CN106982716A - 3d物联网智能浇灌控制系统 - Google Patents

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冯雨轩
王圣玥
赵立杰
郭仁春
邢杰
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

本发明提供一种3D物联网智能浇灌控制系统，主要应用于果园养护。底层包括：核心控制器、2.4G无线模块、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、GPRS模块、继电器模块、水泵、水管、喷头。顶层包括：远程客户端PC端和手机APP。底层分区域检测果树周围的土壤信息，通过无线网络将信息统一发送至主核心控制系统，核心控制系统通过物联网将信息发送至顶层。顶层PC端接收信息，并与手机APP进行交互，手机APP建立三维虚拟场景，实现场景漫游、实时监视、信息显示功能。顶层与底层建立协议，通过查询果树养殖专业信息进行设定智能浇灌，同时也建立远程手动控制浇灌。

Description

3D物联网智能浇灌控制系统
技术领域
本发明属于智能化信息化现代农业领域，具体涉及一种3D物联网智能浇灌控制系统，主要应用于果园养护。
背景技术
现在已步入二十一世纪，高效农业已逐步进入我们的生活，在现在生活当中，果园种植难度大而且工作繁重，传统人工养护或现场采集数据手动调整现场设备的养护方式，工作效率低、果树养护不及时常常导致果树营养不良、甚至死亡。目前市场上已开发的产品多数仅仅是采集信息或者远程控制，可交互性差，安装过程复杂，使用时缺乏科学性，并且在信息传输距离有很大限制，因此迫切需要一种3D物联网智能浇灌控制系统。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种3D物联网智能浇灌控制系统，解决了现有技术中交互性差，安装过程复杂的问题。
本发明的技术方案如下：
3D物联网智能浇灌控制系统，包括设于果园内的核心控制器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、GPRS通信模块、控制供水管开关的电磁阀以及与供水管相连的喷头，土壤湿度传感器和空气温湿度传感器与核心控制器相连，土壤湿度传感器探头插入果树周围土壤中，土壤湿度传感器实时监测所在区域土壤湿度值，并将检测到湿度值输出；空气温湿度传感器置于空气中，空气温湿度传感器实时检测环境空气温度湿度值，并将温湿度值输出；核心控制器接收所述土壤湿度传感器、空气温湿度传感器输出的信息，核心控制器将信息通过GPRS通信模块发送到上位机，并依据所设预先程序或手动控制电池阀的开关；所述电磁阀一端通过水管连接水泵，另一端通过水管连接到喷头；核心控制器的单片机信号线与继电器接口相连，继电器触点和电磁阀连接。
所述核心控制器采用STM32F103系列单片机最小系统板将收集的土壤和环境空气信息的模拟数据转为二进制数据。
所述核心控制器采用主从无线传输模式，主机和从机分区域监控土壤湿度值，通过2.4G无线网络将信息汇总到主机。
所述土壤湿度传感器采用FC-28，空气温湿度传感器采用DHT11。
所述GPRS通信模块采用有人USR-GPRS-730，上位机与下位机应用GPRS模块建立自定义的通信协议来进行环境信息数据和控制指令的传输。
所述上位机，是基于虚拟现实技术的APP应用，在手机和PC端上使用，APP应用是采用3D Studio Max进行场景建模、渲染和加工，Unity 3D进行场景漫游、信息显示和远程控制。
所述APP应用，在三维虚拟场景下每个区域都有独立的显示土壤和空气环境信息界面，结合科学知识设定果树生长所需环境进行智能浇灌或点击喷头进行手动浇灌。
本发明具有以下优点：
果园内可分区域独立监控，所采集的数据通过2.4G无线网络传输，每块区域独立控制一个电池阀进行控制浇灌，方便在果园内安装和设备维护。
基于物联网技术实时获取果树生长环境信息，通过GPRS进行信息的相互传输和发送控制指令，可以选择设定果树生长所需环境进行智能浇灌，也可以进行手动浇灌。
基于3D Studio Max和Unity 3D创建了一个APP应用，在三维虚拟场景下每个区域都有独立显示土壤和空气环境信息，不仅满足数据实时监测和远程控制的实用性，同时丰富逼真的三维交互画面给人直观的视觉感受。
附图说明
图1 本发明的整体系统结构示意图；
图2 本发明中一款结合虚拟现实开发的APP应用过程示意图。
具体实施方式
实施例
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
参考图1：
本发明提供一种3D物联网智能浇灌控制系统，核心控制器7采用STM32F103系列单片机最小系统板，土壤湿度传感器5和空气温湿度传感器6与其相连，土壤湿度传感器5探头插入果树周围土壤中，土壤湿度传感器实时监测所在区域土壤湿度值，并将检测到湿度值输出；空气温湿度传感器6置于空气中，空气温湿度传感器实时检测环境空气温度湿度值，并将温湿度值输出；核心控制器7接收所述土壤湿度传感器、空气温湿度传感器输出的信息，核心控制器将信息通过GPRS通信模块8发送到上位机，并依据所设预先程序或手动控制电池阀的开关。
果园划分区域进行监控，每块区域放置一个独立的核心控制器，所有区域的信息都将通过2.4G无线网络9传送到一个主核心控制器7，主核心控制器7与GPRS模块8相连，将信息通过物联网发送到上位机，并在APP应用中显示。所述核心控制器采用STM32F103系列单片机最小系统板将收集的土壤和环境空气信息的模拟数据转为二进制数据。所述核心控制器采用主从无线传输模式，主机和从机3分区域监控土壤湿度值，通过2.4G无线网络将信息汇总到主机。所述2.4G无线网络9采用2.4G无线模块JF24D。所述土壤湿度传感器采用FC-28，空气温湿度传感器采用DHT11。所述GPRS通信模块采用有人USR-GPRS-730，上位机与下位机应用GPRS模块建立自定义的通信协议来进行环境信息数据和控制指令的传输。
每个区域各设置一个电磁阀2，一端通过水管连接水泵，另一端通过水管连接到喷头4，每块区域中的核心控制器STM32F103系列单片机信号线与继电器1接口相连，继电器触点和电磁阀2连接，通过改变I/O口的高低电平就可改变电磁阀2的开关，对果树浇灌进行控制。
上位机与下位机应用GPRS模块8建立自定义的通信协议来进行环境信息数据和控制指令的传输，即下位机根据上位机设定环境信息与所监测到的环境信息进行比较，从而控制浇灌控制，也可以通过上位机手动发送的控制指令来进行浇灌控制。
参考图2：
开发一款基于虚拟现实技术的APP应用，可以在手机11和PC端10上使用，APP应用是采用3D Studio Max进行场景建模、渲染和加工，Unity 3D进行场景漫游、信息显示和远程控制。
APP建立的三维虚拟场景下每个区域都有独立的显示土壤和空气环境信息界面，可以结合科学知识设定果树生长所需环境进行智能浇灌，也可以点击喷头进行手动浇灌。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中对本系统的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于包括设于果园内的核心控制器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器、GPRS通信模块、控制供水管开关的电磁阀以及与供水管相连的喷头，土壤湿度传感器和空气温湿度传感器与核心控制器相连，土壤湿度传感器探头插入果树周围土壤中，土壤湿度传感器实时监测所在区域土壤湿度值，并将检测到湿度值输出；空气温湿度传感器置于空气中，空气温湿度传感器实时检测环境空气温度湿度值，并将温湿度值输出；核心控制器接收所述土壤湿度传感器、空气温湿度传感器输出的信息，核心控制器将信息通过GPRS通信模块发送到上位机，并依据所设预先程序或手动控制电池阀的开关；所述电磁阀一端通过水管连接水泵，另一端通过水管连接到喷头；核心控制器的单片机信号线与继电器接口相连，继电器触点和电磁阀连接。
2.根据权要求1所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述核心控制器采用STM32F103系列单片机最小系统板将收集的土壤和环境空气信息的模拟数据转为二进制数据。
3.根据权要求1所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述核心控制器采用主从无线传输模式，主机和从机分区域监控土壤湿度值，通过2.4G无线网络将信息汇总到主机。
4.根据权要求1所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述土壤湿度传感器采用FC-28，空气温湿度传感器采用DHT11。
5.根据权要求1所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述GPRS通信模块采用有人USR-GPRS-730，上位机与下位机应用GPRS模块建立自定义的通信协议来进行环境信息数据和控制指令的传输。
6.根据权要求1所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述上位机，是基于虚拟现实技术的APP应用，在手机和PC端上使用，APP应用是采用3D Studio Max进行场景建模、渲染和加工，Unity 3D进行场景漫游、信息显示和远程控制。
7.根据权要求6所述的3D物联网智能浇灌控制系统，其特征在于所述APP应用，在三维虚拟场景下每个区域都有独立的显示土壤和空气环境信息界面，结合科学知识设定果树生长所需环境进行智能浇灌或点击喷头进行手动浇灌。
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