CN102566545B - 多功能智慧大棚远程管理系统 - Google Patents

Abstract

一种多功能智慧大棚远程管理系统，包括：气雾栽培管理系统：气雾专家系统模块、气雾栽培参数设定模块、气雾远程通信模块、气雾传感数据采集模块、气雾执行机构控制模块、气雾界面显示模块、气雾视频采集模块和气雾报警模块；土壤栽培管理系统：土壤专家系统模块、土壤栽培参数设定模块、土壤远程通信模块、土壤传感数据采集模块、土壤执行机构控制模块、土壤界面显示模块、土壤视频采集模块和土壤报警模块；液体栽培管理系统：液体专家系统模块、液体栽培参数设定模块、液体远程通信模块、液体传感数据采集模块、液体执行机构控制模块、液体界面显示模块、液体视频采集模块、液体报警模块。对大棚内的环境参数进行监测，并根据测量数据进行专家决策，对大棚内执行机构进行反馈控制操作。

Description

多功能智慧大棚远程管理系统

技术领域

本技术方案涉及一种智慧大棚远程管理系统，尤其是包含气雾栽培管理系统、土壤栽培管理系统和液体栽培管理系统的多功能智慧大棚远程管理系统。

背景技术

农业作为关系着国计民生的基础产业，其信息化、智慧化的程度显得尤为重要。我国将物联网作为推进农业产业信息化进程的重要策略，其在农业中的应用能使农作物在产量、质量、观赏价值等方面有不同程度的提高，加快了农业现代化的进程。物联网技术及自动控制技术的进步，给现代设施农业特别是智慧大棚的发展提供了强大的助推力，使得实现低成本、大范围、智能化、专家化智慧大棚成为了可能。特别是通过信息化、自动化技术及农业专家系统的有机结合，能够减少能耗投入、增加农产品产出、提高农产品质量，从而构建高效、环保的植物工厂和绿色农业。

现有基于物联网的智慧大棚技术只能针对特定栽培方式的大棚进行监控，而现有的农业大棚采用的栽培方式主要有气雾栽培、土壤栽培和液体栽培三种，其相应监控传感参数类型、专家系统的设计、执行机构的设计均有不同，截止目前尚未有公开的解决办法。

发明内容

为了克服现有智慧大棚技术的不足，本技术方案提供了一种基于无线传感器网络、GPRS/GSM、计算机技术的多功能智慧大棚远程管理系统。

为实现上述目的，本技术方案如下：

一种多功能智慧大棚远程管理系统，包括气雾栽培管理系统、土壤栽培管理系统、液体栽培管理系统、远端控制设备和用户监控设备；

1)所述气雾栽培管理系统，包括：气雾专家系统模块、气雾栽培参数设定模块、气雾远程通信模块、气雾传感数据采集模块、气雾执行机构控制模块、气雾界面显示模块、气雾视频采集模块和气雾报警模块；

气雾栽培参数设定模块把气雾栽培参数传给气雾专家系统模块；

气雾远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给气雾传感数据采集模块；气雾传感数据采集模块把采集到的数据传给气雾专家系统模块；

气雾执行机构控制模块的控制命令输入端与气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令输出端连接，气雾执行机构控制模块把来自气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令通过气雾远程通信模块发送给远端控制设备；

气雾报警模块的输入端与气雾专家系统模块的气雾报警信号输出端连接，气雾报警模块把来自气雾专家系统模块的气雾报警信号通过气雾远程通信模块发送给用户监控设备；

气雾视频采集模块的视频信号输出端连接气雾界面显示模块的视频信号输入端，气雾专家系统模块的视频信号输出端连接气雾界面显示模块的视频信号输入端；

2)所述土壤栽培管理系统，包括：土壤专家系统模块、土壤栽培参数设定模块、土壤远程通信模块、土壤传感数据采集模块、土壤执行机构控制模块、土壤界面显示模块、土壤视频采集模块和土壤报警模块；

土壤栽培参数设定模块把土壤栽培参数传给土壤专家系统模块；

土壤远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给土壤传感数据采集模块；土壤传感数据采集模块把采集到的数据传给土壤专家系统模块；

土壤执行机构控制模块的控制命令输入端与土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令输出端连接，土壤执行机构控制模块把来自土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令通过土壤远程通信模块发送给远端控制设备；

土壤报警模块的输入端与土壤专家系统模块的土壤报警信号输出端连接，土壤报警模块把来自土壤专家系统模块的土壤报警信号通过土壤远程通信模块发送给用户监控设备；

土壤视频采集模块的视频信号输出端连接土壤界面显示模块的视频信号输入端，土壤专家系统模块的视频信号输出端连接土壤界面显示模块的视频信号输入端；

3)所述液体栽培管理系统，包括：液体专家系统模块、液体栽培参数设定模块、液体远程通信模块、液体传感数据采集模块、液体执行机构控制模块、液体界面显示模块、液体视频采集模块、液体报警模块；

液体栽培参数设定模块把液体栽培参数传给液体专家系统模块；

液体远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给液体传感数据采集模块；液体传感数据采集模块把采集到的数据传给液体专家系统模块；

液体执行机构控制模块的控制命令输入端与液体专家系统模块的液体执行机构控制命令输出端连接，液体执行机构控制模块把来自液体专家系统模块的液体执行机构控制命令通过液体远程通信模块发送给远端控制设备；

液体报警模块的输入端与液体专家系统模块的液体报警信号输出端连接，液体报警模块把来自液体专家系统模块的液体报警信号通过液体远程通信模块发送给用户监控设备；

液体视频采集模块的视频信号输出端连接液体界面显示模块的视频信号输入端，液体专家系统模块的视频信号输出端连接液体界面显示模块的视频信号输入端；

气雾专家系统模块、土壤专家系统模块和液体专家系统模块都可以采用PC机来实现。

所述远端控制设备，包括：喷灌控制模块、浇灌控制模块、流速控制模块、风扇控制模块、卷帘机控制模块、水帘控制模块、光照控制模块和供暖控制模块；这些远端控制设备分别与气雾远程通信模块、土壤远程通信模块和液体远程通信模块通信。

所述用户监控设备包括：用户手机、计算机，用户手机、计算机分别通过GPRS/GSM、Zigbee与气雾远程通信模块、土壤远程通信模块、液体远程通信模块通信。

A所述气雾栽培管理系统中，

所述气雾专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出气雾执行机构控制命令；

所述气雾栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接气雾专家系统模块的数据输入端；

所述气雾远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信；

所述气雾传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、PH值数据采集模块/PH值数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自气雾远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给气雾专家系统模块；

所述气雾执行机构控制模块，包括：喷灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与气雾专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与气雾远程通信模块相连；这些子模块把来自气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令通过气雾远程通信模块发送给相应的远端控制设备；

所述气雾界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；气雾专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；气雾专家系统模块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示；

所述气雾视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到气雾界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。

B所述土壤栽培管理系统中，

所述土壤专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出土壤执行机构控制命令；

所述土壤栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接土壤专家系统模块的数据输入端；

所述土壤远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信；

所述土壤传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、土壤湿度数据采集模块/土壤湿度数据采集指令模块、土壤温度数据采集模块/土壤温度数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自土壤远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给土壤专家系统模块；

所述土壤执行机构控制模块，包括：浇灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与土壤专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与土壤远程通信模块相连；这些子模块把来自土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令通过土壤远程通信模块发送给相应的远端控制设备；

所述土壤界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；土壤专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；土壤专家系统模块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示；

所述土壤视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到土壤界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。

C所述液体栽培管理系统中，

所述液体专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出液体执行机构控制命令；

所述液体栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接液体专家系统模块的数据输入端；

所述液体远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信；

所述液体传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、PH值数据采集模块/PH值数据采集指令模块、液体温度数据采集模块/液体温度数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自液体远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给液体专家系统模块；

所述液体执行机构控制模块，包括：流速控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与液体专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与液体远程通信模块相连；这些子模块把来自液体专家系统模块的液体执行机构控制命令通过液体远程通信模块发送给相应的远端控制设备；

所述液体界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；液体专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；液体专家系统模块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示；

所述液体视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到液体界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。

与现有技术相比，本技术方案的有益效果如下：

1.本技术方案可以对采用气雾栽培、液体栽培以及土壤栽培等三种不同栽培方式的农业大棚内的作物进行实时监控；

2.本技术方案采用了GPRS/GSM技术、基于Zigbee的无线通信技术、互联网技术，可以通过GPRS/GSM技术完成手机和大棚间的远程无线通信，通过Zigbee的无线通信技术实现大棚与近距离主控计算机间的远程无线通信，通过互联网技术实现网络摄像头传输大棚内的实时图像之远程监控终端，真正实现了GPRS/GSM、无线传感器网络及互联网的三网融合；

3.针对三种不同栽培方式设计的专家系统以及执行机构控制模块可以根据用户需求针对不同栽培方式下的大棚环境参数进行全自动化监控调节。

附图说明

图1为本多功能智慧大棚远程管理系统的原理框图；

图2为远端控制设备的原理框图；

图3为气雾栽培管理系统原理框图；

图4为气雾栽培管理系统示意图；

图5为土壤栽培管理系统原理框图；

图6为土壤栽培管理系统示意图；

图7为液体栽培管理系统原理框图；

图8为液体栽培管理系统示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本技术方案作进一步说明。

一种多功能智慧大棚远程管理系统，参见图1，包含气雾栽培管理系统、土壤栽培管理系统和液体栽培管理系统，用户可以利用手机通过GPRS技术与各个管理系统通信，可以利用计算机通过Zigbee技术与各个管理系统通信，还可以利用网络摄像头通过互联网技术与各个管理系统通信。

参见图2，远端控制设备包括：喷灌控制模块、浇灌控制模块、流速控制模块、风扇控制模块、卷帘机控制模块、水帘控制模块、光照控制模块和供暖控制模块；这些远端控制设备分别与气雾远程通信模块、土壤远程通信模块和液体远程通信模块通信。

参见图3和图4，多功能智慧大棚远程管理系统中的气雾栽培管理系统，包含气雾栽培参数设定模块、气雾远程通信模块、气雾传感数据采集模块、气雾专家系统模块、气雾执行机构控制模块、气雾界面显示模块、气雾视频采集模块、气雾报警模块；气雾栽培参数设定模块连接在气雾专家系统模块上，由键盘接口模块、气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块、报警参数设置模块组成，用于接收用户键盘输入，设定气雾栽培作物的生长阶段、植物特性、气雾参数传感器ID、弥雾控制参数、报警参数等；气雾远程通信模块由GPRS/GSM格式编码模块以及APC200A-43无线模块通信格式编码模块组成，通过GPRS/GSM格式编码模块与用户手机通信，通过APC200A-43无线模块通信格式编码模块与距离大棚较近的主控节点通信；气雾传感数据采集模块与气雾远程通信模块相连，其中包含空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集指令模块、PH值数据采集指令模块、红外数据采集指令模块，分别采集大棚内部的空气温湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度、电导率、营养液PH值、红外防盗信号等，并传输给气雾远程通信模块；气雾专家系统模块与气雾传感数据采集模块相连，其中包括数据分类模块、数据比较模块、命令模块，数据分类模块用于对传感数据采集模块得到的不同传感器的数据进行分类并保存到相应的寄存器当中；数据比较模块将分类完成的数据与设定好的阈值相比较，超出范围则标注溢出符号；命令模块根据比较模块的输出结果对各个执行机构控制模块发出指令；气雾执行机构控制模块包含喷灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块、供暖控制指令模块，所述的这些子模块的输入端与气雾专家系统模块中的命令模块相连，用于接收命令模块对执行机构的指令，并将该命令译码成为执行机构可以识别的格式，输出端与气雾远程通信模块相连，用于向执行机构发出指令；气雾界面显示模块与气雾专家系统模块中的数据分类模块相连，包含数据显示模块、视频显示模块、动画显示模块，用于显示测量数据、视频信号，并将大棚内的状态用动画的形式形象地显示在界面上；气雾视频采集模块连接在气雾界面显示模块的视频显示模块上，由网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块组成，可以获取网络摄像头和USB摄像头采集到的视频信号，并传输到界面显示模块中的视频显示模块上；气雾报警模块的输入端连接在气雾专家系统模块命令模块上，输出端与气雾远程通信模块相连，根据气雾专家系统的命令输出报警信号。

参见图5和图6，多功能智慧大棚远程管理系统中的土壤栽培管理系统，包含土壤栽培参数设定模块、土壤远程通信模块、土壤传感数据采集模块、土壤专家系统模块、土壤执行机构控制模块、土壤界面显示模块、土壤视频采集模块、土壤报警模块；土壤栽培参数设定模块连接在气雾专家系统模块上，由键盘接口模块、土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块、报警参数设置模块组成，用于接收用户键盘输入，设定土壤栽培作物的生长阶段、植物特性、土壤参数传感器ID、浇灌控制参数、报警参数等；土壤远程通信模块由GPRS/GSM格式编码模块以及APC200A-43无线模块通信格式编码模块组成，通过GPRS/GSM格式编码模块与用户手机通信，通过APC200A-43无线模块通信格式编码模块与距离大棚较近的主控节点通信；土壤传感数据采集模块与土壤远程通信模块相连，其中包含空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集指令模块、土壤温度数据采集指令模块、土壤湿度数据采集指令模块、红外数据采集指令模块，分别采集大棚内部的空气温湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度、红外防盗信号等，并传输给土壤远程通信模块；土壤专家系统模块与土壤传感数据采集模块相连，其中包括数据分类模块、数据比较模块、命令模块，数据分类模块用于对传感数据采集模块得到的不同传感器的数据进行分类并保存到相应的寄存器当中；数据比较模块将分类完成的数据与设定好的阈值相比较，超出范围则标注溢出符号；命令模块根据比较模块的输出结果对各个执行机构控制模块发出指令；土壤执行机构控制模块包含浇灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块、供暖控制指令模块，所述的这些子模块的输入端与土壤专家系统模块中的命令模块相连，用于接收命令模块对执行机构的指令，并将该命令译码成为执行机构可以识别的格式，输出端与土壤远程通信模块相连，用于向执行机构发出指令；土壤界面显示模块与土壤专家系统模块中的数据分类模块相连，包含数据显示模块、视频显示模块、动画显示模块，用于显示测量数据、视频信号，并将大棚内的状态用动画的形式形象地显示在界面上；土壤视频采集模块连接在土壤界面显示模块的视频显示模块上，由网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块组成，可以获取网络摄像头和USB摄像头采集到的视频信号，并传输到界面显示模块中的视频显示模块上；土壤报警模块的输入端连接在土壤专家系统模块命令模块上，输出端与土壤远程通信模块相连，根据土壤专家系统的命令输出报警信号。

参见图7和图8，多功能智慧大棚远程管理系统中的液体栽培管理系统，包含液体栽培参数设定模块、液体远程通信模块、液体传感数据采集模块、液体专家系统模块、液体执行机构控制模块、液体界面显示模块、液体视频采集模块、液体报警模块；液体栽培参数设定模块连接在液体专家系统模块上，由键盘接口模块、液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块、报警参数设置模块组成，用于接收用户键盘输入，设定液体栽培作物的生长阶段、植物特性、液体参数传感器ID、流速控制参数、报警参数等；液体远程通信模块由GPRS/GSM格式编码模块以及APC200A-43无线模块通信格式编码模块组成，通过GPRS/GSM格式编码模块与用户手机通信，通过APC200A-43无线模块通信格式编码模块与距离大棚较近的主控节点通信；液体传感数据采集模块与液体远程通信模块相连，其中包含空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集指令模块、PH值数据采集指令模块、液体温度数据采集指令模块、红外数据采集指令模块，分别采集大棚内部的空气温湿度、光照度、氧气浓度、二氧化碳浓度、电导率、PH值、液体温度、红外防盗信号等，并传输给液体远程通信模块；液体专家系统模块与液体传感数据采集模块相连，其中包括数据分类模块、数据比较模块、命令模块，数据分类模块用于对传感数据采集模块得到的不同传感器的数据进行分类并保存到相应的寄存器当中；数据比较模块将分类完成的数据与设定好的阈值相比较，超出范围则标注溢出符号；命令模块根据比较模块的输出结果对各个执行机构控制模块发出指令；液体执行机构控制模块包含流速控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块、供暖控制指令模块，所述的这些子模块的输入端与液体专家系统模块中的命令模块相连，用于接收命令模块对执行机构的指令，并将该命令译码成为执行机构可以识别的格式，输出端与液体远程通信模块相连，用于向执行机构发出指令；液体界面显示模块与液体专家系统模块中的数据分类模块相连，包含数据显示模块、视频显示模块、动画显示模块，用于显示测量数据、视频信号，并将大棚内的状态用动画的形式形象地显示在界面上；液体视频采集模块连接在液体界面显示模块的视频显示模块上，由网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块组成，可以获取网络摄像头和USB摄像头采集到的视频信号，并传输到界面显示模块中的视频显示模块上；液体报警模块的输入端连接在液体专家系统模块命令模块上，输出端与液体远程通信模块相连，根据液体专家系统的命令输出报警信号。

本管理系统的工作过程如下：

首先，用户根据实际需要选择相应的栽培方式并进入相应界面，设定对应栽培方式的各种参数；

接着传感数据采集模块通过远程通信模块采集各个传感器的测量值，并传输至专家系统模块；

专家系统模块通过数据分类模块对不同传感器的数据进行分类并保存到相应的寄存器当中并传输给界面显示模块，数据比较模块将分类完成的数据与设定好的阈值相比较，超出范围则标注溢出符号，命令模块根据比较模块的输出结果对各个执行机构控制模块发出指令；

然后，执行机构控制模块根据专家系统模块的指令通过远程通信模块向各个执行机构发出操作指令，报警模块根据专家系统模块的指令进行报警；

界面显示模块显示实时测量数据、大棚状态以及视频显示模块所传来的视频图像；

用户可以通过手机或计算机通过GPRS/GSM或Zigbee远程监控大棚内的状态，同时进行远程操控。

Claims (6)

1.一种多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是：包括气雾栽培管理系统、土壤栽培管理系统、液体栽培管理系统、远端控制设备和用户监控设备； 

1）所述气雾栽培管理系统，包括：气雾专家系统模块、气雾栽培参数设定模块、气雾远程通信模块、气雾传感数据采集模块、气雾执行机构控制模块、气雾界面显示模块、气雾视频采集模块和气雾报警模块； 

气雾栽培参数设定模块把气雾栽培参数传给气雾专家系统模块； 

气雾远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给气雾传感数据采集模块；气雾传感数据采集模块把采集到的数据传给气雾专家系统模块； 

气雾执行机构控制模块的控制命令输入端与气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令输出端连接，气雾执行机构控制模块把来自气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令通过气雾远程通信模块发送给远端控制设备； 

气雾报警模块的输入端与气雾专家系统模块的气雾报警信号输出端连接，气雾报警模块把来自气雾专家系统模块的气雾报警信号通过气雾远程通信模块发送给用户监控设备； 

气雾视频采集模块的视频信号输出端连接气雾界面显示模块的视频信号输入端，气雾专家系统模块的视频信号输出端连接气雾界面显示模块的视频信号输入端； 

2）所述土壤栽培管理系统，包括：土壤专家系统模块、土壤栽培参数设定模块、土壤远程通信模块、土壤传感数据采集模块、土壤执行机构控制模块、土壤界面显示模块、土壤视频采集模块和土壤报警模块； 

土壤栽培参数设定模块把土壤栽培参数传给土壤专家系统模块； 

土壤远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给土壤传感数据采集模块；土壤传感数据采集模块把采集到的数据传给土壤专家系统模块； 

土壤执行机构控制模块的控制命令输入端与土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令输出端连接，土壤执行机构控制模块把来自土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令通过土壤远程通信模块发送给远端控制设备； 

土壤报警模块的输入端与土壤专家系统模块的土壤报警信号输出端连接，土壤报警模块把来自土壤专家系统模块的土壤报警信号通过土壤远程通信模块发送给用户监控设备； 

土壤视频采集模块的视频信号输出端连接土壤界面显示模块的视频信号输入端，土壤专家系统模块的视频信号输出端连接土壤界面显示模块的视频信号输入端； 

3）所述液体栽培管理系统，包括：液体专家系统模块、液体栽培参数设定模块、液体远程通信模块、液体传感数据采集模块、液体执行机构控制模块、液体界面显示模块、液体视频采集模块、液体报警模块； 

液体栽培参数设定模块把液体栽培参数传给液体专家系统模块； 

液体远程通信模块接收用户监控设备发来的指令，并把该指令传给液体传感数据采集模块；液体传感数据采集模块把采集到的数据传给液体专家系统模块； 

液体执行机构控制模块的控制命令输入端与液体专家系统模块的液体执行机构控制命令输出端连接，液体执行机构控制模块把来自液体专家系统模块的液体执行机构控制命令通过液体远程通信模块发送给远端控制设备； 

液体报警模块的输入端与液体专家系统模块的液体报警信号输出端连接，液体报警模块把来自液体专家系统模块的液体报警信号通过液体远程通信模块发送给用户监控设备； 

液体视频采集模块的视频信号输出端连接液体界面显示模块的视频信号输入端，液体专家系统模块的视频信号输出端连接液体界面显示模块的视频信号输入端。

2.根据权利要求1所述的多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是所述远端控制设备，包括：喷灌控制模块、浇灌控制模块、流速控制模块、风扇控制模块、卷帘机控制模块、水帘控制模块、光照控制模块和供暖控制模块；这些远端控制设备分别与气雾远程通信模块、土壤远程通信模块和液体远程通信模块通信。 

3.根据权利要求1所述的多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是所述用户监控设备包括：用户手机和计算机；用户手机、计算机分别通过GPRS/GSM、Zigbee与气雾远程通信模块、土壤远程通信模块、液体远程通信模块通信。 

4.根据权利要求2所述的多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是所述气雾栽培管理系统中， 

所述气雾专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自气雾传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出气雾执行机构控制命令； 

所述气雾栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、气雾栽培作物生长阶段设置模块、 植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，气雾栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、气雾参数传感器ID设置模块、弥雾控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接气雾专家系统模块的数据输入端； 

所述气雾远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信； 

所述气雾传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、PH值数据采集模块/PH值数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自气雾远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给气雾专家系统模块； 

所述气雾执行机构控制模块，包括：喷灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与气雾专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与气雾远程通信模块相连；这些子模块把来自气雾专家系统模块的气雾执行机构控制命令通过气雾远程通信模块发送给相应的远端控制设备； 

所述气雾界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；气雾专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；气雾专家系统模块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示； 

所述气雾视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到气雾界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。 

5.根据权利要求2所述的多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是所述土壤栽培管理 系统中， 

所述土壤专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自土壤传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出土壤执行机构控制命令； 

所述土壤栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，土壤栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、土壤参数传感器ID设置模块、浇灌控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接土壤专家系统模块的数据输入端； 

所述土壤远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信； 

所述土壤传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、土壤湿度数据采集模块/土壤湿度数据采集指令模块、土壤温度数据采集模块/土壤温度数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自土壤远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给土壤专家系统模块； 

所述土壤执行机构控制模块，包括：浇灌控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与土壤专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与土壤远程通信模块相连；这些子模块把来自土壤专家系统模块的土壤执行机构控制命令通过土壤远程通信模块发送给相应的远端控制设备； 

所述土壤界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；土壤专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；土壤专家系统模 块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示； 

所述土壤视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到土壤界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。 

6.根据权利要求2所述的多功能智慧大棚远程管理系统，其特征是所述液体栽培管理系统中， 

所述液体专家系统模块，包括数据分类模块、数据比较模块和命令模块；数据分类模块接收来自液体传感数据采集模块的数据进行分类；数据比较模块将分类后的数据与预设的阈值比较；命令模块根据比较模块的输出结果发出液体执行机构控制命令； 

所述液体栽培参数设定模块，包括：键盘接口模块、液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块；键盘接口模块的数据输出端分别连接液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块的数据输入端，液体栽培作物生长阶段设置模块、植物特性设置模块、液体参数传感器ID设置模块、流速控制参数设置模块和报警参数设置模块数据输出端均连接液体专家系统模块的数据输入端； 

所述液体远程通信模块，包括：GPRS/GSM格式编码模块和APC200A-43无线模块通信格式编码模块；GPRS/GSM格式编码模块与用户监控设备通信，APC200A-43无线模块通信格式编码模块与远端控制设备通信； 

所述液体传感数据采集模块，包括多个子模块及相应的指令子模块，指令子模块发送指令给相应子模块；这些子模块及相应的指令子模块分别是：空气温湿度数据采集模块/空气温湿度数据采集指令模块、光照度数据采集模块/光照度数据采集指令模块、氧气浓度数据采集模块/氧气浓度数据采集指令模块、二氧化碳浓度数据采集模块/二氧化碳浓度数据采集指令模块、电导率数据采集模块/电导率数据采集指令模块、PH值数据采集模块/PH值数据采集指令模块、液体温度数据采集模块/液体温度数据采集指令模块和红外数据采集模块/红外数据采集指令模块；各个指令子模块分别接收来自液体远程通信模块的指令；各个子模块把采集到的数据传给液体专家系统模块； 

所述液体执行机构控制模块，包括：流速控制指令模块、风扇控制指令模块、卷帘机 控制指令模块、水帘控制指令模块、光照控制指令模块和供暖控制指令模块；这些子模块的控制命令输入端与液体专家系统模块中的命令模块相连，这些子模块的输出端与液体远程通信模块相连；这些子模块把来自液体专家系统模块的液体执行机构控制命令通过液体远程通信模块发送给相应的远端控制设备； 

所述液体界面显示模块，包括：数据显示模块、视频显示模块和动画显示模块；液体专家系统模块中的数据比较模块输出的溢出符号由该动画显示模块显示；液体专家系统模块中的数据分类模块输出的数据由数据显示模块显示； 

所述液体视频采集模块，包括网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块；网络摄像头图像采集模块和USB摄像头图像采集模块分别通过网络接口和USB连接到液体界面显示模块的视频显示模块的视频信号输入端。 

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