CN107873332A - 基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法 - Google Patents

基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法，包括箱体，所述箱体的一侧安装有灌溉用的水箱，水箱上设置有浇水模块；所述箱体中设置有若干垂直排列的育苗室，所述育苗室的一侧设置有可开合的室门，所述育苗室底部设置有底板，底板下方安装有推送装置，所述底板上方安装有育苗槽，所述育苗室中设置有数据采集装置，所述数据采集装置上连接有信号采集处理模块所述信号采集处理模块的输出端与浇水模块连接，所述信号采集处理模块的通信信道上连接有终端控制模块。能够实现多样的控制环境和控制状态，多元化的育苗，大大提高了空间的利用率，并且提高了工作效率，降低了生产成本。

Description

基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及农业育苗领域，尤其涉及一种基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法。
背景技术
农业发展也是随着社会的发展进行着发展变化，农业生产过程中，育苗是十分重要环节，但是由于幼苗对生长环境要求比较高，所以在培养过程需要统一的控制育苗环境，现有的方式一般是在大盆中进行育苗培养，该方式基本上是依靠传统的经验操作，无法进行自动参数化的进行育苗，另外，该方式占地面积过多，成本增加，管理难度大。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于物联网的农业育苗培植箱、培植控制系统及控制方法。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种基于物联网的农业育苗培植箱，包括箱体，所述箱体的一侧安装有灌溉用的水箱，水箱上设置有浇水模块；所述箱体中设置有若干垂直排列的育苗室，所述育苗室的一侧设置有可开合的室门，所述育苗室底部设置有底板，底板下方安装有推送装置，所述底板上方安装有育苗槽，所述育苗室中设置有数据采集装置，所述数据采集装置上连接有信号采集处理模块所述信号采集处理模块的输出端与浇水模块连接，所述信号采集处理模块的通信信道上连接有终端控制模块。
所述水箱包括出水管道、入水管道、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头，控制模块；
所述水管道的一端通过水泵与水箱中的蓄水池相连接，另一端与浇水蓬头连接，所述浇水蓬头的下方设置有用于控制浇水蓬头改变方位的舵机，浇水蓬头的管道安装于舵机的方向盘上，所述舵机的输入端与控制模块的输出端相连接，控制模块的输入的与信号采集处理模块的输出端相连接。
所述信号采集处理模块的输出端还连接有报警装置。
所述报警装置包括有源蜂鸣器、无源蜂鸣器、LED指示灯。
所述控制模块为单片机。
所述推送装置包括设置于育苗室侧壁的轨道槽，所述底板的底部安装有与轨道槽相配合的滑轮。
一种基于物联网的农业育苗培植控制系统，包括信号采集处理模块，所述信号采集处理模块的输入端连接有数据采集装置，所述信号采集处理模块的输出端连接有浇水系统以及取暖系统；所述信号采集处理模块的通信信道上连接有终端控制模块；
所述数据采集装置用于采集育苗的湿度、以及温度；
所述信号采集处理模块用于接收育苗湿度和温度，并与预设湿度和温度机进行比较，将实时的温度和湿度参数发送到终端控制模块，并且接收终端控制模块的远程控制指令后，控制浇水系统和取暖系统进行工作；
浇水系统和取暖系统用于根据信号采集处理模块发出的工作指令，进行工作；
终端控制模块用于与采集处理模块交互。
所述采集处理模块为Arduino UnoR单片机或CPU，所述终端控制模块包括PC机、或手机蓝牙以及安装于信号采集处理模块中的XBEE蓝牙模块。
所述浇水系统包括水箱，所述水箱包括出水管道、入水管道、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头，控制模块；所述水管道的一端通过水泵与水箱中的蓄水池相连接，另一端与浇水蓬头连接，所述浇水蓬头的下方设置有用于控制浇水蓬头改变方位的舵机，浇水蓬头的管道安装于舵机的方向盘上，所述舵机的输入端与控制模块的输出端相连接，控制模块的输入的与信号采集处理模块的输出端相连接；
所述取暖系统包括保温层和设置于箱体顶部的过热管道。
一种基于物联网的农业育苗培植控制方法，包括以下步骤：
1)数据采集装置检测育苗的湿度、以及温度，并将湿度和温度参数发送到信号采集处理模块；
2)、信号采集处理模块将接收到的湿度和温度参数与预设的参数进行比较，当湿度或温度参数小于预设值时，将湿度和温度参数发送到终端控制模块；当湿度和温度参数大于预设值时，继续实时监控；
3)、接收终端控制模块发送的指令，控制浇水系统和/或取暖系统工作。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种基于物联网的农业育苗培植箱，通过在培植箱加装水箱，并且将植箱分为多个育苗室，使得育苗室之间的控制温度，环境均不相同，能够实现多样的控制环境和控制状态，多元化的育苗，大大提高了空间的利用率，并且提高了工作效率，降低了生产成本，另外，由于通过使用远程终端进行控制，能够实时的进行育苗环境的监控，提高了育苗的成活率，方便用户的远程操作，实现了智能化的管理。
进一步地，本发明还提供了一种基于物联网的农业育苗培植控制系统及控制方法，通过信号采集处理模块对植箱进行远程的数据的获取和实时的监控，远程进行操作，提高了工作效率，并且，操作简单，设备要求低，使得适用范围增大，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明的育苗室结构示意图；
图3是本发明的控制系统框图；
图4是本发明的控制方法流程框图一；
图5是本发明的控制方法流程框图二。
图中，1为箱体；2为水箱；2-1为控制模块；2-2为出水管道；2-3为入水管道；2-4为水泵；2-5为蓄水池；2-6为浇水蓬头；3为育苗室；3-1为室门；3-2为底板；3-3为育苗槽；3-4为轨道槽；3-5为滑轮；4为数据采集装置；5为信号采集处理模块；6为终端控制模块；7为舵机；8为源蜂鸣器；9为无源蜂鸣器；10为LED指示灯；11为取暖系统；12为浇水系统。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，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，都属于本发明的保护范围。
如图1、2所示，本发明提供了一种基于物联网的农业育苗培植箱，包括箱体1，所述箱体1的一侧安装有灌溉用的水箱2，水箱2上设置有浇水模块；所述箱体1中设置有若干垂直排列的育苗室3，所述育苗室3的一侧设置有可开合的室门3-1，所述育苗室3底部设置有底板3-2，底板3-2下方安装有推送装置，所述底板3-2上方安装有育苗槽3-3，所述育苗室3中设置有数据采集装置4，所述数据采集装置4上连接有信号采集处理模块5，所述信号采集处理模块5的输出端与浇水模块连接，所述信号采集处理模块5的通信信道上连接有终端控制模块6。
所述水箱2包括出水管道2-2、入水管道2-3、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头2-6，控制模块2-1；
所述水管道2-2的一端通过水泵2-4与水箱中的蓄水池2-5相连接，另一端与浇水蓬头2-6连接，所述浇水蓬头2-6的下方设置有用于控制浇水蓬头2-6改变方位的舵机7，浇水蓬头2-6的管道安装于舵机7的方向盘上，所述舵机7的输入端与控制模块2-1的输出端相连接，控制模块2-1的输入的与信号采集处理模块5的输出端相连接。
进一步优选的，为了监控育苗室3中的温度、土壤的湿度等参数在合适范围，在所述信号采集处理模块5的输出端还连接有报警装置，所述报警装置包括有源蜂鸣器8、无源蜂鸣器9、LED指示灯10。并且报警装置能够在当参数超过最大值时，将报警的参数发送到客户端，客户实时进行查询，及时掌握育苗室的状况，做出正确的处理。
需要说明的是，本发明中所述控制模块2-1为单片机，也可以为CPU处理器，所述的育苗室3为透明箱体，方便进行育苗观测。
具体地，本发明中所述推送装置包括设置于育苗室3侧壁的轨道槽3-4，所述底板3-2的底部安装有与轨道槽3-4相配合的滑轮3-5。方便进行育苗的观察和操作，避免了人员操作过程中误伤其他的幼苗，进而降低了产量。
如图3所述，本发明还提供了一种基于物联网的农业育苗培植控制系统，包括信号采集处理模块5，所述信号采集处理模块5的输入端连接有数据采集装置4，所述信号采集处理模块5的输出端连接有浇水系统12以及取暖系统11；所述信号采集处理模块5的通信信道上连接有终端控制模块6；
所述数据采集装置4用于采集育苗的湿度、以及温度；数据采集装置4包括土壤湿度传感器、温度传感器、室内湿度传感器等。
所述信号采集处理模块5用于接收育苗湿度和温度，并与预设湿度和温度机进行比较，将实时的温度和湿度参数发送到终端控制模块6，并且接收终端控制模块6的远程控制指令后，控制浇水系统12和取暖系统11进行工作；
浇水系统12和取暖系统11用于根据信号采集处理模块5发出的工作指令，进行工作；
终端控制模块6用于与采集处理模块5交互。
所述采集处理模块5为Arduino UnoR3单片机或CPU，所述终端控制模块6包括PC机、或手机蓝牙以及安装于信号采集处理模块5中的XBEE蓝牙模块。Arduino是一种基于AVR指令集的单片机，除继承AVR系列单片机的优点外，Arduino更加灵活、易用。
由于目前市场上Android智能手机应用广泛，蓝牙与智能手机、平板电脑等终端设备对接方便，用户熟悉且容易接受，蓝牙4.0的推出使蓝牙具有良好的发展潜力，因此，本系统采用蓝牙无线通信技术进行软硬件的通信，使用Android平台进行通信软件的开发。
由于目前市场上Android智能手机应用广泛，蓝牙与智能手机、平板电脑等终端设备对接方便，用户熟悉且容易接受，蓝牙4.0的推出使蓝牙具有良好的发展潜力，因此，本系统采用蓝牙无线通信技术进行软硬件的通信，使用Android平台进行通信软件的开发。本系统不仅可以采用USB连接线通过PC机进行控制，而且在不增加额外的控制器、节约成本的情况下，也可以采用操作简便的Android智能手机作为系统的终端控制器。使用Android智能手机作为系统的终端控制器时，由于采用了蓝牙无线通信技术，因此自行开发了适于任意一款Android智能手机安装使用的以图形界面展示的蓝牙通信软件。用户在Android智能手机安装了该软件之后，即可选择软件中相应的功能按钮或者输入预定的系统指令来控制Arduino硬件电路工作。
所述浇水系统12包括水箱2，所述水箱2包括出水管道2-2、入水管道2-3、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头2-6，控制模块2-1；所述水管道2-2的一端通过水泵2-4与水箱中的蓄水池2-5相连接，另一端与浇水蓬头2-6连接，所述浇水蓬头2-6的下方设置有用于控制浇水蓬头2-6改变方位的舵机7，浇水蓬头2-6的管道安装于舵机7的方向盘上，所述舵机7的输入端与控制模块2-1的输出端相连接，控制模块2-1的输入的与信号采集处理模块5的输出端相连接；
所述取暖系统11包括保温层和设置于箱体顶部的过热管道。
本系统中，浇水模块该模块2-1由电位器、继电器、舵机、潜水泵和水管组成。电位器用于调节浇水阈值，继电器用于控制潜水泵抽水动作的开启与关闭，舵机用于控制水管转动角度以对应需要浇水的植物方向，潜水泵和水管用于进行抽水浇水。
本系统还包括显示模块：LCD液晶屏是该模块的主要器件，用于显示系统当前的工作模式和用户手机控制指令提示。
如图4所示，本发明还提供了一种基于物联网的农业育苗培植控制方法，包括以下步骤：
1)数据采集装置4检测育苗的湿度、以及温度，并将湿度和温度参数发送到信号采集处理模块5；
2)、信号采集处理模块5将接收到的湿度和温度参数与预设的参数进行比较，当湿度或温度参数小于预设值时，将湿度和温度参数发送到终端控制模块6；当湿度和温度参数大于预设值时，继续实时监控；
3)、接收终端控制模块6发送的指令，控制浇水系统12和/或取暖系统11工作。
进一步优选地，如图5所示，本发明还提供了一种基于物联网的农业育苗培植控制方法，包括以下步骤：
1、用户利用终端控制模块与信号采集处理模块通信信道，并向信号采集处理模块发送工作模式选择指令；
2、发明信号采集处理模块根据工作模式选择指令选定的工作状态，进入自动工作模式或人工工作模式；
3、土壤湿度传感器检测土壤湿度、育苗室温度状态，并将对应的参数发送到信号采集处理模块；
4、信号采集处理模块将状态对应的参数与预设参数阈值进行比较：
当土壤湿度状态对应的参数小于浇水阈值，且终端控制模块选择自动工作模式时，开启浇水模块进行浇水，并且实时的将土壤湿度状态对应的参数通过通信信道发送到用户终端；当土壤湿度状态对应的参数小于浇水阈值，且终端控制模块选择人工工作模式时，将土壤湿度状态对应的参数通过通信信道发送到用户终端，并根据用户终端发送的浇水控制指令开启浇水模块进行浇水；
当土壤湿度状态对应的参数大于浇水阈值时，则继续进行土壤湿度状态检测。
所述步骤4中，开启浇水模块6进行浇水具体包括：
通过土壤湿度状态对应的参数获取需要浇水育苗槽3-3的位置；
控制浇水模块改变出水口的位置，选择需要浇水的育苗槽进行浇水。
当温度状态对应的参数小于阈值，取暖系统11进行工作，对育苗室进行照射升温。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能做出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)的一侧安装有灌溉用的水箱(2)，水箱(2)上设置有浇水模块(2-1)；所述箱体(1)中设置有若干垂直排列的育苗室(3)，所述育苗室(3)的一侧设置有可开合的室门(3-1)，所述育苗室(3)底部设置有底板(3-2)，底板(3-2)下方安装有推送装置，所述底板(3-2)上方安装有育苗槽(3-3)，所述育苗室(3)中设置有数据采集装置(4)，所述数据采集装置(4)上连接有信号采集处理模块(5)所述信号采集处理模块(5)的输出端与浇水模块(2-1)连接，所述信号采集处理模块(5)的通信信道上连接有终端控制模块(6)。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，所述水箱(2)包括出水管道(2-2)、入水管道(2-3)、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头(2-6)，控制模块(2-1)；
所述水管道(2-2)的一端通过水泵(2-4)与水箱中的蓄水池(2-5)相连接，另一端与浇水蓬头(2-6)连接，所述浇水蓬头(2-6)的下方设置有用于控制浇水蓬头(2-6)改变方位的舵机(7)，浇水蓬头(2-6)的管道安装于舵机(7)的方向盘上，所述舵机(7)的输入端与控制模块(2-1)的输出端相连接，控制模块(2-1)的输入的与信号采集处理模块(5)的输出端相连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，所述信号采集处理模块(5)的输出端还连接有报警装置。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，所述报警装置包括有源蜂鸣器(8)、无源蜂鸣器(9)、LED指示灯(10)。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，所述控制模块(2-1)为单片机。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的农业育苗培植箱，其特征在于，所述推送装置包括设置于育苗室(3)侧壁的轨道槽(3-4)，所述底板(3-2)的底部安装有与轨道槽(3-4)相配合的滑轮(3-5)。
7.一种基于物联网的农业育苗培植控制系统，其特征在于，包括信号采集处理模块(5)，所述信号采集处理模块(5)的输入端连接有数据采集装置(4)，所述信号采集处理模块(5)的输出端连接有浇水系统(12)以及取暖系统(11)；所述信号采集处理模块(5)的通信信道上连接有终端控制模块(6)；
所述数据采集装置(4)用于采集育苗的湿度、以及温度；
所述信号采集处理模块(5)用于接收育苗湿度和温度，并与预设湿度和温度机进行比较，将实时的温度和湿度参数发送到终端控制模块(6)，并且接收终端控制模块(6)的远程控制指令后，控制浇水系统(12)和取暖系统(11)进行工作；
浇水系统(12)和取暖系统(11)用于根据信号采集处理模块(5)发出的工作指令，进行工作；
终端控制模块(6)用于与采集处理模块(5)交互。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的农业育苗培植控制系统，其特征在于，所述采集处理模块(5)为Arduino UnoR3单片机或CPU，所述终端控制模块(6)包括PC机、或手机蓝牙以及安装于信号采集处理模块(5)中的XBEE蓝牙模块。
9.根据权利要求7所述的基于物联网的农业育苗培植控制系统，其特征在于，所述浇水系统(12)包括水箱(2)，所述水箱(2)包括出水管道(2-2)、入水管道(2-3)、以及浇水模块；所述浇水模块包括浇水蓬头(2-6)，控制模块(2-1)；所述水管道(2-2)的一端通过水泵(2-4)与水箱中的蓄水池(2-5)相连接，另一端与浇水蓬头(2-6)连接，所述浇水蓬头(2-6)的下方设置有用于控制浇水蓬头(2-6)改变方位的舵机(7)，浇水蓬头(2-6)的管道安装于舵机(7)的方向盘上，所述舵机(7)的输入端与控制模块(2-1)的输出端相连接，控制模块(2-1)的输入的与信号采集处理模块(5)的输出端相连接；
所述取暖系统(11)包括保温层和设置于箱体顶部的过热管道。
10.一种基于权利要求7所述的基于物联网的农业育苗培植控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)数据采集装置(4)检测育苗的湿度、以及温度，并将湿度和温度参数发送到信号采集处理模块(5)；
2)、信号采集处理模块(5)将接收到的湿度和温度参数与预设的参数进行比较，当湿度或温度参数小于预设值时，将湿度和温度参数发送到终端控制模块(6)；当湿度和温度参数大于预设值时，继续实时监控；
3)、接收终端控制模块(6)发送的指令，控制浇水系统(12)和/或取暖系统(11)工作。
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