CN107450488A - 一种基于物联网技术的智能农业大棚系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，包括安装在室内的大棚监控总机和安装在大棚内的棚内监控平台，其特征在于：所述棚内监控平台和大棚监控总机无线电连接，所述大棚监控总机包括处理器，处理器的输出端分别电连接有综合对比模块、存储模块、视频信号转换模块一和警示模块的输入端。该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输入端电连接有大棚选控模块的输出端，大棚选控模块包括选择按钮，按钮的输出端与处理器的输入端电连接，选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，能够选定不同的棚内监控平台，并对不同的大棚环境进行调控，不需要投入人力对大棚内环境进行观察，节省了大量的人力。
Description
技术领域
本发明涉及智能农业大棚技术领域，具体为一种基于物联网技术的智能农业大棚系统。
背景技术
大棚是利用塑料薄膜隔离出一片空间，在大棚内种植农作物，人为控制大棚内环境，使其适宜农作物的生产，现有的大棚多具有配套的通过水泵提供动力的灌溉装置、加热设备、通风设备、通过电机控制的大棚保温层等大棚内环境调控用装置，但是现在的大棚多需要人为操作去检测棚内环境数据，得到数据再与规定数据范围进行对比，再利用环境调控用装置对大棚内的环境进行调控以达到最佳，但是人为去采集数据再调控的效率很低，在具有较多大棚需要管理的情况下其局限性很大，很难及时的对大棚内的环境进行数据采集和调控，雇佣大批工人又需要投入较大的成本，所以急需一种基于物联网技术的智能农业大棚系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，解决了背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，包括安装在室内的大棚监控总机和安装在大棚内的棚内监控平台，所述棚内监控平台和大棚监控总机无线电连接。
所述大棚监控总机包括处理器，所述处理器的输出端分别电连接有综合对比模块、视频信号转换模块一和警示模块的输入端，所述警示模块包括蜂鸣器和报警灯，所述蜂鸣器和报警灯的输入端均与处理器的输出端电连接，所述视频信号转换模块一的输出端电连接有液晶显示屏的输入端，所述处理器的输入端分别电连接有反馈模块、参数设置模块、开关模块和大棚选控模块的输出端，所述开关模块包括开关一、开关二、开关三、开关四和开关五，且开关一、开关二、开关三、开关四和开关五的输出端均与处理器的输入端电连接，所述大棚选控模块包括选择按钮，所述按钮的输出端与处理器的输入端电连接，所述选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，所述处理器还分别与存储模块和无线信号收发模块一双向电连接，所述存储模块的输出端电连接有USB模块的输入端，所述无线信号收发模块的输出端与综合对比模块的输入端电连接，所述综合对比模块的输出端与反馈模块的输入端电连接。
所述棚内监控平台包括微处理器，所述微处理器的输出端分别电连接有加热器、水泵、风扇、二氧化碳发生器和电机的输出端，所述微处理器和处理器的输入端均电连接有电网的输出端，所述微处理器的输入端还分别电连接有视频信号转换模块二和数据采集模块的输出端，所述数据采集模块包括环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器，且环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的输出端均与微处理器的输入端电连接，环境湿度传感器组包括空气湿度传感器和土壤湿度传感器，环境温度传感器组包括空气温度传感器和土壤温度传感器，所述视频信号转换模块二的输入端电连接有监控器的输出端，所述微处理器还与无线信号收发模块二双向电连接。
优选的，所述空气温度传感器的型号为TR/02010，所述土壤温度传感器对的型号为TDR-5。
优选的，所述空气湿度传感器的型号为JCJ100ND，所述土壤湿度传感器的产品型号为KZ-FDI，测量区域：以中央探针为中心，直径为7cm、高为10cm的圆柱体内，工作温度范围为-40℃～85℃，量程为0—100%。
优选的，所述综合对比模块包括对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六，所述对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六分别接收空气温度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的检测数据并对比。
优选的，所述无线信号收发模块一和无线信号收发模块二双向无线电连接，所述无线信号收发模块一和无线信号收发模块二之间的无线通信基于ZigBee协议。
优选的，所述参数设置模块包括二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二，且二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二的输出端均与处理器的输入端电连接。
优选的，所述微处理器为MSP430G2x53、MSP430G2x13 混合信号微处理器，所述微处理器的封装引脚为32脚，所述微处理器的最高工作频率为16MHZ，所述微处理器具有24个支持触摸感测的I/O引脚，所述微处理器的工作电压范围为1.8至3.6伏。
优选的，所述处理器的型号为S7-200 CN CPU 226 CN，其具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，具有6个独立的30 KHZ高速计数器，具有2路独立的20 KHZ高速脉冲输出，具有2个RS485通讯/编程口，所述处理器的型号为AT91RM9200，所述处理器具有122个可编程I/O口线的四个32位PIO处理器。
本发明提供了一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，具备以下有益效果：
（1）、该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输入端电连接有大棚选控模块的输出端，大棚选控模块包括选择按钮，按钮的输出端与处理器的输入端电连接，选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，能够选定不同的棚内监控平台，并对不同的大棚环境进行调控，智能化程度高，不需要投入人力对大棚内环境进行观察，检测的到的数据更加的直观，节省了大量的人力。
（2）、该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过微处理器的输入端电连接有数据采集模块的输出端，数据采集模块包括环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器，境湿度传感器组包括空气湿度传感器和土壤湿度传感器，环境温度传感器组包括空气温度传感器和土壤温度传感器，能够对大棚内的环境数据进行检测，并通过无线信号收发模块一和无线信号收发模块二的双向无线电连接将检测数据传送给处理器，方便监控人员实时了解大棚内的环境数据，避免出现大棚环境调控不及时而导致财产损失的情况。
（3）、该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输入端电连接有参数设置模块，参数设置模块包括二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二，能够对大棚内环境的各项数据检测区间进行设置，并通过对比模块与各个传感器的检测结果进行对比，不需要人为的去反复识别对比，更加的方便快捷。
（4）、该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输出端电连接警示模块，警示模块包括蜂鸣器和报警灯，蜂鸣器和报警灯的输入端均与处理器的输出端电连接，在棚内监控平台发到大棚监控总机上的环境检测数据超过监控人员通过参数设置模块设置有数据区间时，蜂鸣器和报警灯能够为用户报警，方便监控人员及时了解大棚的环境情况并进行调控。
（5）、该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器与存储模块双向电连接，能够存储大棚检测数据和监控人员通过参数设置模块设置的数据，通过存储模块的输出端与USB模块的输入端电连接，监控人员能够通过USB模块提取存储模块内的数据，方便进行数据汇总与研究。
附图说明
图1为本发明大棚监控总机系统结构示意图；
图2为本发明棚内监控平台系统结构示意图；
图3为本发明环境湿度传感器组系统结构示意图；
图4为本发明环境温度传感器组系统结构示意图；
图5为本发明综合对比模块系统结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，包括安装在室内的大棚监控总机和安装在大棚内的棚内监控平台，棚内监控平台和大棚监控总机无线电连接，每个大棚内都安装棚内监控平台，监控人员在室内通过大棚监控总机多个大棚进行环境数据监控与环境调控。
大棚监控总机包括处理器，处理器的型号为S7-200 CN CPU 226 CN，其具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，具有6个独立的30 KHZ高速计数器，具有2路独立的20 KHZ高速脉冲输出，具有2个RS485通讯/编程口，处理器的型号为AT91RM9200，处理器具有122个可编程I/O口线的四个32位PIO处理器，属于较为常用的PLC控制器，使用稳定，技术普及度高，便于使用，处理器的输出端分别电连接有综合对比模块、视频信号转换模块一和警示模块的输入端，综合对比模块包括对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六，对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六分别接收空气温度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的检测数据并对比，通过对比模块与各个传感器的检测结果进行对比，不需要人为的去反复识别对比，更加的方便快捷，警示模块包括蜂鸣器和报警灯，蜂鸣器和报警灯的输入端均与处理器的输出端电连接，在棚内监控平台发到大棚监控总机上的环境检测数据超过监控人员通过参数设置模块设置有数据区间时，蜂鸣器和报警灯能够为用户报警，方便监控人员及时了解大棚的环境情况并进行调控，视频信号转换模块一的输出端电连接有液晶显示屏的输入端，处理器的输入端分别电连接有反馈模块、参数设置模块、开关模块和大棚选控模块的输出端，参数设置模块包括二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二，且二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二的输出端均与处理器的输入端电连接，能够对大棚内环境的各项数据检测区间进行设置，并通过对比模块与各个传感器的检测结果进行对比，不需要人为的去反复识别对比，更加的方便快捷，开关模块包括开关一、开关二、开关三、开关四和开关五，且开关一、开关二、开关三、开关四和开关五的输出端均与处理器的输入端电连接，通过开关模块内的开关一、开关二、开关三、开关四和开关五分别对加热器、水泵、风扇、二氧化碳发生器和电机进行控制，进而调节对应大棚内的环境，大棚选控模块包括选择按钮，按钮的输出端与处理器的输入端电连接，选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，能够选定不同的棚内监控平台，并对不同的大棚环境进行调控，智能化程度高，不需要投入人力对大棚内环境进行观察，检测的到的数据更加的直观，节省了大量的人力，处理器还分别与存储模块和无线信号收发模块一双向电连接，存储模块的输出端电连接有USB模块的输入端，存储模块能够存储大棚检测数据和监控人员通过参数设置模块设置的数据，通过存储模块的输出端与USB模块的输入端电连接，监控人员能够通过USB模块提取存储模块内的数据，方便进行数据汇总与研究，无线信号收发模块的输出端与综合对比模块的输入端电连接，综合对比模块的输出端与反馈模块的输入端电连接，通过反馈模块将对比数据传送给处理器。
棚内监控平台包括微处理器，微处理器为MSP430G2x53、MSP430G2x13 混合信号微处理器，微处理器的封装引脚为32脚，微处理器的最高工作频率为16MHZ，微处理器具有24个支持触摸感测的I/O引脚，微处理器的工作电压范围为1.8至3.6伏，微处理器的输出端分别电连接有加热器、水泵、风扇、二氧化碳发生器和电机的输出端，加热器和风扇用于控制大棚内的空气温度和土壤温度，水泵是大棚内灌溉装置的动力，水泵启动将水通过灌溉装置撒入土壤里，能够提高土壤和空气的湿度，电机为现有大棚上保温层提供牵引，能够将保温层收起，提高大棚内光照强度，二氧化碳发生器能够提高大棚内二氧化碳浓度，适应农作物生产对环境的需求，微处理器和处理器的输入端均电连接有电网的输出端，微处理器的输入端还分别电连接有视频信号转换模块二和数据采集模块的输出端，数据采集模块包括环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器，且环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的输出端均与微处理器的输入端电连接，二氧化碳浓度传感器型号为SK-CO2，光强度传感器的型号为TXY534，环境湿度传感器组包括空气湿度传感器和土壤湿度传感器，环境温度传感器组包括空气温度传感器和土壤温度传感器，土壤温度传感器和土壤湿度传感器应插接在土壤里，空气温度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器需暴露在空气中，光强度传感器上方不能有遮挡物，空气温度传感器的型号为TR/02010，土壤温度传感器对的型号为TDR-5，空气湿度传感器的型号为JCJ100ND，土壤湿度传感器的产品型号为KZ-FDI，测量区域：以中央探针为中心，直径为7cm、高为10cm的圆柱体内，工作温度范围为-40℃～85℃，量程为0—100%，能够对大棚内的环境数据进行检测，并通过无线信号收发模块一和无线信号收发模块二的双向无线电连接将检测数据传送给处理器，方便监控人员实时了解大棚内的环境数据，避免出现大棚环境调控不及时而导致财产损失的情况，视频信号转换模块二的输入端电连接有监控器的输出端，微处理器还与无线信号收发模块二双向电连接，无线信号收发模块一和无线信号收发模块二双向无线电连接，无线信号收发模块一和无线信号收发模块二之间的无线通信基于ZigBee协议，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，该技术较为普及，有助于降低成本。
使用时，监控人员通过点击参数设置模块内的不同节点选定不同传感器数据调节，通过按键一和按键二调节数据区间，棚内监控平台内数据采集模块内的各个传感器对大棚内的环境数据进行采集，监控器对大棚内的视频信息进行采集，采集到的数据通过无线信号收发模块二与无线信号收发模块一的双向无线电连接被传送到处理器，输出呈现在液晶显示屏上，数据采集模块采集的各种数据通过综合对比模块与参数设置模块内对应设置的数据区间进行对比，数据处于区间内不报警，超出区间范围时，警示模块内的蜂鸣器和报警灯工作对监控人员进行警报，监控人员根据液晶显示屏上的数据通过大棚选控模块选定对应的大棚，通过开关模块内的开关一、开关二、开关三、开关四和开关五分别对加热器、水泵、风扇、二氧化碳发生器和电机进行控制，进而调节对应大棚内的环境。
综上所述，该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输入端电连接有大棚选控模块的输出端，大棚选控模块包括选择按钮，按钮的输出端与处理器的输入端电连接，选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，能够选定不同的棚内监控平台，并对不同的大棚环境进行调控，智能化程度高，不需要投入人力对大棚内环境进行观察，检测的到的数据更加的直观，节省了大量的人力。
该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过微处理器的输入端电连接有数据采集模块的输出端，数据采集模块包括环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器，境湿度传感器组包括空气湿度传感器和土壤湿度传感器，环境温度传感器组包括空气温度传感器和土壤温度传感器，能够对大棚内的环境数据进行检测，并通过无线信号收发模块一和无线信号收发模块二的双向无线电连接将检测数据传送给处理器，方便监控人员实时了解大棚内的环境数据，避免出现大棚环境调控不及时而导致财产损失的情况。
该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输入端电连接有参数设置模块，参数设置模块包括二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二，能够对大棚内环境的各项数据检测区间进行设置，并通过对比模块与各个传感器的检测结果进行对比，不需要人为的去反复识别对比，更加的方便快捷。
该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器的输出端电连接警示模块，警示模块包括蜂鸣器和报警灯，蜂鸣器和报警灯的输入端均与处理器的输出端电连接，在棚内监控平台发到大棚监控总机上的环境检测数据超过监控人员通过参数设置模块设置有数据区间时，蜂鸣器和报警灯能够为用户报警，方便监控人员及时了解大棚的环境情况并进行调控。
该基于物联网技术的智能农业大棚系统，通过处理器与存储模块双向电连接，能够存储大棚检测数据和监控人员通过参数设置模块设置的数据，通过存储模块的输出端与USB模块的输入端电连接，监控人员能够通过USB模块提取存储模块内的数据，方便进行数据汇总与研究。
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。该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，包括安装在室内的大棚监控总机和安装在大棚内的棚内监控平台，其特征在于：所述棚内监控平台和大棚监控总机无线电连接；
所述大棚监控总机包括处理器，所述处理器的输出端分别电连接有综合对比模块、视频信号转换模块一和警示模块的输入端，所述警示模块包括蜂鸣器和报警灯，所述蜂鸣器和报警灯的输入端均与处理器的输出端电连接，所述视频信号转换模块一的输出端电连接有液晶显示屏的输入端，所述处理器的输入端分别电连接有反馈模块、参数设置模块、开关模块和大棚选控模块的输出端，所述开关模块包括开关一、开关二、开关三、开关四和开关五，且开关一、开关二、开关三、开关四和开关五的输出端均与处理器的输入端电连接，所述大棚选控模块包括选择按钮，所述按钮的输出端与处理器的输入端电连接，所述选择按钮的数量与棚内监控平台的数量相同且不少于一个，所述处理器还分别与存储模块和无线信号收发模块一双向电连接，所述存储模块的输出端电连接有USB模块的输入端，所述无线信号收发模块的输出端与综合对比模块的输入端电连接，所述综合对比模块的输出端与反馈模块的输入端电连接；所述棚内监控平台包括微处理器，所述微处理器的输出端分别电连接有加热器、水泵、风扇、二氧化碳发生器和电机的输出端，所述微处理器和处理器的输入端均电连接有电网的输出端，所述微处理器的输入端还分别电连接有视频信号转换模块二和数据采集模块的输出端，所述数据采集模块包括环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器，且环境温度传感器组、环境湿度传感器组、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的输出端均与微处理器的输入端电连接，环境湿度传感器组包括空气湿度传感器和土壤湿度传感器，环境温度传感器组包括空气温度传感器和土壤温度传感器，所述视频信号转换模块二的输入端电连接有监控器的输出端，所述微处理器还与无线信号收发模块二双向电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述空气温度传感器的型号为TR/02010，所述土壤温度传感器对的型号为TDR-5。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述空气湿度传感器的型号为JCJ100ND，所述土壤湿度传感器的产品型号为KZ-FDI，测量区域：以中央探针为中心，直径为7cm、高为10cm的圆柱体内，工作温度范围为-40℃～85℃，量程为0—100%。
4.根据权利要求1-3中之一所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述综合对比模块包括对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六，所述对比模块一、对比模块二、对比模块三、对比模块四、对比模块五和对比模块六分别接收空气温度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光强度传感器的检测数据并对比。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述无线信号收发模块一和无线信号收发模块二双向无线电连接，所述无线信号收发模块一和无线信号收发模块二之间的无线通信基于ZigBee协议。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述参数设置模块包括二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二，且二氧化碳浓度设置节点、土壤温度设置节点、土壤湿度设置节点，空气湿度设置节点、空气温度设置节点和光强度设置节点、按键一和按键二的输出端均与处理器的输入端电连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述微处理器为MSP430G2x53、MSP430G2x13 混合信号微处理器，所述微处理器的封装引脚为32脚，所述微处理器的最高工作频率为16MHZ，所述微处理器具有24个支持触摸感测的I/O引脚，所述微处理器的工作电压范围为1.8至3.6伏。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能农业大棚系统，其特征在于：所述处理器的型号为S7-200 CN CPU 226 CN，其具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，具有6个独立的30 KHZ高速计数器，具有2路独立的20 KHZ高速脉冲输出，具有2个RS485通讯/编程口，所述处理器的型号为AT91RM9200，所述处理器具有122个可编程I/O口线的四个32位PIO处理器。
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| CN201710565323.9A CN107450488A (zh) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | 一种基于物联网技术的智能农业大棚系统 |
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2017
- 2017-07-12 CN CN201710565323.9A patent/CN107450488A/zh active Pending
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