設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統技術方案

設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統一個設施農業傳感網測控系統和一個生態大棚模擬系統組成，其中，設施農業傳感網測控系統包括：一個信息采集系統——無線傳感器網絡系統和一個反饋控制系統——農業設施控制系統。無線傳感器網絡系統由主控節點、匯聚節點、3個信息感知節點及PC機組成。其中，主控節點、匯聚節點、3個信息感知節點采用星形拓撲結構，主控節點通過RS232串口與PC機相連。農業設施控制系統，由主控節點、匯聚節點、3個信息感知節點--無線通訊節點、PC機及3塊控制芯片組成。生態大棚模擬系統，由塑料模擬大棚、滴灌設施、補光燈、排氣扇、變壓器及內部線路和220V外接插頭組成。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于設施農業傳感器網絡的半實物仿真模擬系統，包括一個設施農業傳感網測控系統和一個生態大棚模擬系統。尤其適用于設施農業科研信息采集和技術分析。
技術介紹
目前在設施農業中，智能化、自動化是必然的趨勢，而國內外差距極大，國內技術匱乏，許多關鍵技術需要突破，因此試驗、信息采集等是必不可少的科研工作。目前設施農業信息采集、技術分析大都通過實地勘探、試驗、考察等，周期長、耗費大，消耗大量的人力、物力。半實物仿真作為仿真技術的一個分支，涉及的領域極廣，包括機電技術、液壓技術、控制技術、接口技術等。從某種角度講，一個國家的半實物仿真技術的發展水平也代表其整體的科技實力。在國內，半實物仿真技術在導彈制導、火箭控制、衛星姿態控制等應用研究方面已達到了較高水平。
技術實現思路
本技術的目的在于為設施農業傳感網測控系統創造一個模擬實際環境的仿真環境。將半仿真技術應用于農業科研中，在條件允許的情況下盡可能在仿真系統中接入實物，以取代相應部分的數學模型，這樣更接近實際情況，從而獲得更確切的信息，為科研工作提供必要的信息基礎。且可節省大量的人力物力。為此，本技術提供了一種基于設施農業傳感器網絡的半實物仿真模擬系統，即設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統。設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統是一種自動化采集數據，處理數據并進行控制的智能系統，融計算機技術、通訊技術、控制技術和編程技術為一體，為科研人員提供了有效的研究手段。本技術解決其技術問題所采取的技術方案是一種基于設施農業傳感器網絡的半實物仿真模擬系統，包括一個無線傳感器網絡系統、一個農業設施控制系統和一個生態大棚模擬系統。其中無線傳感器網絡系統和農業設施控制系統置于生態大棚模擬系統。如圖I所示。無線傳感器網絡系統(3)，由主控節點(5)、匯聚節點(6)、3個信息感知節點(設施環境傳感器(7)、設施環境傳感器(8)、設施環境傳感器(9))及PC機(10)組成，如圖3所示，其中，主控節點(5)，匯聚節點出)，3個信息感知節點(設施環境傳感器(7)、設施環境傳感器(8)、設施環境傳感器(9))采用星形拓撲結構，主控節點(5)通過RS232串口與PC機(10)相連。農業設施控制系統(4)，由主控節點(5)、匯聚節點(6)、3個信息感知節點一無線通訊節點(設施環境傳感器(7)、設施環境傳感器(8)、設施環境傳感器(9))、PC機(10)及3塊控制芯片(設施環境傳感器控制芯片(11)、設施環境傳感器控制芯片(12)、設施環境傳感器控制芯片(13))組成。其中，主控節點(5)，匯聚節點出)，3個無線通訊節點(設施環境傳感器(7)、設施環境傳感器(8)、設施環境傳感器(9))采用星形拓撲結構，主控節點(5)通過RS232串口與PC機(10)相連，無線通訊節點(7)置于控制芯片(11)中，通過串口與之實現通信，控制芯片(11)控制排氣扇，無線通訊節點⑶置于控制芯片(12)中，通過串口與之實現通信，控制芯片(12)控制補光燈，無線通訊節點(9)置于控制芯片(13)中，通過串口與之實現通信，控制芯片(13)控制滴灌設備。生態大棚模擬系統，如圖2所示，由塑料模擬大棚(14)、滴灌設施(15)、補光燈(16)、排氣扇(17)、變壓器(18)及內部線路(19)和220V外接插頭(20)組成。其中滴灌設施(15)置于塑料模擬大棚(14)中，補光燈(16)置于塑料模擬大棚(14)頂部正中處，排氣扇(17)置于塑料模擬大棚(14) 一端，變壓器(18)固定于塑料模擬大棚(14)同一端，變壓器(18)通過內部線路(19)與滴灌設施(15)、補光燈(16)及排氣扇(17)連接，變壓器(18)通過220V外接插頭(20)與外部電源連接。本技術的有益效果是，可用于現實環境的模擬，讓農作物處于最適合生長的 環境。為植物生長的研究提供理論和現實的參考依據。本技術投資小，系統故障維護方便，故可為設施農業科研節省大量的人力物力，增大經濟效益，加快科技產業化的速度。本技術的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。附圖說明圖I為設施農業傳感網測控系統不意圖；圖2為生態大棚|旲擬系統不意圖；圖3為采用星型拓撲結構的無線傳感器網絡系統。具體實施方式下面結合圖I、圖2及圖3詳細說明依據本技術提出的具體裝置的細節及工作情況。設施農業傳感網測控系統，如圖I所示，I.無線傳感器網絡系統考慮到該系統節點數量少，為了保證數據傳輸的可靠性，擬采用星型拓撲結構，拓撲結構圖如圖3所示。整個網絡由5個無線節點(0-4)構成。O號節點為主控節點。I號節點為匯聚節點。2、3、4、分別是3個信息感知節點。分別攜帶溫濕度、光照、二氧化碳和土壤濕度傳感器，并實時的將這些數據發送到I號匯聚節點，繼而發送到O號主控節點，主控節點通過RS232串口與計算機連接。無線通信采用2. 4Ghz，通信距離在Ikm左右，采用雙向無線通訊。傳感器要采集的數據包括系統內部的溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度和土壤濕度。因此集成4種傳感器，通過命令將獲取的數據保存在單片機的存儲器中。通過RS232接口，可以將這些數據傳送給無線通訊節點，繼而通過無線信號發射到上位機。2.農業設施控制系統農業設施不僅可由管理員手動控制，還可由上位機給控制芯片發送命令自動進行控制?？刂菩酒褪且粋€簡單的51單片機系統，由貼片式STC單片機、插針式11. 0592MHz外圍晶振、貼片式MAX232、插針式220V繼電器、插針式XC105數字電位器、DHT90型溫濕度傳感、P0188SMD型光照傳感器、MG811型二氧化碳傳感器、以及SLHT5-1型土壤濕度傳感器組成。貼片式STC單片機與插針式220V繼電器、插針式XC105數字電位器相連接，而這些農業設施包括滴灌設備，風扇(220V)和補光燈(1001、22(^)，滴灌設備由一個型號為21160-15的電磁閥門和水箱構成。插針式220V繼電器的作用主要是用來控制滴灌設備，控制芯片接收到打開水閥的命令時，就會通過繼電器來控制一個2W160-15電磁閥的開關，達到控制灌溉的目的。插針式XC105數字電位器的作用主要是用來控制風扇(220V)和補光燈(100W、220V)。由于這兩個設備不能是簡單的開關，需要根據環境適當的調整風扇的轉速和燈光的明暗。數字電位器就是可以通過命令改變其電阻大小來控制電路中電流的大小，達到控制風扇和燈光的功能。生態大棚模擬系統，如圖2所示，模擬大棚主體構架為(lm*2m，12mm高)鋁制無蓋盒，小型重力勢滴灌系統鋪設在盒內，主管道置于(2m) —側，通過12V電磁閥控制其輸出水流量，補光燈(12V硅光燈)置于棚頂正中處，通過繼電器及數字電位器由MCU控制，小型排氣扇固定于盒一端，亦通過繼電器及數字電位器由MCU控制，并于該端固定一變壓器(220V——12V)，及220V外接插頭。·權利要求1.一種設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統，由一個設施農業傳感網測控系統(I)和一個生態大棚模擬系統(2)組成，其中，設施農業傳感網測控系統(I)包括一個信息采集系統——無線傳感器網絡系統(3)和一個反饋控制系統——農業設施控制系統(4)，其特征是，設施農業傳感網測控系統(I)置于生態大棚模擬系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設施農業傳感器網絡半實物仿真模擬系統，由一個設施農業傳感網測控系統(1)和一個生態大棚模擬系統(2)組成，其中，設施農業傳感網測控系統(1)包括：一個信息采集系統——無線傳感器網絡系統(3)和一個反饋控制系統——農業設施控制系統(4)，其特征是，設施農業傳感網測控系統(1)置于生態大棚模擬系統(2)。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹宏鑫，楊余旺，葛道闊，黃西川，劉巖，劉利，王磊，張海蘭，
申請(專利權)人：江蘇省農業科學院，南京理工大學，
類型：實用新型
國別省市：