CN106647886A - 一种基于网络的智能农业调控系统 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
- G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Abstract
本发明提供一种基于网络的智能农业调控系统，涉及农业技术领域，包括数据库后台管理系统、无线传输系统、环境调控系统，环境调控系统包括环境数据采集系统和环境调节系统；主控制器连接无线通信模块、环境数据采集模块和设备控制器，无线通信模块通过无线路由器连接数据库后台管理系统，设备控制器分别连接通风机模块、浇灌机模块和二氧化碳生成器模块；环境数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、酸碱度传感器、二氧化碳传感器；数据库后台管理系统包括用户管理系统、数据库和报警系统，本发明能够将温室大棚环境采集数据发送至远程数据库后台管理系统，并实时接收后台管理系统的指令实现远程操作，提高工作效率和温室大棚管理效率。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种基于网络的智能农业调控系统。
背景技术
[0002] 我国目前仍是一个农业大国，而农业生产由于受到季节性的约束，传统的人力种植管理模式已经不能满足市场对菜品的供应需求，在大规模温室大棚种植管理下，传统的人力管理方式不足更为显著。
[0003] 温室大棚种植是一种可以改变季节对农作物种植的约束，为农作物的生长提供适宜的生长环境。温室大棚种植控制系统是近年来发展起来的一种智能化管理，通过结合无线传感技术、无线网络技术和自动化控制等技术，实现对温室大棚中农作物生长环境的检测和控制，提高农作物的管理和种植效率。
[0004] 我国对温室大棚控制系统的研究起步比较晚，而且多数集中在对温室大棚内环境的二氧化碳、温湿度变化的研究，对温室大棚的智能调控系统研究还有待进一步发展。在现有温室大棚智能检测和调节系统中，存在一下不足:
[0005] (I)现有的温室大棚智能检测和调节系统中数据的无线传输多采用组网方式进行通信，没能采用模块化的结构设计，系统结构复杂。
[0006] (2)现有的温室大棚智能检测和调节系统单独对大棚环境进行温湿度、二氧化碳等环境数据的采集，很少采用数据采集传感器与控制单元的组合，没能达到可智能自动改变大棚环境，减少人力，提高生产率的效果。
[0007] (3)现有的温室大棚智能检测和调节系统很少采用数据库管理系统，没能实现科学智能化的调控温室大棚的环境，控制效果较差。
发明内容
[0008] 解决的技术问题
[0009] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于网络的智能农业调控系统，能够通过WiFi无线网络的通信方式，将温室大棚环境采集数据发送至远程数据库后台管理系统，并实时接收来自后台管理系统的指令实现远程自动调温湿度等操作，自动调节温室大棚内的环境条件，提高工作效率和温室大棚管理效率。
[0010] 技术方案
[0011] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0012] —种基于网络的智能农业调控系统，包括数据库后台管理系统、无线传输系统、环境调控系统，所述环境调控系统包括环境数据采集系统和环境调节系统;所述环境数据采集系统包括主控制器、无线通信模块和环境数据采集模块;所述环境调节系统包括所述主控制器、所述无线通信模块和设备控制器;所述无线传输系统包括无线路由器和所述无线通信模块;所述主控制器连接所述无线通信模块、所述环境数据采集模块和设备控制器，所述无线通信模块通过所述无线路由器连接所述数据库后台管理系统，所述设备控制器分别连接通风机模块、浇灌机模块和二氧化碳生成器模块;所述环境数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、酸碱度传感器、二氧化碳传感器;所述数据库后台管理系统包括用户管理系统、数据库和报警系统。
[0013] 更进一步地，所述主控制器内设置A/D模数转换器单元，所述主控制器外设置运算放大器单元，所述运算放大器单元通过所述A/D模数转换器单元连接所述主控制器。
[0014] 更进一步地，所述运算放大器单元连接所述温度传感器、所述湿度传感器、所述酸碱度传感器。
[0015] 更进一步地，所述运算放大器单元包括LMV358放大器、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容Cl、第二电容C2，所述第一电阻Rl为可调电阻。
[0016] 更进一步地，所述LMV358放大器上的第一正极端与所述第一电容Cl的一端相连，所述第一电容Cl的另一端接地;所述第三电阻R3的一端接地、另一端与所述第二电阻R2的一端串联，所述LMV358放大器上的第一负极端连接到所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间；所述第二电阻R2另一端与所述第一电阻Rl—端相连;所述第一电阻Rl另一端与所述第四电阻R4的一端串联;所述LVM358放大器的第一输出端连接到所述第一电阻Rl和所述第四电阻R4之间；所述第二电容C2—端接地、另一端连接所述LMV358放大器的电源正极端;所述第三电容C3—端接地、另一端连接第四电阻R4另一端并与信号输出端相连。
[0017] 更进一步地，所述无线通信模块为ESP8266WiFi无线通信模块。
[0018] 更进一步地，所述无线通信模块包括ESP8266芯片、电阻R1、电阻R2，所述无线通信模块与所述主控制器通过串口接口进行数据的交互。
[0019] 更进一步地，所述电阻Rl的一端与ESP8266芯片的CH_PD端相连、另一端连接正极；所述电阻R2—端连接ESP8266的I/O 口 GP1015、另一端接地。
[0020] 更进一步地，所述用户管理系统可设置用户管理权限，可更改温室大棚最佳环境参数且可控制温室大棚设备工作状态;所述数据库包括实时数据库和历史数据库;所述报警系统包括响铃和指示灯，用于温室大棚内环境不是最佳条件时提醒用户。
[0021] 有益效果
[0022] 本发明提供了一种基于网络的智能农业调控系统，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果:
[0023] 基于网络的智能农业调控系统通信方式简单，系统结构简单，系统通过模块化设计、可以自由添加自定义的环境采集模块和设备控制模块.系统通过WiFi无线网络的通信方式，将温室大棚环境采集数据发送至远程数据库后台管理系统，通过数据分析，可智能化控制温室大棚内环境，达到农作物生长的环境最佳状态，提高农作物的生产效率和减少人力工作，产生更好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1为本发明的系统结构不意图；
[0026]图2为本发明的LMV358运算放大器单元的电路图；
[0027]图3为本发明的ESP8266WiFi无线通信模块的电路图；
[0028]图4为本发明的系统工作流程图不意图；
[0029]图中的标号分别代表:100-主控制器;200-环境数据采集模块;201-温度传感器；202-湿度传感器;203-酸碱度传感器;204-二氧化碳传感器;300-设备控制器;301 -通风机模块；302-浇灌机模块；303-二氧化碳生成器模块;400-无线通信模块；500-无线路由器；600-数据库后台管理系统。
具体实施方式
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 实施例:
[0032] 本实施例的一种基于网络的智能农业调控系统，包括数据库后台管理系统600、无线传输系统、环境调控系统，环境调控系统包括环境数据采集系统和环境调节系统;环境数据采集系统包括主控制器100、无线通信模块400和环境数据采集模块200;环境调节系统包括主控制器100、无线通信模块400和设备控制器300;无线传输系统包括无线路由器500和无线通信模块400;主控制器100连接无线通信模块400、环境数据采集模块200和设备控制器300，无线通信模块400通过无线路由器500连接数据库后台管理系统600，设备控制器300分别连接通风机模块301、浇灌机模块302和二氧化碳生成器模块303 ；环境数据采集模块200包括温度传感器201、湿度传感器202、酸碱度传感器203、二氧化碳传感器204;数据库后台管理系统600包括用户管理系统、数据库和报警系统;主控制器100内设置A/D模数转换器单元，主控制器100外设置运算放大器单元，运算放大器单元通过A/D模数转换器单元连接主控制器100;运算放大器单元连接温度传感器201、湿度传感器202、酸碱度传感器203;运算放大器单元包括LMV358放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容Cl、第二电容C2，第一电阻Rl为可调电阻;LMV358放大器上的第一正极端与第一电容Cl的一端相连，第一电容Cl的另一端接地;第三电阻R3的一端接地、另一端与第二电阻R2的一端串联，LMV358放大器上的第一负极端连接到第二电阻R2和第三电阻R3之间；第二电阻R2另一端与第一电阻Rl—端相连;第一电阻Rl另一端与第四电阻R4的一端串联;LVM358放大器的第一输出端连接到第一电阻Rl和第四电阻R4之间；第二电容C2—端接地、另一端连接LMV358放大器的电源正极端;第三电容C3—端接地、另一端连接第四电阻R4另一端并与信号输出端相连；无线通信模块400为ESP8266WiFi无线通信模块；无线通信模块400包括ESP8266芯片、电阻Rl、电阻R2，无线通信模块400与主控制器100通过串口接口进行数据的交互；电阻Rl的一端与ESP8266芯片的CH_PD端相连、另一端连接正极；电阻R2—端连接ESP8266的I/O口GP1015、另一端接地;用户管理系统可设置用户管理权限，可更改温室大棚最佳环境参数且可控制温室大棚设备工作状态;数据库包括实时数据库和历史数据库;报警系统包括响铃和指示灯，用于温室大棚内环境不是最佳条件时提醒用户。
[0033]结合图1〜3，具体而言，环境数据采集模块200连接了测量温室大棚内环境温度的温度传感器201、测量土壤湿度的湿度传感器202、测量土壤酸碱度的酸碱度传感器203、测量温室大棚内中二氧化碳浓度的二氧化碳传感器204。设备控制器300连接了通风机模块301、浇灌机模块302、二氧化碳生成器模块303。
[0034] 主控制器100与无线通信模块400连接，无线通信模块400通过连接无线路由器500，实现主控器模块100与数据库后台管理系统600之间的数据交互。无线通信模块400用于传输主控制器100要往数据库后台管理系统600发送的数据，并负责接收来自数据库后台管理系统600中的数据信息。主控制器100用于分析处理环境数据采集模块200采集到的土壤温湿度数据和温室大棚内环境的二氧化碳浓度，并控制设备控制器300，以控制设备的工作状态，达到温室大棚内环境的最佳效果。
[0035]具体而言，无线通信模块400设计了接收和发送数据的天线，并且该天线连接了该模块的读写单元，读写单元包括适合的逻辑、电路和接口。主控制器100包括适合的逻辑、电路和接口，用于和外围模块进行想连接并进行数据的交互。
[0036] 所述数据库后台管理系统600可应用在手机端或者PC端。数据库后台管理系统600连接了实时数据库和历史数据库，设置了用户管理权限等，操作者可按照温室大棚农产品生长所需最佳环境进行环境参数的设置。用户可设置第一温度值和第二温度值，第一湿度值和第二湿度值，第一酸碱度值和第二酸碱度值，第一二氧化碳浓度值和第二二氧化碳浓度值。其中设置的第一值小于设置的第二值。
[0037] 数据库后台管理系统600实时接收来自环境数据采集模块200的温室大棚内环境数据，通过数据分析得出温度第一比较结果、湿度第一比较结果、酸碱度第一比较结果、二氧化碳第一比较结果，当第一比较结果小于第一值或者大于第二值时，数据库后台管理系统600及时通过无线通信模块400发送控制指令到主控制器100，从而控制温室大棚内设备的工作状态，改变温室大棚内环境状态。
[0038] 所述无线通信模块400可以是ZigBee通信模块、GSM无线通信模块、WiFi无线通信模块等。基于组网复杂度和价格的因素，此处优选为ESP8266WiFi无线通信模块，WiFi无线通信模块包括电控系统、驱动部件、数据收发系统和发射天线等，可与无线设备进行数据的无线交互，并将接收到的数据通过接口发送给主控制器100。
[0039]具体实施过程中，基于网络的智能农业调控系统是模块化方式进行设计的，可自由添加自定义的环境数据采集模块和设备控制模块。
[0040]图4所示了依据本发明实施的采用上述基于网络的智能农业调控系统设计的方法流程图，下面将按步骤对该方法进行阐述。
[0041] S100:环境数据采集模块200对温室大棚内环境数据进行实时采集。
[0042]具体而言，主控制器100控制环境数据采集模块200实时获取温度传感器201采集到的大棚内环境温度数据、湿度传感器202采集到土壤的湿度数据、酸碱度传感器203采集到土壤酸碱度数据、二氧化碳传感器204采集到温室大棚内二氧化碳浓度数据，并将获取到的实时数据通过无线通信模块400发送至数据库后台管理系统600。
[0043] S200:数据库后台管理系统600接收来主控制器100通过无线通信模块400发送来的温室大棚内环境的实时数据。
[0044]具体而言，数据库后台管理系统600通过数据分析，与预先设置的第一值和第二值比较得出第一比较结果。如果第一比较结果不在预先设置的范围内，通过响铃和提示灯工作状态提示用户，并自动发送指令到主控制器100控制设备的工作状态。
[0045] S300:判断温室大棚内的环境温度和土壤湿度是否在预先设置的值内，如果是则返回S100，如果否，则S500。
[0046] S400:判断温室大棚内的环境二氧化碳浓度是否在预先设置的值内，如果是则返回S100，如果否，则S600。
[0047]具体而言，当温室大棚内环境二氧化碳浓度大于预先设置的值时，关闭二氧化碳生成器模块303;当温室大棚内土壤湿度小于预先设置的值时，开启二氧化碳生成器模块303。
[0048] S500:开启或者关闭通风机模块301、浇灌机模块302。
[0049]具体而言，当温室大棚内环境温度大于预先设置的值时，开启通风机模块301;当温室大棚内环境温度小于预先设置的值时，关闭通风机模块301。当温室大棚内土壤湿度大于预先设置的值时，关闭浇灌机模块302;当温室大棚内土壤湿度小于预先设置的值时，开启浇灌机302。
[0050] S600:开启或者关闭二氧化碳生成器模块303。
[0051]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0052]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，包括数据库后台管理系统(600)、无线传输系统、环境调控系统，所述环境调控系统包括环境数据采集系统和环境调节系统；所述环境数据采集系统包括主控制器(100)、无线通信模块(400)和环境数据采集模块(200);所述环境调节系统包括所述主控制器(100)、所述无线通信模块(400)和设备控制器(300);所述无线传输系统包括无线路由器(500)和所述无线通信模块(400);所述主控制器(100)连接所述无线通信模块(400)、所述环境数据采集模块(200)和设备控制器(300)，所述无线通信模块(400)通过所述无线路由器(500)连接所述数据库后台管理系统(600)，所述设备控制器(300)分别连接通风机模块(301)、浇灌机模块(302)和二氧化碳生成器模块(303);所述环境数据采集模块(200)包括温度传感器(201)、湿度传感器(202)、酸碱度传感器(203)、二氧化碳传感器(204);所述数据库后台管理系统(600)包括用户管理系统、数据库和报警系统。
2.根据权利要求1所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述主控制器(100)内设置A/D模数转换器单元，所述主控制器(100)外设置运算放大器单元，所述运算放大器单元通过所述A/D模数转换器单元连接所述主控制器(100)。
3.根据权利要求2所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述运算放大器单元连接所述温度传感器(201)、所述湿度传感器(202)、所述酸碱度传感器(203)。
4.根据权利要求2所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述运算放大器单元包括LMV358放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容Cl、第二电容C2，所述第一电阻Rl为可调电阻。
5.根据权利要求4所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述LMV358放大器上的第一正极端与所述第一电容Cl的一端相连，所述第一电容Cl的另一端接地;所述第三电阻R3的一端接地、另一端与所述第二电阻R2的一端串联，所述LMV358放大器上的第一负极端连接到所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间；所述第二电阻R2另一端与所述第一电阻Rl—端相连;所述第一电阻Rl另一端与所述第四电阻R4的一端串联;所述LVM358放大器的第一输出端连接到所述第一电阻Rl和所述第四电阻R4之间；所述第二电容C2—端接地、另一端连接所述LMV358放大器的电源正极端;所述第三电容C3—端接地、另一端连接第四电阻R4另一端并与信号输出端相连。
6.根据权利要求1所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述无线通信模块(400)为ESP8266WiFi无线通信模块。
7.根据权利要求6所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述无线通信模块(400)包括ESP8266芯片、电阻R1、电阻R2，所述无线通信模块(400)与所述主控制器(100)通过串口接口进行数据的交互。
8.根据权利要求7所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述电阻Rl的一端与ESP8266芯片的CH_PD端相连、另一端连接正极;所述电阻R2—端连接ESP8266的I/O 口GP1015、另一端接地。
9.根据权利要求1所述的基于网络的智能农业调控系统，其特征在于，所述用户管理系统可设置用户管理权限，可更改温室大棚最佳环境参数且可控制温室大棚设备工作状态；所述数据库包括实时数据库和历史数据库;所述报警系统包括响铃和指示灯，用于温室大棚内环境不是最佳条件时提醒用户。
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