[发明专利]基于分布式结构的温室环境远程监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及设施农业技术领域，特别是涉及一种基于分布式结构的温室环境远程监测系统。

背景技术

集中式和分布式技术代表了两种不同的设计思路。集中式系统的核心思想是采用单一控制系统，所有的传感器信号都传送回控制系统，同时控制系统发布指令去控制所有的外围器件，其优点是硬件结构简单，缺点是将所有的软件和硬件都集中到单个处理器上会延长开发时间和验证周期，如果软件规模加倍，那么开发时间肯定会是原来的两倍以上，而且一旦处理器出现故障，整个系统将瘫痪。分布式系统是对每种任务采用较小规模的专用处理器，将系统划分为多个更小、更好管理的部分，主控制器只需要从相应专用处理器上获取数据，或者向指定的处理器发送指令，而不涉及具体的操作过程，带来的好处是软件开发周期缩短，单个处理器的故障不会影响整个系统的运行。从价格上比较，分布式系统由于可以采取8位单片机作为专用处理器，虽然数量较多，但是相比集中式系统必须采用高性能、高价格的32位处理器作为主控芯片，二者价格不相上下。

温室环境监测系统具体涉及到空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、CO₂浓度传感器、光照强度传感器等外围器件，最新的远程监控系统还加入了GSM或GPRS等远程通讯模块，该类系统的特点是数据量不大，实时性也不强，但是如果将所有的传感器和远程通讯模块用一块单片机来实现，设计时将会遇到软件兼容性问题。目前最常用的解决方法是采用uC/OSII或uLinux嵌入式操作系统，用多线程的方式来实现多任务系统。这样又会遇到两个问题，一是能够嵌入上述操作系统的单片机无论是芯片价格还是PCB制作成本都较贵，二是嵌入式操作系统开发和单片机开发完全不同，对于熟悉单片机开发的技术人员，学习难度较大，而且以往积累的程序都需要重新修改和移植。

因此需要一种面向单片机开发人员的多任务硬件平台，一种比较好的思路是采用分布式结构，将各个传感器和通讯模块分别挂在不同的专用处理器上，用总线把所有的传感器连接起来，进行信号和数据的传递。这样只要能够掌握8位单片机开发技术，就能够开发出多任务系统，无论是从硬件成本，还是从软件开发周期来看，这类系统都具有很大的优势。目前还未见到类似的硬件平台应用于温室环境监测系统的报道。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于分布式结构的温室环境监测系统，该系统由单片机、传感器模块、远程通讯模块和CAN总线模块组成；单片机选用51单片机或PIC单片机等8位或16位低性能单片机，传感器模块包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、CO₂传感器和光照强度传感器，远程通讯模块选用GSM模块，这些模块都挂在CAN总线模块上交换信号和数据，其中任何一个模块损坏都不会影响其他模块的工作；如果更换了新的模块，也只需要修改专用单片机的程序，而不必修改其他模块的程序。

优选配置如下：单片机STC89C52、SHT10型空气温湿度传感器、SHT10P型土壤温湿度传感器、GSM模块TC35、BH1710FVC型光照强度传感器、H-550型CO₂浓度传感器、SJA1000总线控制器和PCA82C250总线收发器。

附图说明

图1是基于分布式结构的温室环境远程监测系统硬件结构图。

本发明优点是，由于本发明的核心是由CAN总线连接的单片机组成的控制系统，适用于实时性不强、外围器件较多、程序开发周期较长的系统，因此最大的优点是采用了低端的8位或16位单片机，并且将各个驱动程序都分散到专用单片机上完成，缩短了开发周期，降低了维护难度，实现了模块化设计。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。