CN109258437A - 一种基于物联网的智慧农业研发性培育系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的智慧农业研发性培育系统及其控制方法，将对水培的植物进行培养，通过信号采集处理模块对种子种植的水质进行实时监控。能够通过水质检测器、含氧量检测器智能化的对水质状态进行监控；根据监控状态，通过对采集的信息进行处理；通过远程智能控制，控制过滤装置做出相对应的处理，并及时对培育槽中水质做出更新。另外，对育苗室的温度、湿度进行检测和实时的监控，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。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。
Description
技术领域
本发明涉及农业育苗技术领域，尤其涉及一种基于物联网的智慧农业研发性培育系统及其控制方法。
背景技术
农业是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业。现有的农业生产过程主要是人工凭借经验进行种植，无法统一化、标准化的进行科学培育，使得农作物的生产收益低，影响农业的发展，另外，在植物育苗阶段，由于环境的控制不合适，使得幼苗生长受限，影响了幼苗的产率和成活率。
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智慧农业研发性培育系统及其控制方法。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种基于物联网的智慧农业研发性培育系统，包括育苗室，所述育苗室内设置有育苗模块、数据采集模块、信号处理模块、通信模块以及终端控制模块；
所述育苗模块包括培育槽，所述培育槽内设置有用于种植种子的育种槽，所述培育槽的两端设置有进水口和出水口；所述出水口通过过滤装置与进水口相连；所述数据采集模块包括设置于培育槽内的第一温度传感器、水质检测器、含氧量检测器；所述数据采集模块上连接有信号处理模块，所述信号处理模块通过通信模块与终端控制模块连接通信；所述信号处理模块用于接收数据采集模块的育苗参数信号，并将育苗参数信号与预设参数进行对比，并将实时育苗参数信号发送到终端控制模块，以及接收终端控制模块的远程控制指令后，控制育苗模块进行工作。
所述培育槽的进水口上安装有第一投料器，所述投料器为漏斗结构，所述漏斗结构的末端通过电磁阀与进水口相连接。
所述育苗模块还包括设置在培育槽上方的支架，所述支架上设置有中空管道，所述中空管道上设置有雾化喷头，所述中空管道的入口处连接有水源和第二投料器。
所述第一投料器与第二投料器结构相同，且均连接有流量检测装置。
所述育苗模块还包括设置在所述育苗室内的照明装置和取暖装置，所述照明装置上连接有太阳能电池。
所述数据采集模块还包括设置在育苗室内的第二温度传感器、湿度传感器、以及光敏传感器。
所述信号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。
一种基于物联网的智慧农业研发性培育控制方法，包括以下步骤：
1)、数据采集模块检测培育槽中的温度、水质状况以及含氧量，并将所采集到的育苗参数发送到信号处理模块；
2)、信号处理模块将接收到的参数与预设的育苗参数进行比较，当水质状况参数小于预设值时，将育苗参数发送到终端控制模块，使得终端控制模块控制过滤装置进行水质过滤；当育苗参数大于预设值时，继续实时监控；
3)、接收终端控制模块发送的指令，控制过滤装置工作。
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智慧农业研发性培育系统及其控制方法，将对水中进行水培的植物进行培养，通过信号采集处理模块对种子种植的水质进行实时监控。对育苗室的温度、湿度进行检测和实时的监控，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。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。
附图说明
图1是本发明基于物联网的智慧农业研发性培育系统结构框图；
图2是本发明基于物联网的智慧农业研发性培育系统结构示意图；
图3是本发明培育槽结构示意图；
图4是本发明控制方法流程框图。
图中，1—育苗室；2—培育槽；3—第一温度传感器；4—水质检测器；
5—含氧量检测器；6—育苗模块；7—数据采集模块；8—信号处理模块；9—通信模块；10—终端控制模块；11—支架；12—雾化喷头；13-第二投料器；14-流量检测装置；15-照明装置；16-第二温度传感器；17-湿度传感器；18-光敏传感器；19-取暖装置；20-水泵；21-育种槽；22-进水口；23-出水口；24—过滤装置；25-第一投料器。
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。
水培是采用现代生物工程技术，运用物理、化学、生物工程手段，对普通的植物、花卉进行驯化。因为携带和照顾方便、价格便宜、干净、花叶生长健康、能达到鱼花共赏画面，本发明是针对水培育苗的培养特点，进行装置以及系统的优化，使得培育系统更加智能化。
如图1所示，本发明提供了一种基于物联网的智慧农业研发性培育系统，包括育苗室1，所述育苗室1内设置有育苗模块6、数据采集模块7、信号处理模块8、通信模块9以及终端控制模块10；
所述育苗模块6包括培育槽2，所述培育槽2内设置有用于种植种子的育种槽21，所述培育槽2的两端设置有进水口22和出水口23；所述出水口23通过过滤装置24以及水泵20与进水口22相连；所述数据采集模块7包括设置于培育槽2内的第一温度传感器3、水质检测器4、含氧量检测器5；所述数据采集模块7上连接有信号处理模块8，所述信号处理模块8通过通信模块9与终端控制模块10连接通信；所述信号处理模块8用于接收数据采集模块7的育苗参数信号，并将育苗参数信号与预设参数进行对比，并将实时育苗参数信号发送到终端控制模块10，以及接收终端控制模块10的远程控制指令后，控制育苗模块6进行工作。进一步的，所述数据采集模块7还包括设置在育苗室1内的第二温度传感器16、湿度传感器17、以及光敏传感器18。
所述育种槽21为泡沫卵石方式设置的网状槽或折叠支撑架支撑法设置的支撑架。过滤器(filter)是输送介质管道上不可缺少的一种装置，过滤器有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。
具体的，如图2、3所示，所述培育槽2的进水口22上安装有第一投料器25，所述第一投料器25为漏斗结构，所述漏斗结构的末端通过电磁阀与进水口22相连接。
优选的，所述育苗模块6还包括设置在培育槽2上方的支架11，所述支架11上设置有中空管道，所述中空管道上设置有雾化喷头12，所述中空管道的入口处连接有水源和第二投料器13。其中，所述第一投料器25与第二投料器13结构相同，且均连接有流量检测装置14。所述第一投料器25用于投放水培营养物质。例如，钾肥、磷肥等，所述第二投料器13用于投放农药或消毒液体。
另外所述育苗模块6还包括设置在所述育苗室1内的照明装置15和取暖装置19，所述照明装置15上连接有太阳能电池。照明装置15为设置在育苗室1顶部的照明灯，所述照明灯上连接有远程开关，能够通过通信信道传输到远程终端进行控制，或者照明灯上连接有光敏传感器18，能够根据光线的强度进行自动的开关，节省了电离资源，降低了生产成本，智能化的控制降低人力的工作量。取暖装置19为设置在育苗室1的保温层和设置于箱体顶部的过热管道。照明装置15上为了节省能源，在照明装置上安装有太阳能电池，能够将太阳能转化为电能进行供电。
为了及时提醒工作人员注意到基于物联网的智慧农业研发性培育系统出现异常状况，所述所述信号处理模块8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，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。
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。
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。
如图4所示，本发明还提供了一种基于物联网的智慧农业研发性培育控制方法，包括以下步骤：
1、数据采集模块7检测培育槽2中的温度、水质状况以及含氧量，并将所采集到的育苗参数发送到信号处理模块8；
2、信号处理模块8将接收到的参数与预设的育苗参数进行比较，当水质状况参数小于预设值时，将育苗参数发送到终端控制模块10，使得终端控制模块10控制过滤装置24进行水质过滤；当育苗参数大于预设值时，继续实时监控；
3、接收终端控制模块10发送的指令，控制过滤装置24工作。
进一步优选地，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10与信号处理模块8通信，并向信号处理模块8发送工作模式选择指令；
2、信号处理模块8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、水质检测器4和含氧量检测器5器检测水质状态，并将对应的参数发送到信号处理模块8；
4、信号处理模块8将状态对应的参数与预设参数阈值进行比较：
当水质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，开启循环净化过程，并且实时的将育苗参数通过通信信道发送到接收终端控制模块10；当水质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，将水质状态、育苗室2的湿度、温度等对应的参数通过通信信道发送到用户终端控制模块10，并根据用户终端控制模块10发送的指令开工作。
本发明中，所述的用户终端控制模块10可以为平板电脑、智能手机或者终端电脑。
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作出的改进、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智慧农业研发性培育系统，其特征在于，包括育苗室(1)，所述育苗室(1)内设置有育苗模块(6)、数据采集模块(7)、信号处理模块(8)、通信模块(9)以及终端控制模块(10)；
所述育苗模块(6)包括培育槽(2)，所述培育槽(2)内设置有用于种植种子的育种槽(21)，所述培育槽(2)的两端设置有进水口(22)和出水口(23)；所述出水口(23)通过过滤装置(24)与进水口(22)相连；所述数据采集模块(7)包括设置于培育槽(2)内的第一温度传感器(3)、水质检测器(4)、含氧量检测器(5)；所述数据采集模块(7)上连接有信号处理模块(8)，所述信号处理模块(8)通过通信模块(9)与终端控制模块(10)连接通信；所述信号处理模块(8)用于接收数据采集模块(7)的育苗参数信号，并将育苗参数信号与预设参数进行对比，并将实时育苗参数信号发送到终端控制模块(10)，以及接收终端控制模块(10)的远程控制指令后，控制育苗模块(6)进行工作。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述培育槽(2)的进水口(22)上安装有第一投料器(25)，所述投料器(25)为漏斗结构，所述漏斗结构的末端通过电磁阀与进水口(22)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述育苗模块(6)还包括设置在培育槽(2)上方的支架(11)，所述支架(11)上设置有中空管道，所述中空管道上设置有雾化喷头(12)，所述中空管道的入口处连接有水源和第二投料器(13)。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述第一投料器(25)与第二投料器(13)结构相同，且均连接有流量检测装置(14)。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述育苗模块(6)还包括设置在所述育苗室(1)内的照明装置(15)和取暖装置(19)，所述照明装置(15)上连接有太阳能电池。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述数据采集模块(7)还包括设置在育苗室(1)内的第二温度传感器(16)、湿度传感器(17)、以及光敏传感器(18)。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述信号处理模块(8)的输出端还连接有报警装置。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，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)。
9.根据权利要求7所述的基于物联网的智慧农业研发性培育系统，其特征在于，所述采集处理模块(5)为ArduinoUnoR3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。
10.一种基于权利要求1所述的基于物联网的智慧农业研发性培育控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、数据采集模块(7)检测培育槽(2)中的温度、水质状况以及含氧量，并将所采集到的育苗参数发送到信号处理模块(8)；
2)、信号处理模块(8)将接收到的参数与预设的育苗参数进行比较，当水质状况参数小于预设值时，将育苗参数发送到终端控制模块(10)，使得终端控制模块(10)控制过滤装置(24)进行水质过滤；当育苗参数大于预设值时，继续实时监控；
3)、接收终端控制模块(10)发送的指令，控制过滤装置(24)工作。
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