一種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統的製作方法
2023-05-01 11:02:06
一種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統，利用物聯網技術實時監測和控制催青環境的各個測量要素，對各催青單元的多點測量要素數據實行周期性採集，通過藍牙發送模塊傳輸至基站，再由基站通過數據傳輸線傳輸至數據中心後，進行加工、處理、存儲並傳輸至網際網路供遠程終端伺服器查詢監控；當測量要素數據超出設定閾值時，數據中心將啟動報警模塊，並把指令信息傳輸至基站，基站則通過藍牙發送模塊向控制器發出指令信息，控制器接收到指令信息後根據要求啟動相應的驅動設備，完成指令要求。本發明設備簡單、成本低、功耗低、節能環保且能實時監測測量要素的狀態,可應用於蠶室催青環境監控。
【專利說明】—種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統，藉助傳感器、藍牙技術和網際網路技術等，對蠶室催青環境的測量要素包括溫度、溼度、乾濕差、光照、空氣成分、氣流速度進行實時監測控制，屬於物聯網【技術領域】。
【背景技術】
[0002]人工催青是養蠶工藝流程中的重要環節，也是技術要求較高的生產階段，人工催青工作的好壞直接關係到蠶種的孵化整齊、蟻體強健，直接影響到養蠶業的經濟效益。因此，在養蠶業生產工具的開發和應用方面，智能化蠶室催青測控系統的研發始終處於領先地位，並成為國內外養蠶業技術競爭的焦點之一。
[0003]蠶種催青是養蠶生產活動的第一階段，是養蠶生產的基礎環節，蠶種催青工作的質量直接影響到整個養蠶生產的生產效率和產品質量。在自然條件下已活化的蠶卵雖然也能孵化，但達不到孵化整齊、蟻體強健的要求。
[0004]目前，我國養蠶業正在從一家一戶的典型的小農經濟生產活動，逐步融入社會化大生產，成為現代農業中一個具有濃鬱傳統色彩的經濟門類。隨著社會生產率的提高，和社會生產過程集約化程度的提高，我國養蠶業勢將由第二階段向第三階段過渡。具有社會化大生產特徵的現代養蠶業，客觀要求人們將先進的技術和設備應用到養蠶生產過程中來，以提高生產效率，規範生產管理，加強生產過程的有序性，實現對養蠶活動的全面質量管理。尤其是在大規模的蠶種催青情況下，迫切需要改善蠶種催青手段的落後狀況，來避免蠶種催青過程失控的風險，提高蠶種催青工作的水平，實現連續化的養蠶生產流程。為此各種蠶種催青方式，尤其是蠶種催青環境智能測控系統的研發得到了人們的充分重視。
[0005]蠶種催青環境智能測控系統的產生和發展是社會化大生產的客觀要求，表現為蠶種催青環境測控系統的研究和發展的必要性。
[0006]專利CN201509511U公開了 「一種智能蠶種催青室」，該自動控制系統裝置中溫度傳感器、溼度傳感器和二氧化碳傳感器以及電加熱器、加溼器和制冷機均與自動控制器相互連接，該系統能確保孵化率和孵化度的整齊劃一。但該系統存在以下不足:首先，該系統沒有存儲數據功能，不方便監控人員進行歷史數據查詢分析，以達到最優控制；其次，該系統控制時全都選用了電氣設備，沒有很好地利用自然資源，不節能環保；最後，該系統不能進行遠程終端控制。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提供一種基於物聯網的蠶室催青控制方法及系統，以豐富蠶室催青環境的管理監控方法，實現對蠶室催青環境的全天候實時監控。
[0008] 為了解決以上技術問題，本發明採用的具體技術方案如下:
一種基於物聯網的蠶室催青控制方法，其特徵在於:利用物聯網技術實時監測和控制催青環境的溫度、溼度和乾濕差測量要素，對各催青單元的多點測量要素數據實行周期性採集，通過藍牙發送模塊傳輸至數據收發緩存器，再由數據收發緩存器通過數據傳輸線接口輸至數據中心後，進行加工、處理、存儲並傳輸至網際網路供遠程終端伺服器查詢監控；當測量要素數據超出設定閾值時，數據中心將啟動報警模塊，並把指令信息傳輸至基站，基站則通過藍牙發送模塊向控制器發出指令信息，控制器接收到指令信息後根據要求啟動相應的驅動設備，完成指令要求。
[0009]所述閾值的設定依據為:剛出庫的蠶種，第I — 4天，溫度閾值為23 - 25°C，乾濕差閾值為2 — 2.50C ;第5 — 10天，溫度閾值為26 — 27°C，乾濕差閾值為1.5 — 2V ;蠶種見點即剛發育的蠶種身上出現黑點後，在全黑暗密封室內培育兩天後收蟻，收蟻當天早上5點到6點間感光，促使蠶種孵化後大小一致，待轉移到蠶座上飼育。
[0010]一種基於物聯網的蠶室催青控制方法的系統，其特徵在於:包括感知設備、基站、數據中心及控制設備；
所述感知設備通過藍牙收發模塊和基站進行數據通信連接，所述基站通過藍牙收發模塊向控制設備發送指令；所述數據中心通過數據傳輸線和基站進行數據傳輸，並通過網際網路向遠程終端伺服器發送處理後的數據信息，遠程終端伺服器通過網際網路發送指令信息至數據中心，再由數據中心通過基站傳達給控制設備； 所述感知設備包括溫度傳感器、溼度傳感器、光照強度傳感器、空氣傳感器、氣流速度傳感器、微處理器、電源模塊A及用以將採集到的數據傳輸至基站的藍牙發送模塊；所述溫度傳感器、溼度傳感器、光照強度傳感器、空氣傳感器、氣流速度傳感器及藍牙發送模塊分別通過數據傳輸線與微處理器相連接；電源模塊A通過電源線與微處理器相連；
所述基站包括數據收發緩存器、用以與數據中心進行數據傳輸的數據傳輸接口及用以接收感知設備發送數據並發送指令信息給控制設備的藍牙收發模塊；數據傳輸接口和藍牙收發模塊通過數據傳輸線與數據收發緩存器連接；
所述數據中心包括資料庫、主觀輸入模塊、電源模塊C、顯示模塊、報警模塊、數據導出通道、網際網路訪問接口、用以與基站進行數據傳輸的數據傳輸接口及數據處理中心；所述資料庫、主觀輸入模塊、顯示模塊、報警模塊、數據導出通道、網際網路訪問接口及數據傳輸接口分別通過數據傳輸線與數據處理中心相連接；電源模塊C通過電源線與數據處理中心相連接；
所述控制設備包括控制驅動電路、電源模塊B、用以接收基站發送出指令信息的藍牙接收模塊、加熱器、加溼器、勻風扇、通氣槽、窗戶及窗簾、日光燈；所述藍牙接收模塊通過數據傳輸線與驅動電路連接；所述加熱器、加溼器、勻風扇、窗戶接窗簾、日光燈分別通過數據傳輸線與驅動電路連接；電源模塊B通過電源線與驅動電路連接；通氣槽則分別與加熱器和加溼器連接。
[0011]本發明具有有益效果。本發明的數據中心採用友好的人機界面，輕輕按動按鍵，或用滑鼠輕輕點擊，就可以設置所有的測量要素；本發明的數據中心配備有資料庫，可以保存20年的全部催青數據，也可以隨時進行小時積溫測算，隨時可以導出各個時間段的測量參數，供催青技術人員查詢控制；本發明在加熱加溼時採用通氣槽，避免了強風直接接觸蠶種，影響蠶種發育，而是通過通氣槽採用低風、氣霧的方式，使加熱加溼更均勻；本發明在接收到數據中心發送過來的指令信息後，優先通過自然資源進行控制，既節能又環保，如，當光照強度不夠時，優先控制窗簾打開，用太陽光進行光照，如果光照過強或昏暗時，關閉窗簾再選擇日光燈進行光照；當室溫較低時，優先選擇打開窗戶，如果外面的溫度無法滿足要求時，再選擇加熱設備；進行室內通風時，也是優先開啟窗戶，在自然資源無法滿足的情況下再啟動勻風扇進行通風；本發明對測量要素進行實時監控，並且數據中心會將採集到的測量要素數據和設置閾值進行分析和預警，使蠶室一直保持良好且有效的環境狀態；本發明的感知設備具有快速識別、支持多種傳感器模塊、並具有良好的擴展性等功能；本發明是由分散的可獨立運行的嵌入式計算機控制系統，取代了一臺主機多點控制的方法，每臺嵌入式計算機控制系統都可以完成催青過程所要求的各項控制功能；本發明還具有較好的可擴展性能，隨時都可以修改或升級計算機軟體，以提高整個催情室就軟體控制系統的整體技術性能。總體來說，本發明設備簡單、成本低、功耗低，充分利用自然資源，節能環保並且能實時監測測量要素的狀態，智能性強、實用性良好，還具有性能穩定、抗幹擾能力強、動作準確、安全可靠等特點，將會在蠶室催青監控領域得到很好且廣泛的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明基於物聯網的蠶室催青控制系統的硬體示意圖；
圖2是本發明感知設備的硬體示意圖；
圖3是本發明控制設備的硬體示意圖；
圖4是本發明數據中心的硬體示意圖。
[0013]圖中:101窗戶及窗簾，102勻風扇，103日光燈，104溫度控制器，105通氣槽，106蠶架，107傳感器組，108微處理器，109藍牙發送模塊，110溼度控制器，111驅動電路，112藍牙接收模塊，113藍牙收發模塊，114數據緩存器，115數據傳輸接口，116遠程終端伺服器，117網際網路，118數據中心，119印表機，201電源模塊A ；
202傳感器組包括:203溫溼度傳感器、204氣流速度傳感器和205光照強度傳感器；206藍牙發送模塊，301加熱器，302勻風扇，303通氣槽，304窗口及窗簾，305日光燈，306加溼器，307藍牙接收模塊，308控制驅動電路，309電源模塊B，401電源模塊C，402顯示模塊，403報警模塊，404資料庫，405數據導出通道，406網際網路訪問接口，407主觀輸入模塊,408數據傳輸接口，409數據處理中心。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例，對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
[0015]本發明控制系統的硬體示意圖如圖1所示，主要包括安裝在蠶架上如圖2所示的感知設備 、如圖3所示的控制設備、如圖4所示的數據中心。
[0016]感知設備通過藍牙發送模塊109與藍牙收發模塊113進行數據傳輸，藍牙收發模塊113與藍牙接收模塊112進行信息通信，數據中心118通過網際網路117與遠程終端伺服器116進行數據通信，數據緩存器114通過數據傳輸接口 115與數據中心118進行數據傳輸，數據中心118通過數據傳輸線與印表機119連接。
[0017]如圖2所示，所述感知設備包括:電源模塊A201、用以實現對測量要素數據實時採集的傳感器組202、用以將數據發送至數據緩存器的藍牙發送模塊208 ;傳感器組202包括溫溼度傳感器203，氣流速度傳感器204，光照強度傳感器205。
[0018]如圖3所示，所述控制設備包括:加熱器301、勻風扇302、通氣槽303、窗戶及窗簾304、日光燈305、加溼器306、用以接收數據中心103所發出的控制指令信息的藍牙接收模塊307、控制驅動電路308、電源模塊B309。
[0019]如圖4所示，所述數據中心包括:電源模塊C401、顯示模塊402、報警模塊403、用以存放歷史各個時段數據的資料庫404、供監控員查詢歷史數據的數據導出通道405、用以與遠程終端設備進行數據通信的網際網路訪問接口 406、供監控員設置初始閾值的主觀輸入模塊407、用以與基站進行數據傳輸的數據通信接口 408、用以對接收到的數據進行加工、處理、分析並存儲的數據處理中心409。
[0020]本發明具體工作過程如下:
(O首先，安裝在參加上的感知設備中集成的微型化傳感器組107將周期性採集測量要素數據，並通過藍牙發送模塊109和藍牙收發模塊113傳輸至數據緩存器114，數據緩存器114通過數據傳輸線將數據傳輸至數據中心118 ；
(2)數據中心118中的數據處理中心409將對接收到的數據進行加工處理、分析並保存至資料庫404中，監控者可以通過主觀輸入模塊407對各個測量要素進行參照閾值設定，也保存在資料庫404中。
[0021](3)數據處理中心118將處理的數據與設定的閾值進行對比分析，蠶種出庫後第I天，測得溫度為20°C，超出閾值，啟動報警模塊403，並通過數據傳輸接口 408向數據緩存器114傳輸控制指令信息，再由藍牙收發模塊113轉達控制指令信息給藍牙接收模塊112，收到指令信息後啟動驅動控制電路308，先打開窗戶及窗簾101，如果室外溫度達不到加熱程度時，再啟動溫度控制器104直至溫度要素處於正常範圍時，將關閉報警模塊403，並向驅動電路308發送關閉指令信息。蠶種出庫後第4天，測得乾濕差為1.8°C，超出閾值，啟動報警模塊403，並向驅動電路308發出控制指令信息，啟動溼度控制器110，直至溼度要素處於正常範圍時，將關閉報警模塊403，並向驅動電路308發送關閉指令信息。
[0022]蠶種出庫後第5天，測得溫度為25°C，超出閾值，側啟動報警模塊403，並通過數據傳輸接口 408向數據緩存器114傳輸控制指令信息，再由藍牙收發模塊113轉達控制指令信息給藍牙接收模塊112，收到指令信息後啟動驅動控制電路308，先打開窗戶及窗簾101，如果室外溫度達不到加熱程度時，再啟動溫度控制器104直至溫度要素處於正常範圍時，將關閉報警模塊403，並向驅動電路308發送關閉指令信息。蠶種出庫後第10天，測得乾濕差為1.4 C，超出閾值，啟動報警t旲塊403，並向驅動電路308發出控制指令彳目息，啟動溼度控制器110，直至溼度要素處於正常範圍時，將關閉報警模塊403，並向驅動電路308發送關閉指令信息；當啟動溼度控制器110或溫度控制器104時，通過氣流速度傳感器205來監測加熱或加溼氣流的速度，適度調節溼度控制器110或溫度控制器104的風速，使之處於平緩的狀態；然後等蠶種見點後全黑暗保護兩天，此時啟動驅動電路308將窗戶及窗簾101關閉。
[0023](4)如圖3，控制設備中的藍牙接收模塊307接收到藍牙收發模塊113發送過來的指令信息後，立即智能啟動控制驅動電路308控制相應設備，直至收到藍牙收發模塊113發送關閉指令才停止工作。
[0024](5)當監控人員外出時，還可以使用遠程終端伺服器116，如計算機、Ipad或智慧型手機，通過網際網路117及網際網路訪問接口 406訪問數據中心118，通過數據導出通道405查詢資料庫404中保存的各個時間段的數據信息，同時也可以發送控制指令給藍牙收發模塊113傳達給控制驅動電路308，以達到最優的催青環境。[0025](6)監控人員可以通過數據導出通道405導出需要的時間段數據進行繪圖分析，並通過印表機119列印出來向上級匯報或進行總結。
【權利要求】
1.一種基於物聯網的蠶室催青控制方法，其特徵在於:利用物聯網技術實時監測和控制催青環境的溫度、溼度和乾濕差測量要素，對各催青單元的多點測量要素數據實行周期性採集，通過藍牙發送模塊傳輸至數據收發緩存器，再由數據收發緩存器通過數據傳輸線接口輸至數據中心後，進行加工、處理、存儲並傳輸至網際網路供遠程終端伺服器查詢監控；當測量要素數據超出設定閾值時，數據中心將啟動報警模塊，並把指令信息傳輸至基站，基站則通過藍牙發送模塊向控制器發出指令信息，控制器接收到指令信息後根據要求啟動相應的驅動設備，完成指令要求。
2.根據權利要求1所述的一種基於物聯網的蠶室催青控制方法，其特徵在於所述閾值的設定依據為:剛出庫的蠶種，第I 一 4天,溫度閾值為23 — 25°C,乾濕差閾值為2 — 2.5°C ；第5 — 10天,溫度閾值為26 — 27°C,乾濕差閾值為1.5 — 2V ;蠶種見點即剛發育的蠶種身上出現黑點後，在全黑暗密封室內培育兩天後收蟻，收蟻當天早上5點到6點間感光，促使蠶種孵化後大小一致，待轉移到蠶座上飼育。
3.根據權利要求1所述的一種基於物聯網的蠶室催青控制方法的系統，其特徵在於:包括感知設備、基站、數據中心及控制設備； 所述感知設備通過藍牙收發模塊和基站進行數據通信連接，所述基站通過藍牙收發模塊向控制設備發送指令；所述數據中心通過數據傳輸線和基站進行數據傳輸，並通過網際網路向遠程終端伺服器發送處理後的數據信息，遠程終端伺服器通過網際網路發送指令信息至數據中心，再由數據中心通過基站傳達給控制設備； 所述感知設備包括溫度傳感器、溼度傳感器、光照強度傳感器、空氣傳感器、氣流速度傳感器、微處理器、電 源模塊A及用以將採集到的數據傳輸至基站的藍牙發送模塊；所述溫度傳感器、溼度傳感器、光照強度傳感器、空氣傳感器、氣流速度傳感器及藍牙發送模塊分別通過數據傳輸線與微處理器相連接；電源模塊A通過電源線與微處理器相連； 所述基站包括數據收發緩存器、用以與數據中心進行數據傳輸的數據傳輸接口及用以接收感知設備發送數據並發送指令信息給控制設備的藍牙收發模塊；數據傳輸接口和藍牙收發模塊通過數據傳輸線與數據收發緩存器連接； 所述數據中心包括資料庫、主觀輸入模塊、電源模塊C、顯示模塊、報警模塊、數據導出通道、網際網路訪問接口、用以與基站進行數據傳輸的數據傳輸接口及數據處理中心；所述資料庫、主觀輸入模塊、顯示模塊、報警模塊、數據導出通道、網際網路訪問接口及數據傳輸接口分別通過數據傳輸線與數據處理中心相連接；電源模塊C通過電源線與數據處理中心相連接； 所述控制設備包括控制驅動電路、電源模塊B、用以接收基站發送出指令信息的藍牙接收模塊、加熱器、加溼器、勻風扇、通氣槽、窗戶及窗簾、日光燈；所述藍牙接收模塊通過數據傳輸線與驅動電路連接；所述加熱器、加溼器、勻風扇、窗戶接窗簾、日光燈分別通過數據傳輸線與驅動電路連接；電源模塊B通過電源線與驅動電路連接；通氣槽則分別與加熱器和加溼器連接。
【文檔編號】G05B19/418GK103907571SQ201410142017
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】李正明, 於勇亮, 潘天紅 申請人:江蘇大學