CN106094645A - 基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚 - Google Patents

基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，包括防护棚主体、智能控制柜和远程控制终端，防护棚主体包括自动伸缩构架、伸缩控制装置、防护布和防护布自动铺设装置，伸缩控制装置设置在自动伸缩构架的底部，防护布和防护布自动铺设装置设置在自动伸缩构架上，伸缩控制装置和防护布自动铺设装置均与智能控制柜通过控制电缆相连接，智能控制柜内设有供电电源和控制主板，控制主板上设有主控芯片、天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块，控制主板通过无线通信终端连接远程控制终端。本防护棚提高了农业现代化生产效率和精准度，降低了人力、财力及时间等成本。

Description

基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚
技术领域
本发明涉及一种农田防护棚，具体地说是一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚。
背景技术
随着世界现代信息与技术的不断发展，互联网技术、物联网技术也日新月异地影响到我们方方面面。尤其是在农业发展方面，现代化技术的应用需求日显急迫，一方面国内人口中老年化严重，外流务工人员越来越多，从事农业人员越来越少，劳动力越来越紧缺；另一方面传统的农业生产技术比较落后，效率低，并且受自然因素影响较大。通过物联网与互联网技术将农业生产现代化，是国内外农业发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，该防护棚整体结构设计巧妙，操作方便，可最大限度地防护不同季节下不同天气对农作物生长与收成的影响，大大提高了农业现代化生产效率和精准度，并且大大降低了人力、财力及时间等成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，包括防护棚主体、智能控制柜和远程控制终端，所述防护棚主体包括自动伸缩构架、伸缩控制装置、防护布和防护布自动铺设装置，所述伸缩控制装置设置在自动伸缩构架的底部，所述防护布和防护布自动铺设装置设置在自动伸缩构架上，所述伸缩控制装置和防护布自动铺设装置均与智能控制柜通过控制电缆相连接，所述智能控制柜内设有供电电源和控制主板，所述控制主板上设有主控芯片、天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块，所述天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块均与主控芯片相连，所述控制主板通过无线通信终端连接远程控制终端。
作为本发明的一种改进， 所述的智能自动多功能防护棚还包括设置在防护棚主体上的自动喷药装置、自动浇灌装置、视频监控装置和防盗装置，所述自动喷药装置、自动浇灌装置、视频监控装置和防盗装置均与智能控制柜通过控制电缆相连接。
作为本发明的一种改进， 所述自动伸缩构架包括两个主伸缩构架和四个侧面副伸缩构架，所述主伸缩构架的形状为弧形，所述侧面副伸缩构架设置在两个主伸缩构架所构成的矩形框体的四个侧面并与主伸缩构架相连接，所述防护布设置在四个侧面副伸缩构架上，所述伸缩控制装置设置在两个主伸缩构架的两端底部。
作为本发明的一种改进， 所述主伸缩构架采用多节不锈钢管或镀锌钢管套接制成，所述主伸缩构架管道上设有若干根相互连通的喷淋管道，所有喷淋管道是每间隔200mm~1000mm均匀布设在主伸缩构架管道上，位于主伸缩构架两端的喷淋管道上连接有高压压力泵，所述高压压力泵的注液口通过三通管分别连接自动浇灌装置和自动喷药装置。
作为本发明的一种改进， 所述主伸缩构架的高度为600mm~1200mm，两个主伸缩构架的长度以及两个主伸缩构架之间的间隔距离（即多功能防护棚的宽度）可根据农田区域的长和宽尺寸进行调整。
作为本发明的一种改进， 所述防护布采用帆布或聚丙烯编织布制成，所述防护布的面积大小大于500mm~1200mm*农田区域的总长度L。
作为本发明的一种改进，所述伸缩控制装置采用液压升降机构，位于四个侧面副伸缩构架上的防护布的一端固定设置在四个侧面副伸缩构架的底部，另一端活动设置在四个侧面副伸缩构架上，所述防护布自动铺设装置包括伺服电机、放线机构和绳索，所述绳索套设在防护布的两侧，所述绳索的两端与放线机构相连接，所述伺服电机用于驱动放线机构转动进行放收线操作，所述液压升降机构和伺服电机均通过控制电缆连接智能控制柜，通过智能控制柜控制液压升降机构的升降操作来实现主伸缩构架和侧面副伸缩构架的自动伸缩操作，以及通过智能控制柜控制伺服电机的正反转操作来实现防护布自动铺设装置对防护布的自动铺收操作。
作为本发明的一种改进， 所述控制主板上还设有监控报警模块和GPS定位模块，所述监控报警模块和GPS定位模块均与主控芯片相连。
作为本发明的一种改进， 所述信息处理与控制模块上设有自动伸缩控制单元、防护布铺放控制单元、农药配制喷射控制单元以及浇灌控制单元。
作为本发明的一种改进，所述自动喷药装置包括药品计量罐、药品配制搅拌罐和药品存储罐，所述药品计量罐、药品配制搅拌罐和药品存储罐通过管道依次相连通，管道上设有电动控制阀门，所述电动控制阀门与智能控制柜相连。
相对于现有技术，本发明所提出的智能自动多功能防护棚的整体结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，可便于快速实现农业生产现代化，通过智能控制柜内的天气预报信息接收与发送模块与天气预报联接，并通过无线通信终端实现与远程控制终端（以手机或掌上电脑为载体的移动终端或以PC机为载体的平台终端）的实时信息交互，可根据天气预报的信息（风、雨及雪等）智能自动控制防护棚，进行保护农作物免受大风、长期降雨雪等自然因素破坏，并通过配置的实现喷淋管道、自动浇灌装置和自动喷药装置实现自动喷洒农药和自动浇灌的功能，一次性投入大大提高了农业现代化生产效率、农作物产量及农作物监管精准度，有效降低了农业生产的劳动力（人力）、物料（财力）及管理时间等成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中主伸缩构架和伸缩控制装置的布局示意图。
图3为本发明的智能控制原理框图。
图中：1-自动伸缩构架，2-智能控制柜，3-主伸缩构架，4-副伸缩构架，5-防护布，6-伸缩控制装置，7-防护布自动铺设装置，8-喷淋管道，9-自动喷药装置，10-自动浇灌装置，11-视频监控装置和防盗装置，12-农田区域。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1-3所示，一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，包括防护棚主体、智能控制柜2和远程控制终端，所述智能控制柜2设置在防护棚主体的一侧，智能控制柜2通过无线通信终端与远程控制终端进行通信相连。所述防护棚主体包括自动伸缩构架1、伸缩控制装置6、防护布5和防护布自动铺设装置7，所述伸缩控制装置6设置在自动伸缩构架1的底部，所述防护布5和防护布自动铺设装置7设置在自动伸缩构架1上，所述伸缩控制装置6和防护布自动铺设装置7均与智能控制柜2通过控制电缆相连接。所述智能控制柜2内设有供电电源和控制主板，所述供电电源可以单独使用交流市电，也可以采用交流市电与太阳能电池板一起使用，当采用太阳能电池板时，可有效节能且便于布线。所述控制主板通过无线通信终端连接远程控制终端，所述无线通信终端采用移动通信网络，所述远程控制终端可以是以手机或掌上电脑为载体的移动终端和/或以PC机为载体的平台终端。所述控制主板上设有主控芯片、天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块，所述天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块均与主控芯片相连。其中，主控芯片采用STM32系列ARM单片机实现，天气预报信息接收与发送模块中设置有实时天气预报软件（如百度天气、墨迹天气等），并通过现有技术中的数据抓取与识别技术将风、雨、雪等天气信息进行分等级识别，并将识别结果传送给智能控制柜2中，用于对防护棚进行自动伸缩铺设防护布5操作控制。另外，在防护棚主体上还设有自动喷药装置9、自动浇灌装置10、视频监控装置和防盗装置11，所述自动喷药装置9、自动浇灌装置10、视频监控装置和防盗装置11均与智能控制柜2通过控制电缆相连接。
其中，所述自动伸缩构架1包括两个主伸缩构架3和四个侧面副伸缩构架4，所述主伸缩构架3的形状为弧形，其弧形高度为30mm~600mm，形状类似于弧形屋顶，将主伸缩构架3设置有适当的弧度可确保防护棚伸展后的牢固性，从而用于支撑整个防护棚，所述侧面副伸缩构架4设置在两个主伸缩构架3所构成的矩形框体的四个侧面并与主伸缩构架3相连接，用于防止侧面进风进雨。所述防护布5设置在四个侧面副伸缩构架4上，所述伸缩控制装置6设置在两个主伸缩构架3的两端底部。所述主伸缩构架3和副伸缩构架4均采用多节不锈钢管或镀锌钢管套接制成，所述主伸缩构架3管道上设有若干根相互连通的喷淋管道8，所有喷淋管道8是每间隔50mm~900mm均匀布设在主伸缩构架3管道上，位于主伸缩构架3两端的喷淋管道8上连接有高压压力泵，所述高压压力泵的注液口通过三通管分别连接自动浇灌装置10和自动喷药装置9，所述自动浇灌装置10和自动喷药装置9一次性浇灌面积和药水喷射面积可达20m～100m*喷淋管道8长度L。
由于防护棚主要是靠主伸缩构架3进行支撑，因此防护棚的长、宽、高尺寸主要是由两个主伸缩构架3进行决定。所述主伸缩构架3的高度为600mm~1200mm，两个主伸缩构架3的长度以及两个主伸缩构架3之间的间隔距离（即多功能防护棚的宽度）可根据农田区域12（现有大部分农田基本呈矩形形状）的长和宽尺寸进行调整。
所述防护布5采用帆布或聚丙烯编织布制成，所述防护布5的面积大小大于500mm~1200mm*农田区域的总长度L，用于配合自动伸缩构架1对所覆盖的农田区域12中的农作物进行防风防雨雪保护，从而可最大限度地防护不同季节下不同天气对农作物生长与收成的影响。尤其是夏天多地区正值小麦、水稻收成时期，而该季节时常有连续降雨或有台风，铺设防护布5可避免了大面积农作物被风吹倒、雨水浸泡发芽变坏等损失。
所述伸缩控制装置6采用液压升降机构，所述防护布5的一端（底部）固定设置在四个侧面副伸缩构架4的底部，另一端（顶部）活动设置在四个侧面副伸缩构架4上，所述防护布自动铺设装置7包括伺服电机、放线机构和绳索，所述绳索套设在防护布5的两侧，所述绳索的两端与放线机构相连接，所述伺服电机用于驱动放线机构转动进行放收线操作，所述液压升降机构和伺服电机均通过控制电缆连接智能控制柜2，通过智能控制柜2控制液压升降机构的升降操作来实现主伸缩构架3和侧面副伸缩构架4的自动伸缩操作，以及通过智能控制柜2控制伺服电机的正反转操作来实现防护布自动铺设装置7对防护布5的自动铺收操作。
所述自动喷药装置9包括药料计量罐、药料配制搅拌罐和药料存储罐，所述药料计量罐、药料配制搅拌罐和药料存储罐通过管道依次相连通，管道上设有电动控制阀门，所述电动控制阀门与智能控制柜2相连。
所述信息处理与控制模块上设有自动伸缩控制单元、防护布铺放控制单元、农药配制喷射控制单元以及浇灌控制单元。所述天气预报信息接收与发送模块与天气预报系统相连，实现根据天气预报进行智能自动防风防雨雪控制，当接收到大风天气预报可自动根据预先在信息处理与控制模块上设定的天气风险阈值，先对伸缩控制装置6控制进行自动展开自动伸缩构架1的操作，然后对防护布自动铺设装置7控制在自动伸缩构架1上进行防护布5的铺设操作。并且所述天气预报信息接收与发送模块自动接收天气预报误差小于30分钟，自动伸缩构架1以及防护布5的动作时间可根据农田区域的总长度L进行确定，一般将动作速度设定在约50m～100m/分钟。无线通讯模块将防护棚的自动操作运行后的相关状态及情况以指令数据的形式自动发送到远程控制终端，以便实时通知用户。
所述控制主板上还设有监控报警模块和GPS定位模块，所述监控报警模块和GPS定位模块均与主控芯片相连。所述监控报警模块和GPS定位模块与视频监控装置和防盗装置配合用于监控防护棚的执行情况及安全防盗监控，用户在远程控制终端通过视频监控装置监控执行情况，实时监控自动伸缩构架伸缩、防护布铺放、喷药操作及浇灌操作等是否到位，并为是否需要手动在远程控制终端进行调节或到农田区域现场进行调节操作提供依据。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于：包括防护棚主体、智能控制柜和远程控制终端，所述防护棚主体包括自动伸缩构架、伸缩控制装置、防护布和防护布自动铺设装置，所述伸缩控制装置设置在自动伸缩构架的底部，所述防护布和防护布自动铺设装置设置在自动伸缩构架上，所述伸缩控制装置和防护布自动铺设装置均与智能控制柜通过控制电缆相连接，所述智能控制柜内设有供电电源和控制主板，所述控制主板上设有主控芯片、天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块，所述天气预报信息接收与发送模块、无线通讯模块和信息处理与控制模块均与主控芯片相连，所述控制主板通过无线通信终端连接远程控制终端。
2.如权利要求1所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述的智能自动多功能防护棚还包括设置在防护棚主体上的自动喷药装置、自动浇灌装置、视频监控装置和防盗装置，所述自动喷药装置、自动浇灌装置、视频监控装置和防盗装置均与智能控制柜通过控制电缆相连接。
3.如权利要求2所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述自动伸缩构架包括两个主伸缩构架和四个侧面副伸缩构架，所述主伸缩构架的形状为弧形，所述侧面副伸缩构架设置在两个主伸缩构架所构成的矩形框体的四个侧面并与主伸缩构架相连接，所述防护布设置在四个侧面副伸缩构架上，所述伸缩控制装置设置在两个主伸缩构架的两端底部。
4.如权利要求3所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述主伸缩构架采用多节不锈钢管或镀锌钢管套接制成，所述主伸缩构架管道上设有若干根相互连通的喷淋管道，所有喷淋管道是每间隔200mm~1000mm均匀布设在主伸缩构架管道上，位于主伸缩构架两端的喷淋管道上连接有高压压力泵，所述高压压力泵的注液口通过三通管分别连接自动浇灌装置和自动喷药装置。
5.如权利要求4所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述主伸缩构架的高度为600mm~1200mm，两个主伸缩构架的长度以及两个主伸缩构架之间的间隔距离可根据农田区域的长和宽尺寸进行调整。
6.如权利要求5所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述防护布采用帆布或聚丙烯编织布制成，所述防护布的面积大小大于500mm~1200mm*农田区域的总长度L。
7.如权利要求6所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述伸缩控制装置采用液压升降机构，位于四个侧面副伸缩构架上的防护布的一端固定设置在四个侧面副伸缩构架的底部，另一端活动设置在四个侧面副伸缩构架上，所述防护布自动铺设装置包括伺服电机、放线机构和绳索，所述绳索套设在防护布的两侧，所述绳索的两端与放线机构相连接，所述伺服电机用于驱动放线机构转动进行放收线操作，所述液压升降机构和伺服电机均通过控制电缆连接智能控制柜，通过智能控制柜控制液压升降机构的升降操作来实现主伸缩构架和侧面副伸缩构架的自动伸缩操作，以及通过智能控制柜控制伺服电机的正反转操作来实现防护布自动铺设装置对防护布的自动铺收操作。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述控制主板上还设有监控报警模块和GPS定位模块，所述监控报警模块和GPS定位模块均与主控芯片相连。
9.如权利要求8所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述自动喷药装置包括药品计量罐、药品配制搅拌罐和药品存储罐，所述药品计量罐、药品配制搅拌罐和药品存储罐通过管道依次相连通，管道上设有电动控制阀门，所述电动控制阀门与智能控制柜相连。
10.如权利要求9所述的基于物联网技术的农田智能自动多功能防护棚，其特征在于，所述信息处理与控制模块上设有自动伸缩控制单元、防护布铺放控制单元、农药配制喷射控制单元以及浇灌控制单元。
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