CN104881012A - 一种基于cps的智能农作物培养种植管理系统 - Google Patents

一种基于cps的智能农作物培养种植管理系统 Download PDF

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梁卿昌
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    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41885Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by modeling, simulation of the manufacturing system
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    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明属于农业种植技术领域,涉及一种基于CPS的智能农作物培养种植管理系统。基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,包括中央处理模块、信息采集模块、设备控制模块、网络模块、数据中心模块、客户端、远程专家模块。模块相互之间通过网络模块进行通讯。本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,实时测算农作物生长环境参数,并融入图像处理技术对农作物生长状态进行实时分析,智能调整环境条件参数,使农作物生长的环境条件达到最佳状态。

Description

一种基于CPS的智能农作物培养种植管理系统
技术领域
[0001] 本发明属于农业种植技术领域,涉及一种基于CPS的智能农作物培养种植管理系统。
背景技术
[0002]目前,我国的农业生产方式仍以传统的人力为主、并辅以传统机械的方式,生产效率低,信息化、智能化程度地。传统农作物种植方式依赖于人工,对农作物生长环境无法进行实时监控,特别是农作物生长密切相关的光照度、温湿度、土壤水分、二氧化碳浓度等参数。随着科学技术的进步,农业生产方式正在向智能化进行变革。
[0003] 农业监控系统广泛应用于温室大棚的监控。在现有技术条件下,农业监控系统通常是基于有线传感网络或无线传感网络来实现的。其中,基于有线传感网络的农业监控系统因其信号传输距离受到成本制约,且信号传输质量随信号传输距离增加而降低,现已基本不用。在一些有线固定设施不足的室外场合,使用移动通信网络接入数据是不可避免,这些安装在室外的线很容易损坏而导致其数据丢失几率大、网络健壮性差。且这些系统在采集时,基本上只能对大棚内部部分数据进行采集,使得监控系统采集的数据比较有限,若需要采集比较全面的数据需要安装多套监控系统,导致其控制效率低、控制成本高。同时,一般的智能系统无法做到对农作物生长状态的实时分析。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中的问题,本发明提供的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统之间的各个单元之间均是通过无线进行通信的,不需要大量布线,解决了数据丢失几率大、控制
效率低的问题。并且能够实现实时监控农作物的生长状态,并实时调整环境参数,以创造农作物最佳的生长环境,促进培养种植效率。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,包括中央处理模块、信息采集模块、设备控制模块、网络模块、数据中心模块、客户端、远程专家模块;信息采集模块用于采集环境参数,并将采集的数据通过网络模块传输给数据中心模块;数据中心模块,用于接收信息采集模块采集的数据,并对数据进行处理后,将数据通过网络模块发送给中央处理模块;中央处理模块包括嵌入式处理器,用于接收数据中心模块发送的数据,向控制模块发出控制指令;设备控制模块用于接收中央处理模块发出的指令并控制其所驱动设备的工作;客户端用于用户观察农作物生长状态;控制设备,改变农作物生长环境;远程专家模块用于接收数据中心模块发送的农作物生长异常信息,并提供专业分析和指导意见。
[0006] 所述的信息采集模块包括光照度传感器、温湿度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳传感器、土壤酸碱度传感器和摄像设备。
[0007] 所述的设备控制模块由控制器及其驱动的设备组成,所述的设备包括LED灯及升降台、卷膜电动机、灌溉设备、C02释放器。
[0008] 所述的网络模块包括宽带网络、3G/4G无线网络、局域网。
[0009] 所述的数据中心模块包括后台数据处理中心和数据存储中心。
[0010] 所述的客户端包括手机客户端和PC客户端。
[0011] 本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,实时测算农作物生长环境参数,并融入图像处理技术对农作物生长状态进行实时分析,调整环境条件参数,使农作物生长的环境条件达到最佳状态。
附图说明
[0012]图1是本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统的结构框架图。
具体实施方式
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统做进一步详细的描述和说明。
[0014] 如图1所示,本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,包括信息采集模块1、中央处理模块2、数据中心模块3、设备控制模块4、网络模块5、客户端6和远程专家模块7。信息采集模块I包括光照度传感器、温湿度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳传感器、土壤酸碱度传感器和摄像设备,主要是用于采集光照、温湿度、C02浓度、土壤湿度、土壤酸碱度等环境参数,摄像设备拍摄农作物生长站台照片,采集的环境参数以及图像数据通过网络模块5传输给数据中心模块3 ;数据中心模块3包括后台数据处理中心和数据存储中心,后台数据处理中心将接收的信息采集模块采集的数据行处理后,将数据通过网络模块发送给中央处理模块2,同时,将数据存在数据存储中心;中央处理模块3,接收到数据中心模块3发送的数据,并向设备控制模块4发出控制指令;设备控制模块4由控制器及其驱动的设备组成,控制器驱动的设备包括LED灯及升降台、卷膜电动机、灌溉设备、C02释放器。其主要功能是接到中央处理模块发出的控制指令后,来控制上述设备的开启和关闭,从而对农作物的生长环境进行自动调整,使其达到农作物的最佳生长环境。客户端6包括手机客户端和PC客户端,用户通过客户端可以控制系统的设备,调整农作物生长环境条件;远程专家模块7用于接收数据中心模块2发送的农作物生长异常信息,并提供专业分析和指导意见。客户端、数据中心模块、远程专家模块、中央处理模块、设备控制模块之间进行通讯的网络模块包括宽带网络、3G/4G无线网络、局域网。信息采集模块与中央处理模块之间采用Zigbee网络进行数据传输。
[0015] 本发明的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,通过信息采集模块采集农作物生长环境参数数据,将数据通过网络模块传递给数据中心模块,在数据中心模块中建立农作物生长环境模型,通过分析农作物的生长周期,得出不同阶段农作物所需的环境参数,然后将该参数通过网络模块传输给中央处理模块,中央处理模块通过设备控制模块对农作物生长环境进行调节与控制。
[0016] 信息采集模块的摄像设备拍摄农作物的图片,经过中央处理模块的嵌入式处理器进行预处理后发送给数据中心模块的后台数据处理中心,后台数据处理中心通过对得到的农作物图片进行图像处理分析,将之与数据库中所保存的正常生长状态的农作物的图片进行对比,分析得到其所处的生长状态及存在的异常状态,通过预置环境参数对农作物环境进行调控;同时,将无法分析的异常状态图片发送给远程专家进行分析,远程专家可给出相应的环境参数或处理办法。
[0017] 用户可通过客户端观察农作物生长情况,并可控制设备以达到改变农作物生长环境的目的。

Claims (6)

1.一种基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:包括中央处理模块、信息采集模块、设备控制模块、网络模块、数据中心模块、客户端、远程专家模块; 信息采集模块用于采集环境参数,并将采集的数据通过网络模块传输给数据中心模块; 数据中心模块,用于接收信息采集模块采集的数据,并对数据进行处理后,将数据通过网络模块发送给中央处理模块; 中央处理模块包括嵌入式处理器,用于接收数据中心模块发送的数据,向设备控制模块发出控制指令; 设备控制模块用于接收中央处理模块发出的指令并控制其所驱动设备的工作; 客户端用于用户观察农作物生长状态;控制设备,改变农作物生长环境; 远程专家模块用于接收数据中心模块发送的农作物生长异常信息,并提供专业分析和指导意见。
2.根据权利要求1所述的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:信息采集模块包括光照度传感器、温湿度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳传感器、土壤酸碱度传感器和摄像设备。
3.根据权利要求1所述的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:设备控制模块由控制器及其驱动的设备组成,所述的设备包括LED灯及升降台、卷膜电动机、灌溉设备、C02释放器。
4.根据权利要求1所述的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:所述的网络模块包括宽带网络、3G/4G无线网络、局域网。
5.根据权利要求1所述的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:数据中心模块包括后台数据处理中心和数据存储中心。
6.根据权利要求1所述的基于CPS的智能农作物培养种植管理系统,其特征在于:客户端包括手机客户端和PC客户端。
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