[发明专利]智慧农业大棚监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及现代电子技术领域，具体涉及一种基于无线Mesh 网络的智慧农业大棚监控系统。

背景技术

菜农因其简陋的大棚设施，必须每天花足够多的时间给农作物通风、灌溉、施肥、导致收入利润低下。因此设计安全、可靠、科学的数字化农业大棚很有必要。随着现代无线传感器网络技术的发展，将无线Mesh网络技术，自动控制技术、传感器技术与农业生产实际相结合，将大大地提升农业生产的效率与质量。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种基于无线Mesh 网络的智慧农业大棚监控系统。

本发明的技术方案在于：

智慧农业大棚监控系统，包括光照度传感器温湿度传感器模块、触摸屏、第一控制器、协调器、MSP430、终端、继电器、第二控制器以及路由器，所述的触摸屏、第一控制器以及协调器依次连接，所述的MSP430、终端、路由器、第二控制器以及继电器依次连接，所述的协调器与路由器连接，所述的MSP430与光照度传感器温湿度传感器模块连接。

所述的继电器还设有通风模块、滴灌模块、手动模块、通风模块、遮光模块以及保温模块，所述的通风模块、滴灌模块、手动模块、通风模块、遮光模块以及保温模块分别与继电器连接。

所述的MSP430与光照度传感器温湿度传感器模块通过I²C总线连接。

所述的第一控制器以及第二控制器均为STC15W4K48S4单片机。

所述的光照强度数字集成芯片为BH1750FVI，空气温湿度传感器为SHT10芯片。

本发明的技术效果在于：

本发明将无线传感器网络应用到农业生产中，对农业大棚的环境参数进行实时在线监测，同时通过无线网络对相关的执行器进行控制，实现农业大棚生产的自动化、智能化，提高生产效率和质量，节省了人力。工作稳定，性能良好，达到了实际应用的效果。

具体实施方式

智慧农业大棚监控系统，包括光照度传感器温湿度传感器模块、触摸屏、第一控制器、协调器、MSP430、终端、继电器、第二控制器以及路由器，所述的触摸屏、第一控制器以及协调器依次连接，所述的MSP430、终端、路由器、第二控制器以及继电器依次连接，所述的协调器与路由器连接，所述的MSP430与光照度传感器温湿度传感器模块连接。

其中，所述的继电器还设有通风模块、滴灌模块、手动模块、通风模块、遮光模块以及保温模块，所述的通风模块、滴灌模块、手动模块、通风模块、遮光模块以及保温模块分别与继电器连接。所述的MSP430与光照度传感器温湿度传感器模块通过I²C总线连接。所述的第一控制器以及第二控制器均为STC15W4K48S4单片机。所述的光照强度数字集成芯片为BH1750FVI，空气温湿度传感器为SHT10芯片。

本发明采用工业触摸屏作为人机界面，显示各环境量、各执行器的开关状态以及系统的设置参数和算法。工业触摸屏通过Modbus 协议与控制器单片机通信。ZigBee 的各个节点控制器采集土壤温湿度、室内温湿度、室内光照、室外光照、室内CO₂和室外CO₂等环境量通过无线Mesh网络进行透传。进行算法计算和设定值比较，输出执行器的输出值给路由器，通过路由器的控制器控制各执行器的状态。当系统与网络处于异常时，还可以通过手动方式切除控制系统的控制，通过手动的人工方式处理各执行器的状态。

本发明的硬件电路较多，而且很多电路涉及无线射频电路，因此硬件的稳定和抗干扰等性能是本系统设计的一大难题。由于系统电路比较复杂，而且许多元器件的成本都比较高，采用模块化组装的形式，构建系统的硬件电路，方便将来不会因某个模块损坏就废弃，只需更换该模块即可。硬件电路中很多元器件都是贴片封装，因此系统的所有电路都采用PCB制版，方便焊接和将来的大规模生产。

本发明的传感器为数字信号传感器，采用的通信格式为Modbus和I²C，串口和I²C通信所引出的线都不宜太长，而且都要求通信电缆要有外屏蔽线，防止外部环境对信号的干扰。

BH1750FVI是一种用于I²C通信的光照强度数字集成芯片。本模块的ADDR引脚接地，采取高分率测量模式。I²C的两个引脚都加一个10 k欧姆的上拉电阻，加大引脚的驱动能力。电源端加一个104的独石电容。