CN105159116A - 智能大棚农业生长监控装置 - Google Patents
智能大棚农业生长监控装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105159116A CN105159116A CN201510551735.8A CN201510551735A CN105159116A CN 105159116 A CN105159116 A CN 105159116A CN 201510551735 A CN201510551735 A CN 201510551735A CN 105159116 A CN105159116 A CN 105159116A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- window
- plant
- control device
- sensing system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B15/00—Systems controlled by a computer
- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/24—Pc safety
- G05B2219/24024—Safety, surveillance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Greenhouses (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
本发明公开了一种智能大棚农业生长监控装置,涉及农业生长监控系统。该装置包括植物生态感知系统、气象环境感知系统以及设备控制系统;植物生态感知系统和气象环境感知系统将其各自采集到的数据传输至上位机;上位机控制设备控制系统的启或闭;植物生态感知系统包括植物茎流计、树木径向生长监测仪、叶绿素含量测定传感器、叶片厚度传感器、果实膨大传感器;气象环境感知系统包括空气温度、湿度传感器、土壤温度、湿度传感器、二氧化碳传感器、棚内光照传感器、棚外光照传感器、棚外雨量传感器、棚外风向、风速传感器。保障植物最佳生长环境和状态,节约生产成本、降低生产能耗。
Description
技术领域
本发明涉及农业生长监控系统,具体是一种智能高效设施农业生长监控系
统。
背景技术
目前农业设施物联网系统大都是基于无线网络完成气象信息或农业生长环境信息采集,气象信息包括风向、风速、日照强度等,农业生长环境信息包括空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、土壤温度和土壤湿度等。这种环境控制优化技术并不是当前植物的生长发育中最适合的,因为植物生长发育所涉及的因素很多,所关联的因素和不可测的变化太多,只是从解决控制而实现植物周围环境优化难以让植物达到最佳生长模式,没有达到对植物生理变化的实时检测,实时反馈,缺少对农业作物自身的生态感知。
农业温室大棚在实际农业生产过程中,很多系统的影响因素很多,十分复杂,建立精准的数学模型特别困难,一般采用模糊控制完成控制,模糊控制不用建立数学模型,根据实际系统的输入输出的结果数据,参考现场操作人员的运行经验,可对系统实施控制。
传统的PID控制最主要的问题是参数固定问题。一旦参数固定计算后,在整个控制过程中都是固定不变的。而在实际系统中,由于系统状态和参数等发生变化是,过程中会出现状态和参数的不确定性,系统很难达到最佳的控制效果。因此,传统的PID控制器难以获得满意的控制效果。
采用神经网络模型可以适应良好温室气候的非线性行为,但是,随机选择的初始参数,使得它们收敛的比较慢,不理想。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明提供一种智能大棚农业生长监控装置,保障植物最佳生长环境和状态,节约生产成本、降低生产能耗,实现农业生产过程中全面优化,确保农业生产高效、安全、健康、环保。
本发明是以如下技术方案实现的:一种智能大棚农业生长监控装置,包括植物生态感知系统、气象环境感知系统以及设备控制系统;植物生态感知系统和气象环境感知系统将其各自采集到的数据传输至上位机;上位机控制设备控制系统的启或闭;
所述的植物生态感知系统包括植物茎流计、树木径向生长监测仪、叶绿素含量测定传感器、叶片厚度传感器、果实膨大传感器;
所述的气象环境感知系统包括空气温度、湿度传感器、土壤温度、湿度传感器、二氧化碳传感器、棚内光照传感器、棚外光照传感器、棚外雨量传感器、棚外风向、风速传感器;
所述的设备控制系统包括开窗装置、遮阳篷控制装置、风机控制装置、雨帘控制装置、补光灯控制装置、灌溉阀控制装置、二氧化碳发生器控制装置、加热水泵控制装置、降温水泵控制装置;
所述的开窗装置包括多个支撑杆以及一动力装置,每个支撑杆的顶端安装一定位套,每个定位套上安装一驱动齿轮;所述的动力装置包括一电动机和传动轴,电动机输出连接一减速机,传动轴的一端连接减速机,传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮;在每一个窗户上安装一与驱动齿轮相啮合的齿圈;所述的窗户包括沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置的多个上窗户,每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户,上窗户和下窗户的一侧通过轴安装在大棚的棚架上,上窗户和下窗户沿着轴转动。
本发明的有益效果是:由植物生物感知监控系统、气象环境感知监控系统监控植物实时各种信息变化,并将上述信息通过无线通信的方式发送给上位机,上位机根据以上信息集合与植物经典生成模型比较分析,采用智能控制手段和方法实施调控设备控制系统中各种设备,保障植物最佳生长环境和状态,节约生产成本、降低生产能耗,实现农业生产过程中全面优化,确保农业生产高效、安全、健康、环保。
附图说明
图1是本发明原理框图;
图2是植物生物感知监控系统原理框图;
图3是气象环境感知监控系统原理框图;
图4是开窗装置结构示意图;
图5是开窗装置局部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种智能大棚农业生长监控装置,包括植物生态感知系统、气象环境感知系统以及设备控制系统;植物生态感知系统和气象环境感知系统将其各自采集到的数据传输至上位机;上位机控制设备控制系统的启或闭。
如图2所示,植物生态感知监控系统包括植物茎流计(SFM1SAP)、树木径向生长监测仪(DRL26)、叶绿素含量测定传感器、叶片厚度传感器、果实膨大传感器。
植物茎流计(SFM1SAP)通过使用热比率法(HRM)原则,测量小灌木或大树木的茎和根中的高低及反向液流的流速,精确判断植物生理状态。
树木径向生长监测仪(DRL26)监测树干的生长微变化,使树的生长与水分关系的研究变得更容易和更准确。传感器为不锈钢和防紫外线塑料制作,坚固耐用,适合长期监测,无须外接电池或太阳能板,内置锂电池和数据采集器,可记录50000个数据,通过红外数据输出。仪器具有较高的分辨率,可精确测量1微米茎杆的微变化,为研究树木在白天,夜晚等气候条件差异下的生长提供重要数据依据。
叶绿素含量测定传感器是利用透射方法即两个发光二极管向叶片某一部位发射红光和红外光,利用两个波长下的光密度差别测量叶绿素相对含量,光线透过叶片被接收后转换成电信号,在经放大供微处理器使用。
叶片厚度传感器反映植物水分状态的变化,将叶片的厚度值转为微位移量来进行测量,采用互感式电感传感器对叶片的厚度进行信号采集,这种互感式传感器根据变压器的原理制成,并且次级绕组都用差动形式连接。将被测量的变化转换成变压器哦互感变化,变压器初级线圈输入交流电压,次级线圈则互感应出电动势。
果实膨大传感器可定位精确观测植物果实直径的变化,设备两端的固定架固定果实直径两端,固定夹连接传动杆,传动杆发生位移产生压差信号传给线性可变差动变压器,进而产生电信号输出。
通过研究植物生态感知监控传感器数据比气象环境感知监控传感器数据更能提前预知。例如:植物的茎流速率、茎直径变化、叶片厚度和叶绿素含量都是反映植物体内水分、营养状态的良好的生理指标,通过检测这些生物感知指标与植物经典生长模型比较分析,比通过土壤水分传感器或空气湿度传感器检测更能提前预知植物已处于缺水状态,有利于预测作物水分需求、检测作物水分状况。
气象环境感知监控系统包括空气温度、湿度传感器(SHT1X)、土壤温度、湿度传感器(SMTS-II-100)、二氧化碳传感器(SLRF-CO2)、棚内光照传感器(SLRF-LT)、棚外光照传感器(SLRF-LT)、棚外雨量传感器(YL-1)、棚外风向、风速传感器(PH100SX)等。
设备控制系统包括开窗装置、遮阳篷控制装置、风机控制装置、雨帘控制装置、补光灯控制装置、灌溉阀控制装置、二氧化碳发生器控制装置、加热水泵控制装置、降温水泵控制装置等。开窗装置连接上下窗,用于控制上下窗的开或关。遮阳篷控制装置连接遮阳蓬,用于控制遮阳篷开或收。风机控制装置连接风机,用于控制风机的开或关。雨帘控制装置连接雨帘,用于控制雨帘的开或关。补光灯控制装置连接补光灯,用于控制补光灯的开或关。灌溉阀控制装置连接灌溉阀,用于控制灌溉阀的启或闭。二氧化碳发生器控制装置连接二氧化碳发生器,用于控制开关二氧化碳发生器的开或关。加热水泵控制装置连接加热水泵,用于控制加热水泵的启或闭。降温水泵控制装置连接降温水泵,用于控制降温水泵的启或闭。
如图4图5所示,沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置多个上窗户4,每个上窗户4下部的棚架1上对应设置一下窗户3,上窗户4和下窗户3的相对一侧通过轴安装在大棚的棚架1上,上窗户4和下窗户3沿着轴转动。
开窗装置包括多个支撑杆8、齿圈以及一动力装置,每个支撑杆8的顶端安装一定位套7,每个定位套7上安装两个驱动齿轮6;所述的动力装置包括一电动机9,电动机输出连接一减速器10,减速器的输出连接一传动轴11的一端,传动轴11的另一端依次连接所有驱动齿轮;一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈;所述的齿圈包括安装在上窗户上的上齿圈5以及安装在下窗户上的下齿圈2;控制部分中的微处理器Ⅱ通过控制元件控制执行部分中电动机的启或闭。将电动机9和减速机10安装在一承重杆12上;电动机上连接有编码器。
电动机通过减速机减速、驱动轴控制驱动齿轮,驱动齿轮驱动齿圈,通过上、下齿圈的移动进行开关上窗户或开关下窗户,通过编码器检测交流电机转动行程,控制开窗大小。
植物生态感知系统和气象环境感知系统通过无线传输模块将采集到的数据传输至上位机;上位机通过无线传输模控制设备控制系统的启或闭。上位机连接的无线传输模块首先建立组网,植物生态感知系统、气象环境感知系统和设备控制系统的无线传输模块以及无线路由模块进入上位机连接的无线传输模块组建的网络中。植物生态感知系统和气象环境感知系统中无线传输模块收到上位机查询指令后,将植物生态感知监控或气象环境感知系统中传感器数据发出,上位机通过无线传输模块将数据接收后显示在计算机显示界面上,并将数据存入数据库,无线传输模采用nRFID或无线传感网或WIFI模块或GPRS模块或CDMA20001X或WCDMA或TD-SCDMA或TD-LTE、FDD-LTE或5G。
上位机通过对获取的信息共享、交换,实现对温室大棚的施肥、灌溉、收获等的决策管理和指导。实现对温室大棚中作物的长势预测和病虫害监测与预警功能。
本装置采用模糊聚集的混合神经网络,通过自适应映射(Self-OrganizedFutureMapping)神经网络,将人工神经元按自适应映射方式联合组成网络,用来模拟人脑神经元活动的过程,实现对信息的加工、处理,通过训练神经网络的全系数间接调整PID参数。
根据实时传感器采集信息与经典生长模型(系统预设的阀值)比较分析,利用自适应映射(Self-OrganizedFutureMapping)神经网络训练的全系数简介调整的PID参数对设备控制系统中设备进行智能控制,达到温室内部环境、植物生长特征可知、可控。通过调节设施农业内气象环境,确保温室大棚内植物生长在理想状态下。
Claims (4)
1.一种智能大棚农业生长监控装置,其特征在于:包括植物生态感知系统、气象环境感知系统以及设备控制系统;植物生态感知系统和气象环境感知系统将其各自采集到的数据传输至上位机;上位机控制设备控制系统的启或闭;
所述的植物生态感知系统包括植物茎流计、树木径向生长监测仪、叶绿素含量测定传感器、叶片厚度传感器、果实膨大传感器;
所述的气象环境感知系统包括:空气温度、湿度传感器、土壤温度、湿度传感器、二氧化碳传感器、棚内光照传感器、棚外光照传感器、棚外雨量传感器、棚外风向、风速传感器;
所述的设备控制系统包括开窗装置、遮阳篷控制装置、风机控制装置、雨帘控制装置、补光灯控制装置、灌溉阀控制装置、二氧化碳发生器控制装置、加热水泵控制装置、降温水泵控制装置;
所述的开窗装置多个支撑杆、安装在每个窗户上的齿圈以及一动力装置,每个支撑杆的顶端安装一定位套,每个定位套上安装两个驱动齿轮;所述的动力装置包括一电动机,电动机输出连接一减速器,减速器的输出连接一传动轴的一端,传动轴的另一端依次连接所有驱动齿轮;一个驱动齿轮对应啮合一个齿圈;所述的窗户包括沿着大棚的棚架弧面上部纵向设置的多个上窗户,每个上窗户下部的棚架上对应设置一下窗户,上窗户和下窗户的一侧通过轴安装在大棚的棚架上,上窗户和下窗户沿着轴转动。
2.根据权利要求1或2所述的智能大棚农业生长监控装置,其特征在于:所述的电动机上连接有编码器。
3.根据权利要求1或2所述的智能大棚农业生长监控装置,其特征在于:所述的植物生态感知系统和气象环境感知系统通过无线传输模块将采集到的数据传输至上位机;上位机通过无线传输模控制设备控制系统的启或闭。
4.根据权利要求3所述的智能大棚农业生长监控装置,其特征在于:所述的无线传输模采用nRFID或无线传感网或WIFI模块或GPRS模块或CDMA20001X或WCDMA或TD-SCDMA或TD-LTE、FDD-LTE或5G。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510551735.8A CN105159116A (zh) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | 智能大棚农业生长监控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510551735.8A CN105159116A (zh) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | 智能大棚农业生长监控装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105159116A true CN105159116A (zh) | 2015-12-16 |
Family
ID=54800003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510551735.8A Pending CN105159116A (zh) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | 智能大棚农业生长监控装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105159116A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105939394A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-14 | 合肥若涵信智能工程有限公司 | 农业物联网系统 |
CN106959648A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-07-18 | 山东省烟台市农业科学研究院 | 温棚卷帘控制系统 |
CN107341735A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 内蒙古和讯气象科技有限责任公司 | 一种农业生态信息监测方法和系统 |
CN107884522A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-06 | 黑龙江省农业科学院佳木斯分院 | 一种根菜类地下部测定系统及其使用方法 |
CN109673480A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 福州阿里他巴信息科技有限公司 | 一种智能水肥一体化喷灌系统及控制方法 |
CN109769533A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-21 | 福州阿里他巴信息科技有限公司 | 一种水肥气一体化喷灌系统 |
CN109856973A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-07 | 山东省农业机械科学研究院 | 一种基于模糊神经网络的温室环境控制方法及系统 |
CN110378899A (zh) * | 2019-07-27 | 2019-10-25 | 榆林学院 | 一种小杂粮种植监测系统 |
CN112565310A (zh) * | 2019-09-09 | 2021-03-26 | 云南天质弘耕科技有限公司 | 一种基于人工神经网络的智能植保系统 |
CN113141933A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-23 | 甘肃省治沙研究所 | 一种日光温室种植滴灌实时控制系统 |
CN113984116A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 中建二局第一建筑工程有限公司 | 一种智能环控方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005160423A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | National Agriculture & Bio-Oriented Research Organization | 農作業支援プログラム、農用車両用作業ナビゲーター及び農作業支援方法 |
CN202602714U (zh) * | 2012-05-28 | 2012-12-12 | 广东顺德宸熙物联科技有限公司 | 一种基于物联网和云计算技术的智能温室监控系统 |
CN103105829A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 无锡南理工科技发展有限公司 | 面向安全传感网的智能农业基地监控系统 |
CN103299861A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-18 | 安徽朗坤物联网有限公司 | 一种温室大棚 |
CN103713588A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-04-09 | 南京信息职业技术学院 | 基于现场总线和3g网络的温室群体环境远程监控系统 |
CN104808635A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-07-29 | 成都腾悦科技有限公司 | 一种温室大棚监控系统 |
-
2015
- 2015-09-01 CN CN201510551735.8A patent/CN105159116A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005160423A (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | National Agriculture & Bio-Oriented Research Organization | 農作業支援プログラム、農用車両用作業ナビゲーター及び農作業支援方法 |
CN103105829A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 无锡南理工科技发展有限公司 | 面向安全传感网的智能农业基地监控系统 |
CN202602714U (zh) * | 2012-05-28 | 2012-12-12 | 广东顺德宸熙物联科技有限公司 | 一种基于物联网和云计算技术的智能温室监控系统 |
CN103299861A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-18 | 安徽朗坤物联网有限公司 | 一种温室大棚 |
CN103713588A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-04-09 | 南京信息职业技术学院 | 基于现场总线和3g网络的温室群体环境远程监控系统 |
CN104808635A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-07-29 | 成都腾悦科技有限公司 | 一种温室大棚监控系统 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105939394A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-14 | 合肥若涵信智能工程有限公司 | 农业物联网系统 |
CN106959648A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-07-18 | 山东省烟台市农业科学研究院 | 温棚卷帘控制系统 |
CN107341735A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-11-10 | 内蒙古和讯气象科技有限责任公司 | 一种农业生态信息监测方法和系统 |
CN107884522A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-06 | 黑龙江省农业科学院佳木斯分院 | 一种根菜类地下部测定系统及其使用方法 |
CN109673480A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 福州阿里他巴信息科技有限公司 | 一种智能水肥一体化喷灌系统及控制方法 |
CN109856973A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-07 | 山东省农业机械科学研究院 | 一种基于模糊神经网络的温室环境控制方法及系统 |
CN109769533A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-21 | 福州阿里他巴信息科技有限公司 | 一种水肥气一体化喷灌系统 |
CN110378899A (zh) * | 2019-07-27 | 2019-10-25 | 榆林学院 | 一种小杂粮种植监测系统 |
CN112565310A (zh) * | 2019-09-09 | 2021-03-26 | 云南天质弘耕科技有限公司 | 一种基于人工神经网络的智能植保系统 |
CN113141933A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-23 | 甘肃省治沙研究所 | 一种日光温室种植滴灌实时控制系统 |
CN113984116A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 中建二局第一建筑工程有限公司 | 一种智能环控方法、装置、电子设备及存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105137940B (zh) | 物联网大棚农业生长监控系统 | |
CN105159116A (zh) | 智能大棚农业生长监控装置 | |
CN105093992A (zh) | 智能高效设施农业生长监控系统 | |
CN205594695U (zh) | 一种基于物联网的农业智能应用系统 | |
CN110187688A (zh) | 设施农业智能水肥一体化控制系统及控制方法 | |
CN106406178A (zh) | 一种温室作物生长信息实时对等监测装置及监测方法 | |
CN205389816U (zh) | 一种基于物联网的太阳能远程精准灌溉系统 | |
CN202661102U (zh) | 一种内置无线通信模块的室内外环境监测设备 | |
CN104267699A (zh) | 一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置及其工作方法 | |
CN108901474B (zh) | 一种基于智能种植大棚的控制方法 | |
CN106444925A (zh) | 一种基于物联网技术的畜禽舍环境监控系统及其工作方法 | |
CN205388723U (zh) | 一种温室大棚环境智能检测与调节控制系统 | |
CN205375251U (zh) | 一种基于智能化的温室大棚控制系统 | |
KR20160072519A (ko) | 유선드론을 적용한 작물개체 3차원 모니터링 시스템 | |
CN204065824U (zh) | 一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置 | |
CN102538868A (zh) | 用于农作物性状采集的自行式机器人 | |
CN205405307U (zh) | 一种智能农业大棚系统 | |
CN205284410U (zh) | 一种智能终端控制的大棚温室系统 | |
CN102854854A (zh) | 一种基于物联网设施蔬菜农田环境监测与标准化生产系统 | |
CN202711019U (zh) | 一种葡萄温室大棚智能控制系统 | |
CN112465109A (zh) | 一种基于云边协同的农业大棚控制装置 | |
CN106920174A (zh) | 一种温室加温控制系统及方法 | |
CN106034829A (zh) | 一种智能型大棚 | |
CN106779414A (zh) | 设施农业远程监控与智能决策系统 | |
CN107728473A (zh) | 一种温室环境多参数协同控制系统及调控方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151216 |