干擾等意外情況造成的系統(tǒng)崩潰，保證意外情況發(fā)生時立即重新啟動系統(tǒng)，保證下位機(jī)模塊正常工作。報警電路47是當(dāng)溫室環(huán)境出現(xiàn)問題，超過設(shè)定的警界值，發(fā)出報警聲音，提醒用戶對室內(nèi)環(huán)境做出緊急處理。本實施例的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程如下首先各溫室的室外傳感器6會將采集的室外溫度、濕度和光照強(qiáng)度信號通過多路選擇器42傳送給單片機(jī)，各溫室的室內(nèi)傳感器2會將采集到的室內(nèi)溫度、濕度和CO2濃度信號通過多路選擇器42傳送給單片機(jī)41，單片機(jī)41將接收的各信號處理判斷后，通過LED顯示電路45顯示，并通過其CAN接口和CAN 總線3再經(jīng)CAN適配卡2傳送給監(jiān)控中心的PC機(jī)I進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，用戶根據(jù)PC機(jī)上的顯示，對各溫室發(fā)送各種指令，該指令通過CAN總線3傳輸給對應(yīng)的下位機(jī)模塊4的單片機(jī)41，下位機(jī)模塊4的單片機(jī)41會根據(jù)接收到的指令，通過驅(qū)動電路43控制相應(yīng)的執(zhí)行裝置7動作，實現(xiàn)對溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)，達(dá)到用戶設(shè)定的各溫室環(huán)境的設(shè)定要求。當(dāng)然用戶還可以對溫室環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場控制，根據(jù)LED顯示電路45上顯示的溫室內(nèi)、外的溫濕度及CO2的濃度值，使用按鍵電路46來進(jìn)行手動調(diào)整設(shè)置，設(shè)置完成后，驅(qū)動電路43會根據(jù)設(shè)定值控制執(zhí)行裝置7做出相應(yīng)的動作。當(dāng)溫室環(huán)境出現(xiàn)問題超過設(shè)定的警界值時，下位機(jī)模塊4的報警電路47會發(fā)出報警聲音，提醒用戶對溫室內(nèi)環(huán)境做出緊急處理。本實施例中，CAN適配卡2優(yōu)選上海普創(chuàng)電子設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號為CANUSB-II雙路智能CAN接口卡。單片機(jī)41優(yōu)選SILICON LABS公司的型號為C8051F047單片機(jī)。室內(nèi)溫度傳感器51和室外溫度傳感器61均優(yōu)選鉬電阻PtlOO。室內(nèi)濕度傳感器52和室外濕度傳感器62均優(yōu)選深圳市聯(lián)合騰達(dá)電子有限公司生產(chǎn)型號為HTG3515CH的傳感器。室外光照強(qiáng)度傳感器63優(yōu)選深圳普德光電子有限公司生產(chǎn)的型號為SFH206的硅光電池。室內(nèi)CO2濃度傳感器53優(yōu)選鄭州煒盛電子科技有限公司生產(chǎn)的型號為MH-711A的傳感器。多路選擇器優(yōu)選型號為74151的8選I數(shù)據(jù)選擇器。綜上所述，本實施例的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，采用具有良好通訊速度、傳送距離遠(yuǎn)、可靠性高，抗干擾性高的工業(yè)控制總線CAN總線，解決了傳統(tǒng)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)利用485通信線在外界環(huán)境惡劣的情況下數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確的問題，并能夠與溫室外的環(huán)境做比較，及時開啟天窗，達(dá)到節(jié)省能源的效果，而且為用戶提供完善的、操作性強(qiáng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)，還具有報警功能，并對多個溫室環(huán)境同時進(jìn)行監(jiān)控，實時性高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、系統(tǒng)清晰、容易實現(xiàn)，有良好的應(yīng)用前景。以上實施例是對本實用新型的具體實施方式
的說明，而非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實用新型的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于監(jiān)控中心的PC機(jī)(I)、設(shè)于各溫室的下位機(jī)模塊(4)、溫室內(nèi)傳感器(5)和執(zhí)行裝置(7);所述的溫室內(nèi)傳感器(5)包括室內(nèi)溫度傳感器(51)、室內(nèi)濕度傳感器(52)和室內(nèi)CO2濃度傳感器(53);所述的執(zhí)行裝置(7)包括加熱閥(71)和噴霧泵(72 );所述的溫室內(nèi)傳感器(5 )、執(zhí)行裝置(7 )分別與下位機(jī)模塊(4 )電連接，其特征在于還包括CAN總線(3)、CAN適配卡(2)、設(shè)于各溫室的溫室外傳感器(6);所述的執(zhí)行裝置(7)還包括溫室窗口開關(guān)電機(jī)(73);所述的溫室外傳感器(6)與下位機(jī)模塊(4)電連接；所述的CAN總線(3)與下位機(jī)模塊(4)雙向電連接，CAN總線(5)通過CAN適配卡(2)與PC機(jī)(I)雙向電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的溫室外傳感器(6)包括室外溫度傳感器(61)、室外濕度傳感器(62 )和室外光照強(qiáng)度傳感器(63 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的下位機(jī)模塊(4)包括電源電路(40)、單片機(jī)(41)、多路選擇器(42)、驅(qū)動電路(43)、看門狗電路(44)、LED顯示電路(45)、按鍵電路(46)和報警電路(47);所述的電源電路(40)與單片機(jī)(41)電連接；多路選擇器(42 )與單片機(jī)(41)雙向電連接；驅(qū)動電路(43 )、看門狗電路(44)、LED顯示電路(45)、按鍵電路(46)和報警電路(47)均與單片機(jī)(41)電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)于監(jiān)控中心的PC機(jī)、CAN總線、CAN適配卡、設(shè)于各溫室的溫室內(nèi)、溫室外傳感器、執(zhí)行裝置和下位機(jī)模塊；溫室內(nèi)、外傳感器包括溫室內(nèi)、外的溫度傳感器、濕度傳感器和CO2濃度傳感器；執(zhí)行裝置包括加熱閥、噴霧泵和溫室窗口開關(guān)電機(jī)，溫室內(nèi)、外傳感器與下位機(jī)模塊電連接，下位機(jī)模塊與CAN總線雙向電連接，PC機(jī)通過CAN適配卡與CAN總線雙向電連接。通過本實用新型系統(tǒng)的使用，能夠保證監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖?、?zhǔn)確，在溫室外環(huán)境適宜時及時開啟天窗以節(jié)省能源和生產(chǎn)成本，同時基于CAN總線，具有良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性。
文檔編號G05B19/418GK202494915SQ201220108458
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者張永春 申請人:常州工學(xué)院