CN102445933A - 基于物联网的农田大棚监测报警管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实时监控环境参数的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，针对农田大棚中农作物生长状况进行监控管理；包括移动巡视设备、数据采集单元、数据接收设备、RFID设备及数据存储服务器。系统能够自动采集温室大棚里的空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度等环境参数，自动判断各项参数的临界值并进行报警；系统采用集成了ZigBee芯片的无线传感器和数据采集模块，使得系统具有低功耗、低成本的特点；系统在传感器和数据接收设备之间使用的是无线传输，因此具有移动方便，部署简单，节约空间，易于扩展的特点。本系统提供的巡视设备，可以降低对从业者的要求，进而也降低了农田大棚自动化管理的成本。

Description

基于物联网的农田大棚监测报警管理系统

技术领域

本发明涉及一种实时监控环境参数、可供用户进行报警设置并根据环境参数与报警时间设置自动实施报警、可通过巡视终端自动播报语音信息的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统。

背景技术

农业作为关系国际民生的基础产业，对我们这样一个正处于发展中的人口大国其重要性不可小觑。目前我国农田大棚主要通过人工检测的方式进行管理，其生产效率低下。比如：大棚管理人员想要知道棚内空气的温湿度、照度、土壤的温湿度、土壤水分和土壤内无机元素含量等信息必须通过亲自查看大棚内温度计、湿度显示仪、土壤内无机元素显示设备等来获得当前棚内作物的生长环境信息。现实当中农户往往靠经验对大棚进行管理，这就很容易影响到对棚内作物管理的及时性和科学性。目前国内外开发出的农作物自动化管理系统设备，一般是一种以一体化服务模式提供给农户的智能系统，集测、配、施功能为一体，在一定程度上实现了农业施肥科学管理。但这些智能系统一方面体积大、价格高，而且，也没有对大棚或农田多种、批量作物的施肥浇水的报警管理功能，因此难以推广普及。

另一方面，虽然目前也有小型的大棚施肥浇水报警系统，但这种系统是一种孤立、封闭的系统，它被局限在了使用该系统的大棚这个有限的范围之内，大棚管理人员要想查看或监控大棚内作物生长的环境因素，就必须到大棚内的计算机系统中去进行操作，一旦人离开了大棚就无法去了解大棚内的实时信息了。简单来说，目前还缺乏一种能够让大棚管理人员随时随地实时监控大棚内作物生长的环境因素的系统。而且，这种系统的数据采集单元和数据处理系统（一般是一台计算机）之间使用有线连接的方式，这样一来数据采集单元和数据处理系统的位置摆放就会受到很大的制约，这在很大程度上会降低整个系统部署上的灵活性，同时，如果数据线较多较长的话，如何布线也将会是一件比较麻烦的事情。

发明内容

针对上述问题，本发明涉及的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统可依据实时采集到的土壤温湿度、空气温湿度数据，自动判断数据库中的批量作物是否需要施肥浇水、生长环境因素是否处于适宜的范围，如需要施肥浇水，或者某些生长环境因素未处于适宜的范围内，需要加以调整，则通过用户设置的报警方式，或自动播放报警音乐报警，或自动发送短信报警，另外，也可把经过经验知识确定的施肥浇水时间点设置到系统中，在该时间点到达后，系统自动通过用户设置的报警方式进行报警，实现对农田大棚中的农作物、花卉的自动化管理。同时，农田大棚内的作物的生长环境因素的实时监控信息，以及系统所能够管理的各种数据信息，全部接入互联网，系统用户可以随时随地通过计算机、手机等各种可联网设备，连入互联网访问该系统，获取用户所需信息。此外，大棚的工作人员还可以使用系统所提供的移动终端，获取大棚内信息的语音播报服务：工作人员在进行例行巡视时，携带系统提供的移动巡视设备，在各大棚外绕行一周，移动巡视设备根据接收到的信号，会自动语音播报距移动巡视设备最近的大棚内的作物生长情况，工作人员根据播报的信息判断是否需要进入大棚进行作业。依靠移动巡视设备或移动巡视设备，巡视工作人员甚至无需进入大棚，即可完全了解各大棚内的作物生长情况。系统具有智能化、操控简单、移动便捷、部署灵活、能耗及成本低的特点。

本发明采取的技术方案是：一种基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其至少包括：一个数据处理设备，所述设备可以是一台个人计算机，也可以是服务器，用于处理从数据接收设备传来的数据信息，这些数据信息主要是采集得到的大棚内的温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度等环境参数，数据处理设备对这些数据信息加以处理之后，以文字、图标、曲线等方式显示给用户，并且系统会根据种植作物的需求，分析判断是否符合报警条件，一旦符合报警条件，可以向用户提供各种报警信息，比如声音报警、短信报警、邮件报警、日志报警等等，还可以对监测记录形成日报表、月报表，数据处理设备接入互联网，并提供相应的用户界面供用户访问；一个数据接收设备，所述设备用来接收或中转土壤温湿度、空气温湿度等采集设备所采集到的数据，然后再将这些数据通过串口传输到数据处理设备，该设备通过串口与数据处理设备相连；一个数据采集单元，包括空气温湿度感应器及土壤参数感应器，用于实时采集作物的生长环境参数数据，通过ZigBee无线网络将这些数据传输给数据接收设备；一个RFID设备，RFID即射频识别，也叫电子标签，用于标识一个特定的大棚，通过该设备可以确定一个唯一的大棚，移动巡视设备可以读取RFID设备的标签信息。

一种基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，还可以包括：一个终端设备，所述设备用于实时显示棚内各种作物的生长环境因素，当环境不适时，通过音乐报警；所述设备主要应用于面积较大的大棚内，以方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数，在小规模的大棚应用中，为了降低成本，大棚内部没有终端设备，工作人员可以直接到数据处理设备上获得环境参数。

一种基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，还可以包括：一个移动巡视设备，所述设备中有一个电子标签读取模块，而该电子标签读取模块可读取放置在相应大棚内的RFID设备的电子标签，从而唯一确定一个大棚；所述设备中还有一个无线通信模块，通过无线网络向数据处理设备发出请求，查询该大棚的实时环境参数；所属设备中还有一个语音播报模块，可以将查询到的关于某个大棚的数据信息和相关建议通过语音播报的形式，告知巡视人员。

一种基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，还可以将数据处理设备、数据接收设备、移动巡视设备整合起来，成为一个多功能的移动巡视设备，该移动巡视设备包括一个数据接收单元、一个RFID读取模块、一个存储单元、一个数据处理单元、一个数据通讯模块、一个输入输出模块以及一个电源；其中，RFID读取模块在巡视路线上自动读取距离巡视设备最近的一个大棚的RFID设备的标签，唯一确定一个大棚；然后，数据接收单元向该大棚中的数据接收设备发出数据传送请求，将大棚中的环境参数数据发送给数据接收单元；数据接收单元将接收到的环境参数数据传输给数据处理单元，数据处理单元获取到环境参数数据后，将数据保存到存储单元中，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警；数据处理单元会定期将各种数据信息，通过数据通讯模块，上传到互联网中的数据存储服务器上；用户可通过输入输出模块，对系统进行设置或者查看相关信息；整个移动巡视设备由电源进行供电。

基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的使用流程包括：

一、数据采集单元实时采集大棚内的温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度等环境参数；

二、数据接收设备定时从数据采集单元获取采集到的数据，并将这些数据传输到数据处理设备上；

三、数据处理设备对这些数据进行处理，并保存到数据库中，以供后续对数据的加工、分析、显示随时取用；

四、数据处理设备对传来的各环境参数进行判断，达到设定值时自动启动报警功能，并为控制人员提供行为建议；

五、数据处理设备连入互联网，并提供一个图形用户界面，让用户进行系统管理以及实时监控大棚内作物的生长环境因素；

六、用户可以使用远程计算机通过互联网访问数据处理设备，对系统进行管理，或对大棚进行监控；

七、用户也可以使用手机等移动终端，通过移动通信网络连接到数据处理设备上进行系统管理或大棚监控；

八、巡视人员使用移动巡视设备，在大棚周围巡视一周，移动巡视设备自动向巡视人员语音播报离其最近的大棚的监控情况及下一步行为的建议。

本发明的技术效果是，通过物联网实现了实时收集土壤温度、湿度、大棚中的照度、空气温度、湿度、土壤中营养物质的含量等信息；通过及时掌握这些环境参数，并根据数据变化适时调控这些对植物生长不利的因素，确保作物生长在最适宜的环境中，以提高农产品产量和质量；这样的农业使科学预测成为可能，这样可以帮助农民提高农业综合效益，使农业生产实现标准化、数字化、网络化。同时，也为降低农业现代化对从业者的要求提供了有效的帮助，并且大大降低了对农田大棚进行自动化管理的成本。

附图说明

图1是表示本发明的实施例一的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的整体结构图； 

图2是表示本发明的实施例一、二、三、四的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的棚内设备结构图；

图3是表示本发明的实施例一、二、三、四、五的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的功能图；

图4是表示本发明的实施例二的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的整体结构图；

图5是表示本发明的实施例三的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的整体结构图；

图6是表示本发明的实施例四的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的整体结构图；

图7是表示本发明的实施例四的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的移动巡视设备内部结构图；

图8是表示本发明的实施例五的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的整体结构图；

图9是表示本发明的实施例五的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的棚内设备结构图。

具体实施方式

为使本发明的特征及优点得到更清楚的了解，以下结合附图，做详细说明如下：

实施例一：

本发明系统功能主要包括：（1）实时采集温室大棚里的空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度等环境参数；（2）依据采集到的环境参数和用户设定的报警方式及条件，自动向用户报警；（3）作物信息管理功能；（4）用户管理功能；（5）传感节点等硬件的管理功能。

如图1所示，描述了本发明的实施例一的整体结构图。在图1中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统包括数据处理设备1、数据接收设备2、数据采集单元3、RFID设备4、终端设备5、ZigBee网络6、远程计算机7、互联网8、移动终端9、移动通信网络10及移动巡视设备11，其中：其中数据采集单元3实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过ZigBee网络6发送到数据接收设备2；数据接收设备2定时将接收到的环境参数数据传输到数据处理设备1上，数据处理设备1获取到环境参数数据后，将数据保存到数据库中，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警，数据接收设备通过串口或串口转USB口和数据处理设备相连；数据处理设备1连入Internet，并提供一个用户访问界面，远程计算机7通过互联网8登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动终端9通过移动通信网络TD-SCDMA10登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动巡视设备11可读取置于大棚内的RFID设备4的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD-SCDMA10连接到数据处理设备1上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员；终端设备5置于面积较大的大棚内，可处理棚内的数据接收设备2传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

如图2所示，描述了本发明的棚内设备结构图。在图2中，棚内设备包括数据接收设备2、RFID设备4、终端设备5以及传感器12。棚内的多个传感器12组成了一个大棚的数据采集单元。棚内的传感器12实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过ZigBee网络6发送到数据接收设备2；数据接收设备2通过RS232接口连接到终端设备5上，终端设备5对接收到的环境参数数据进行分析处理，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警；RFID设备4唯一标识了一个大棚，其所保存的信息可被巡视人员所携带的移动巡视设备或移动巡视设备所读取。

如图3所示，描述了本发明涉及的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的功能图。在图3中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统的总体功能如下：

数据采集：数据采集模块能够实时的采集温室大棚里的空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度等环境参数；能够每隔指定的时间间隔，将当前环境参数写入数据库中相应的数据表；用户能够设置数据写入数据库的时间间隔；能够自动识别并适应硬件的连接端口信息；能够稳定的长时间运行。

作物信息管理：作物信息包括作物的序号、名称、位置、施肥时间、花期、果期、最佳生长温度、施肥量、作物特性等；对上述信息进行管理，包括增加作物信息、删除作物信息、修改作物信息、查看作物信息等。

报警管理：报警管理主要分为两大部分，一个部分是报警信息管理，另一部分是报警方式设置。报警信息管理包括对报警信息的添加、删除、修改和查看。报警方式设置用来让用户设置报警方式，这里主要有两种方式：音乐报警和短信报警。音乐报警是通过播放音乐来提示用户某作物目前的生长环境不适合该作物的生长；短信报警是通过飞信的方式发送短信，通知用户某作物目前的生长环境不适合该作物的生长。此外，还有缺省的日志报警，即所有报警信息都会自动记录在系统日志中，用户可以随时从日志中查看报警信息。

硬件管理：硬件管理模块能够查看各个的传感器结点的状态信息，包括传感器结点是否处于正常工作状态，电量是否充足，传感器的类型；管理硬件信息，包括添加新的传感器节点，删除传感器节点，修改传感器节点的信息。

用户管理：用户管理模块负责管理系统的用户信息，提供系统登录接口。主要功能包括对用户信息的添加、删除、修改和查询，以及提供登录界面让用户登录并使用系统。

系统的数据采集单元自动通过传感器实时采集温室大棚里的空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度等环境参数，并将采集到的数据发送到数据接收设备上，数据接收设备定时将接收到的环境参数数据传输到数据处理设备上，数据处理设备把这些数据保存到数据库中，并把实时采集到的各项数据分别与设定好的阈值进行比较，判断是否符合报警条件，如满足报警条件，则根据用户设定的报警方式进行报警。在大型的大棚中，现场工作人员可以通过大棚内的终端设备连接到数据处理设备上或直接在数据处理设备上操作，使用系统提供的用户界面实时监控掌握大棚内的环境参数。在小型的大棚中，现场工作人员可以直接在数据处理设备上操作，使用系统提供的用户界面实时监控掌握大棚内的环境参数。远程用户则可以使用任何一台可联网的计算机，通过互联网连接到数据处理设备上，监控掌握大棚内的环境参数，或者对系统进行管理维护。远程用户还可使用移动设备，通过移动通信网络连接到数据处理设备上，监控掌握大棚内的环境参数，或者对系统进行管理维护。大棚现场的巡视人员通过系统提供的移动巡视设备，在多个大棚外巡视一周，移动巡视设备会自动查询并播报距巡视人员最近的大棚的作物生长环境因素，并提供相应的行为建议。

实施例二：

Zigbee技术是一种短距离通讯的技术。对于超大规模的农田、大棚，负责采集的主机就必须放置在离传感器距离较近的地方。对于负责采集数据的主机必须放置在离农田、大棚较远的地方，可以采用如图4所示的系统架构。

在图4中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统包括数据处理设备1、数据接收设备2、数据采集单元3、RFID设备4、终端设备5、ZigBee网络6、远程计算机7、互联网8、移动终端9、移动通信网络10、移动巡视设备11、路由器13及局域网14，其中：其中数据采集单元3实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过ZigBee网络6发送到数据接收设备2；数据接收设备2定时将接收到的环境参数数据传输到数据处理设备1上，数据处理设备1获取到环境参数数据后，将数据保存到数据库中，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警，数据接收设备2通过以太网线连接到路由器13上，路由器13和数据处理设备1之间建立了局域网14，数据接收设备2和数据处理设备1之间的数据传输是通过路由器13和局域网14来实现的；数据处理设备1连入Internet，并提供一个用户访问界面，远程计算机7通过互联网8登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动终端9通过移动通信网络TD-SCDMA10登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动巡视设备11可读取置于大棚内的RFID设备4的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD-SCDMA10连接到数据处理设备1上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员；终端设备5置于面积较大的大棚内，可处理棚内的数据接收设备2传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

本实施例中，大棚内的设备部署情况以及系统功能图同实施例一，分别如图2和图3所示。在本实施例中，通过添加设备路由器13，并建立局域网14，弥补了ZigBee网络只适合于短距离、无障碍通信的不足，使得数据处理设备可以置于一个远离农田大棚的、专门的大棚报警管理系统控制室内，这样就减少了系统所受的约束，增强了系统的灵活性，更便于整个系统的部署、维护和管理。

实施例三：

在实施例一和二中，数据处理设备需要连入互联网提供数据访问服务，任何可以连入互联网的其它设备都可以对其进行访问，这样一来就需要在互联网中注册一个域名，会产生一定的成本。对于某些农田大棚来说，可能并不需要数据处理设备面向互联网提供数据访问服务，只要内部的计算机和移动设备能够访问数据处理设备即可。在这种情况下，可以用局域网取代互联网，同时保证数据处理设备能够访问互联网。之所以要保证数据处理设备能够访问互联网，是为了使数据处理设备在需要报警时能够以飞信的方式发送短信。局域网内的其它计算机，通过数据处理设备的IP即可对其进行访问。手机等移动设备则可以通过局域网内的无线信号来接入并访问数据处理设备中的系统。

本实施例的整体结构图如图5所示。在图5中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统包括数据处理设备1、数据接收设备2、数据采集单元3、RFID设备4、终端设备5、ZigBee网络6、互联网8、移动终端9、移动巡视设备11、局域网14及内部计算机15，其中：其中数据采集单元3实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过ZigBee网络6发送到数据接收设备2；数据接收设备2定时将接收到的环境参数数据传输到数据处理设备1上，数据处理设备1获取到环境参数数据后，将数据保存到数据库中，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警，数据接收设备通过串口或串口转USB口和数据处理设备相连；数据处理设备1连入局域网14，并提供一个用户访问界面，内部计算机15通过局域网14登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动终端9通过无线信号连入局域网14并登录数据处理设备1的用户访问界面，实时监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动巡视设备11可读取置于大棚内的RFID设备4的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过无线信号连入局域网14并连接到数据处理设备1上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员；终端设备5置于面积较大的大棚内，可处理棚内的数据接收设备2传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。本实施例中，大棚内的设备部署情况以及系统功能图同实施例一，分别如图2和图3所示。

本实施例比较适用于一些规模较小或者希望尽可能降低成本的农田大棚。

实施例四：

本实施例的整体结构图如图6所示。在图6中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统包括数据接收设备2、数据采集单元3、RFID设备4、终端设备5、ZigBee网络6、远程计算机7、互联网8、移动终端9、移动巡视设备11、及数据存储服务器16，其中：数据采集单元3实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过ZigBee网络6发送到数据接收设备2；移动巡视设备11，可装载在车辆或轨道上，按照预定路线不断巡视所有大棚，移动巡视设备11可以读取置于大棚内的RFID设备4的电子标签，唯一确定一个距其最近的大棚，然后向大棚中的数据接收设备2发出数据传输请求，通过ZigBee网络6将数据接收设备2接收到的环境参数数据传输到移动巡视设备11上，移动巡视设备11获取到环境参数数据后，将数据保存起来，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警；移动巡视设备11可连入互联网8，将各种数据信息上传到数据存储服务器16上，并在数据存储服务器上提供一个用户访问界面，远程计算机7和移动终端9可通过互联网8登录数据存储服务器16的用户访问界面，监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；终端设备5置于面积较大的大棚内，可处理棚内的数据接收设备2传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。本实施例中，大棚内的设备部署情况以及系统功能图同实施例一，分别如图2和图3所示。

移动巡视设备11的内部结构图如图7所示。在图7中，移动巡视设备包括数据接收单元17、RFID读取模块18、存储单元19、数据处理单元20、数据通讯模块21、输入输出模块22及电源23，其中，RFID读取模块18在巡视路线上自动读取距离巡视设备最近的一个大棚的RFID设备4的标签，唯一确定一个大棚；然后，数据接收单元17向该大棚中的数据接收设备2发出数据传送请求，将大棚中的环境参数数据发送给数据接收单元17；数据接收单元17将接收到的环境参数数据传输给数据处理单元20，数据处理单元20获取到环境参数数据后，将数据保存到存储单元19中，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警；数据处理单元20会定期将各种数据信息，通过数据通讯模块21，上传到互联网8中的数据存储服务器16上；用户可通过输入输出模块22，对系统进行设置或者查看相关信息；整个移动巡视设备由电源23进行供电。

当然，本发明的其它实施例中的移动巡视设备也可具有本实施例中的这些功能部分，以便于灵活扩充本系统应用范围，而且，假如其它实施例的固定网络部分出现故障时，本实施例中的移动巡视设备可以做为整个系统联络处理部分的备份和补充单元。

实施例五：

本实施例的整体结构图如图8所示。在图8中，基于物联网的农田大棚监测报警管理系统包括数据接收设备2、数据采集单元3、RFID设备4、终端设备5、远程计算机7、互联网8、移动终端9、移动巡视设备11、数据存储服务器16、实时监控单元24及控制主机25，其中：数据采集单元3实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过数据线传输给实时监控单元24；实时监控单元24是一个定时单片机，负责实时监控环境参数，它从数据采集单元3获取环境参数数据并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将通过串口连接线向控制主机25发送开机报警信号；控制主机25常态处于关机状态，在接到从实时监控单元24发送来的报警启动信号时，启动主机系统显示报警信息并将按照用户设定的报警方式进行报警；实时监控单元24通过串口或串口转USB口和控制主机25相连；控制主机25可以连入Internet，并定期将各种数据信息上传到数据存储服务器16上，并在数据存储服务器上提供一个用户访问界面，远程计算机7或者移动终端9通过互联网8随时登录数据存储服务器16上提供的用户访问界面，监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理；移动巡视设备11可读取置于大棚内的RFID设备4的电子标签，唯一确定一个大棚，然后向大棚中的数据接收设备2发出数据传输请求，通过数据接收设备2获取大棚内的实时环境参数数据，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员；终端设备5置于面积较大的大棚内，通过串口和实时监控单元24相连，常态处于关机状态，在接收到实时监控单元24发来的报警启动信号时，可启动系统并显示报警信息，并将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

如图9所示，描述了本发明实施例五的棚内设备结构图。在图9中，棚内设备包括数据接收设备2、RFID设备4、终端设备5、传感器12以及实时监控单元24。棚内的多个传感器12组成了一个大棚的数据采集单元。棚内的传感器12实时采集环境参数（空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度数据）并将数据通过串口连接线发送到实时监控单元24；实时监控单元24是一个定时单片机，负责实时监控环境参数，它从数据采集单元获取环境参数数据并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将通过串口连接线向控制主机发送开机报警信号；实时监控单元24同时也通过RS232接口连接到终端设备5上，终端设备5常态也处于关机状态，在接到从实时监控单元24发送来的报警启动信号时，启动终端设备，并以播放音乐的方式报警；RFID设备4唯一标识了一个大棚，其所保存的信息可被巡视人员所携带的移动巡视设备或移动巡视设备所读取。

本实施例中，系统功能图同实施例一，如图3所示。

本实施例的一大特点是低能耗，即整个系统的控制主机和各棚内的终端设备，常态处于关机状态，每个大棚内有一个实时监控单元，即定时单片机，来负责实时监控大棚内的环境参数，我们知道，单片机的能耗和PC机或服务器的能耗相比，是不可同日而语的，这样一来就能有效的降低整个系统的能耗。

本发明具有如下优点：

第一、自动采集温室大棚里的空气温度、空气湿度、照度、土壤温度、土壤湿度等环境参数，自动判断各项参数的临界值并进行报警，具有智能化程度高的特点；

第二、系统采用集成了ZigBee芯片的无线传感器和数据采集模块，使得系统具有低功耗、低成本的特点；

第三、系统在传感器和数据接收设备之间使用的是无线传输，因此具有移动方便，部署简单，节约空间，易于扩展的特点；

第四、使用本系统，特别是通过使用本系统提供的移动巡视设备，大大地降低了对从业者的要求，巡视人员只要能够按照语音指示进行操作就可以了，随着对从业者要求的降低，进而也降低了农田大棚自动化管理的成本。

以上所述的实施例对本发明的各个部分的实现方式作了详细的说明。但是本发明的具体实现形式并不局限于此，对于技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下，对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于，至少包括：

一个移动巡视设备，其包含数据接收单元、标签读取模块、存储单元、数据处理单元、数据通讯模块、输入输出模块及电源，用于在巡视路线或轨道上，读取置于大棚内的标签设备的电子标签，以唯一确定一个大棚，然后通过无线网络获取该大棚内的环境参数数据，将数据保存起来，并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警，还可将设备内所存储的各种数据信息，通过互联网上传到数据存储服务器上，供互联网用户访问；

一个数据采集单元，包括空气温湿度感应器、光照感应器及土壤参数感应器，其置于大棚内，用于实时采集大棚内的环境参数，并通过无线网络将采集到的数据传输给数据接收设备；

一个数据接收设备，其置于大棚内，用于接收或中转数据采集单元所采集到的环境参数数据，其通过无线网络或串口进行数据的传输；

一个标签设备，其置于大棚内，用于标识一个特定的大棚，通过该设备可以确定一个唯一的大棚，移动巡视设备中的标签读取模块可以读取其信息；

一个数据存储服务器，用于为互联网上的用户提供一个用户访问界面，其存储了农田大棚监测报警管理系统的各种数据信息，互联网上的用户通过登录服务器上的用户访问界面，可以监控大棚内作物的生长环境因素或对系统进行管理。

2.如权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于，所述的移动巡视设备：

标签读取模块用于在巡视路线上自动读取距离巡视设备最近的一个大棚内的标签设备的标签，唯一确定一个大棚；

数据接收单元用于向大棚中的数据接收设备发出数据传送请求，将大棚中的环境参数数据发送给数据接收单元，数据接收单元再将接收到的环境参数数据传输给数据处理单元；

存储单元用于保存数据处理单元获取到的环境参数数据；

数据处理单元用于对获取到的环境参数数据进行分析，判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将按照用户设定的报警方式进行报警；

数据通讯模块用于和外界进行数据通讯，数据处理单元会定期将各种数据信息通过数据通讯模块，上传到互联网中的数据存储服务器上；

输入输出模块用于控制人员输入控制信号执行设置操作，以及显示人机交互的图形界面；

电源用于为整个移动巡视设备进行供电。

3.如权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：大棚内的数据采集单元和数据接收设备之间，通过无线网络进行通信。

4.如权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：还可包含一个终端设备，其置于面积较大的大棚内，可处理棚内的数据接收设备传来的环境参数数据，判断当前环境是否适合作物生长，如果不适合作物生长将以播放音乐的方式报警，方便现场的工作人员随时掌握大棚实时的环境参数。

5.如权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：所述的数据采集单元包括空气温湿度传感器、光照传感器和分布在田间不同位置的多个土壤参数感应器。

6.如权利要求1所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：所述的移动巡视设备，可以在功能上加以分解，用多个固定设备对其进行替换，这些固定设备可置于一个单独的控制室内，这些固定设备包括：

一个数据处理设备，其相当于移动巡视设备中的数据处理单元、存储单元、数据通讯模块和输入输出模块的集合，用于处理从数据接收设备传来的数据信息，并且系统会根据种植作物的需求，分析判断是否符合报警条件，一旦符合报警条件，可以向用户提供各种报警信息；

一个数据接收设备，其相当于移动巡视设备中的数据接收单元，用来接收或中转土壤温湿度、空气温湿度等采集设备所采集到的数据，然后再将这些数据通过串口传输到数据处理设备，该设备通过串口与数据处理设备相连。

7.如权利要求6所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：所述移动巡视设备，其可读取置于大棚内的标签设备的电子标签，唯一确定一个大棚，然后通过移动通信网络TD-SCDMA连接到数据处理设备上，查询该大棚的信息，并将查询到的信息以语音播报的形式提供给巡视人员。

8.如权利要求6所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：还可包含一个路由器，路由器和数据接收设备之间用以太网相连，并通过该路由器组建一个局域网，数据处理设备通过局域网获取环境参数数据。

9.如权利要求6所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于：各设备之间通过串口连接线进行通信。

10.如权利要求9所述的基于物联网的农田大棚监测报警管理系统，其特征在于，至少包括：

一个实时监控单元，实时监控单元放置于大棚内，是一个定时单片机，负责实时监控环境参数，它从数据采集单元获取环境参数数据并分析判断是否符合报警条件，如果符合报警条件将通过串口连接线向控制主机发送开机报警信号；

一个控制主机，其相当于数据处理设备，但其常态处于关机状态，在接到从实时监控单元发送来的报警启动信号时，启动主机系统显示报警信息并将按照用户设定的报警方式进行报警，控制主机和实时监控单元之间通过串口或串口转USB口相连。

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