一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到農(nóng)業(yè)溫室中的環(huán)境檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國人口數(shù)量巨大，人均耕地面積不足，糧食供應(yīng)問題嚴峻，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)是改善糧食供應(yīng)的有效措施。作為設(shè)施農(nóng)業(yè)中的一種，溫室種植由于不受季節(jié)、環(huán)境、地域的限制，得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]在溫室生產(chǎn)過程中，溫室中的溫度、大氣濕度、土壤濕度、CO2濃度、光照強度等因素共同影響著農(nóng)作物的生長。傳統(tǒng)的溫室管理方式是由農(nóng)業(yè)工作者人工測量這些數(shù)據(jù)，無法在較遠距離對溫室情況進行監(jiān)測，而且攜帶的測量工具大多功能單一，只能對一些簡單的環(huán)境因素進行測量，與農(nóng)業(yè)管理的精確要求相差甚遠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室的，具有無線通信和數(shù)據(jù)融合功能的監(jiān)測裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:包括傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集模塊連接傳感器模塊和數(shù)據(jù)融合模塊，控制器與數(shù)據(jù)融合模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機讀取模塊相連，控制器、數(shù)據(jù)融合模塊、數(shù)據(jù)采集模塊均連接電源模塊；
[0006]傳感器模塊檢測溫室內(nèi)的各類環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器模塊檢測到的信息進行采集，并傳輸給數(shù)據(jù)融合模塊；數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息進行融合，消除冗余信息，并將處理后的信息發(fā)送給控制器；上位機讀取模塊讀取控制器獲得的信息，控制器通過無線通信模塊與其他檢測裝置或基站進行無線通信，數(shù)據(jù)存儲模塊存儲控制器將得到的信息。
[0007]優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器和光照強度傳感器，分別檢測溫室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度和光照強度。
[0008]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息通過卡爾曼濾波算法進行融合。
[0009]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)融合模塊通過SPI串口與控制器相連，所述上位機讀取模塊通過I/o接口與控制器相連。
[0010]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過SPI串口與數(shù)據(jù)融合模塊相連。
[0011]優(yōu)選地，所述傳感器模塊與數(shù)據(jù)采集模塊通過I/O接口相連。
[0012]優(yōu)選地，所述控制器采用單片機。
[0013]本發(fā)明提供的具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置具有如下有益效果:
[0014]1、帶有傳感器模塊與無線通信模塊，能夠不間斷地采集溫室內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，并進行數(shù)據(jù)的發(fā)送；可以根據(jù)環(huán)境的需要添加不同精度的傳感器，適用于各類情況下的溫室。
[0015]2、可以與溫室內(nèi)的其他同類型節(jié)點組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通過無線通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)以一定的路由協(xié)議傳遞到基站監(jiān)控中心，便于遠距離之外的農(nóng)業(yè)專家根據(jù)環(huán)境參數(shù)進行決策。
[0016]3、具有數(shù)據(jù)融合功能，能夠?qū)ν黄瑓^(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)進行融合，消除大量的冗余信息，減少了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的能量消耗，有利于延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0019]圖1為本發(fā)明提供的具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置示意圖，所述的具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置由傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、控制器、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機讀取模塊、無線通信模塊和三個電源模塊組成。
[0020]控制器分別與數(shù)據(jù)融合模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機讀取模塊和電源模塊I相連，用以管理各個模塊。
[0021]數(shù)據(jù)融合模塊由獨立的微型處理器構(gòu)成，主要負責(zé)將數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，消除冗余信息，融合算法采用卡爾曼濾波技術(shù)。數(shù)據(jù)融合模塊通過SPI串口直接與控制器進行連接，由電源模塊2供電。
[0022]數(shù)據(jù)采集模塊由獨立的微型處理器構(gòu)成，主要負責(zé)將各類傳感器檢測到的環(huán)境參數(shù)進行采集。數(shù)據(jù)采集模塊通過SPI串口與數(shù)據(jù)融合模塊相連，由電源模塊3供電。
[0023]傳感器模塊有4個外設(shè)接口，分別連接溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器和光照強度傳感器，檢測溫室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度、光照強度等各類環(huán)境參數(shù)。傳感器模塊與數(shù)據(jù)采集模塊通過I/o接口相連。
[0024]數(shù)據(jù)存儲模塊與控制器通過I/O接口相連，用來存儲處理器收集到的數(shù)據(jù)，并與控制器進行數(shù)據(jù)交換。
[0025]上位機讀取模塊與控制器通過I/O接口相連，使上位機能夠采集到每個檢測裝置的數(shù)據(jù)。
[0026]無線通信模塊通過總線和SPI串口與控制器進行連接，通過Zigbee協(xié)議與其他監(jiān)測裝置組成局域網(wǎng)，以設(shè)定好的路由協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到基站。
[0027]控制器采用單片機處理器。
[0028]三個電源模塊由電池供電模塊和有線供電模塊組成，分別與控制器、數(shù)據(jù)融合模塊、數(shù)據(jù)采集模塊相連。
[0029]當本發(fā)明提供的具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置開始工作時，根據(jù)溫室內(nèi)的節(jié)點分布情況，每個節(jié)點都會與匯聚節(jié)點之間生成路由信息。檢測裝置上分布的四類傳感器分別檢測溫室內(nèi)的溫度、濕度、0)2濃度和光照強度；數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器檢測到的信息進行采集，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)融合模塊；數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息通過卡爾曼濾波算法進行融合，消除冗余信息，得到要上傳到匯聚節(jié)點的信息。此時每個節(jié)點要重新確認與匯聚節(jié)點之間的路由信息，如果確認無誤，則通過無線通信模塊將信息上傳，如果有誤，則重新建立路由。
[0030]數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)融合模塊、數(shù)據(jù)融合模塊和控制器之間采用SPI串口進行通信。
【主權(quán)項】
1.一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:包括傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集模塊連接傳感器模塊和數(shù)據(jù)融合模塊，控制器與數(shù)據(jù)融合模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機讀取模塊相連，控制器、數(shù)據(jù)融合模塊、數(shù)據(jù)采集模塊均連接電源模塊； 傳感器模塊檢測溫室內(nèi)的各類環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器模塊檢測到的信息進行采集，并傳輸給數(shù)據(jù)融合模塊；數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息進行融合，消除冗余信息，并將處理后的信息發(fā)送給控制器；上位機讀取模塊讀取控制器獲得的信息，控制器通過無線通信模塊與其他檢測裝置或基站進行無線通信，數(shù)據(jù)存儲模塊存儲控制器將得到的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述傳感器模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器和光照強度傳感器，分別檢測溫室內(nèi)溫度、濕度、0)2濃度和光照強度。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息通過卡爾曼濾波算法進行融合。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)融合模塊通過SPI串口與控制器相連，所述上位機讀取模塊通過I/O接口與控制器相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊通過SPI串口與數(shù)據(jù)融合模塊相連。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述傳感器模塊與數(shù)據(jù)采集模塊通過I/o接口相連。
7.如權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，其特征在于:所述控制器采用單片機。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有數(shù)據(jù)融合功能的溫室檢測裝置，包括傳感器模塊，傳感器模塊檢測溫室內(nèi)的各類環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器模塊檢測到的信息進行采集，并傳輸給數(shù)據(jù)融合模塊；數(shù)據(jù)融合模塊將采集到的信息進行融合，消除冗余信息，并將處理后的信息發(fā)送給控制器；上位機讀取模塊讀取控制器獲得的信息，控制器通過無線通信模塊與其他檢測裝置或基站進行無線通信，數(shù)據(jù)存儲模塊存儲控制器將得到的信息。本發(fā)明提供的裝置可以根據(jù)環(huán)境的需要添加不同精度的傳感器，能夠不間斷地采集溫室內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，且具有無線通信和數(shù)據(jù)融合功能，消除大量的冗余信息，減少了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的能量消耗，有利于延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN104793537
【申請?zhí)枴緾N201510172665
【發(fā)明人】沙永健, 丁永生, 任立紅
【申請人】東華大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月13日