CN109582069A - 一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能种植技术领域，尤其涉及一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，包括若干感知单元、智能网关、云服务器、控制中心、移动端和无线控制设备，感知单元安装在大棚中，感知单元将大棚中草莓的生存和环境数据发送给智能网关，智能网关将大棚中草莓的生存和环境数据发送至云服务器，云服务器进行大数据分析处理后为控制中心和移动端提供所需数据，用户通过控制中心或移动端对大棚中草莓的生存和环境情况进行监视，并根据历史草莓种植的大数据分析通过无线控制设备调节大棚中的草莓的生存环境。本发明能够对大棚内二氧化碳浓度、空气温度、土壤温湿度、光照强度以及土壤肥力等进行准确监控，从而更加合理的控制草莓上市时间。
Description
技术领域
本发明涉及智能种植技术领域，尤其涉及一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统。
背景技术
目前我国种植草莓智能化大棚技术起步较晚，基础设施还不完善，生产设备不规范，没有完整的系统监测，也没有完善的自动化控制。同时通信方式落后，仅有的智能生态大棚大都已有线方式布局，杂乱无章，故障率很高，维护起来很复杂。更是缺少对草莓种植作物大数据的分析管理，导致种植草莓的农户都集中在一段时间上市，经济效益低，生产效率不高。
发明内容
本发明针对现有种植草莓智能化大棚技术的缺陷，提出了一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，使得草莓的质量和产量都得到最大化，提高了经济效益和生产效率。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，包括若干感知单元、智能网关、云服务器、控制中心、移动端和无线控制设备，感知单元安装在大棚中，感知单元将大棚中草莓的生存和环境数据发送给智能网关，智能网关将大棚中草莓的生存和环境数据由NB-IOT网络发送至云服务器，云服务器进行大数据分析处理后为控制中心和移动端提供所需数据，用户通过控制中心或移动端对大棚中草莓的生存和环境情况进行监视，并根据历史草莓种植的大数据分析通过无线控制设备调节大棚中的草莓的生存环境。
作为本发明的优化方案，感知单元包括感知传感器、与感知传感器对应的数据采集装置、ZigBee通信模块和无线报警传感器，感知传感器用于采集大棚中草莓的生存和环境数据，与感知传感器对应的数据采集装置用于对大棚中草莓的生存和环境数据进行分析处理，ZigBee通信模块将分析处理后的大棚中草莓的生存和环境数据通过ZigBee网络发送至智能网关，无线报警传感器用于对超过阈值的草莓的生存和环境数据进行报警。
作为本发明的优化方案，感知传感器包括无线二氧化碳传感器、无线空气温度传感器、无线土壤温湿度传感器、无线光照传感器和无线肥力传感器中的一种或几种组合。
作为本发明的优化方案，无线控制设备包括无线控制二氧化碳装置、无线控制遮光网装置、无线控制鼓风机装置、无线控制加热装置、无线控制加湿器装置、无线控制滴管装置、无线控制补光灯装置、无线控制冷热水管装置中的一种或几种组合。
作为本发明的优化方案，无线控制补光灯装置包括红蓝光源的LED补光灯。
作为本发明的优化方案，无线控制滴管装置包括滴管水管、滴灌无线控制设备和储水罐，滴灌无线控制设备接收到命令后，控制滴管水管从储水罐中取液进行滴灌。
作为本发明的优化方案，基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统还包括网络摄像头，网络摄像头安装在大棚的上方，网络摄像头将采集的图像数据传输给控制中心，控制中心通过网络摄像头采集的图像数据查看无线控制设备的工作状况。
作为本发明的优化方案，智能网关为内部装有ZigBee和NB-IOT组合的双模芯片。
作为本发明的优化方案，移动端为电脑、移动平板和手机中的一种或几种组合。
本发明具有积极的效果：1)本发明对种植草莓的大数据进行分析和管理，用户通过本系统能实时了解相关区域的草莓种植面积及草莓生长周期，使经济效益达到最大化，市场的供需更加平衡；
2)本发明能够对大棚内二氧化碳浓度、空气温度、土壤温湿度、光照强度以及土壤肥力进行准确监测及调控，可以更加合理的控制草莓上市时间。带来最大经济效益。最大限度使草莓的市场供需达到平衡。同时，通过本系统能实时了解相关区域的草莓种植面积及草莓生长周期，通过智能化的管理，大棚中使用ZigBee网络传输，功耗低，传输效率高；大棚外部使用NB-IOT网络传输、具有低功耗、广覆盖、低成本和大容量的优点，降低了铺设成本，极大地提高了种植管理效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体原理图。
其中：1、感知单元，2、智能网关，3、云服务器，4、控制中心，5、移动端，6、无线控制设备，61、无线控制二氧化碳装置，62、无线控制遮光网装置，63、无线控制鼓风机装置，64、无线控制加热装置，65、无线控制加湿器装置，66、无线控制滴管装置，67、无线控制补光灯装置，68、无线控制冷热水管装置。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，包括若干感知单元1、智能网关2、云服务器3、控制中心4、移动端5和无线控制设备6，感知单元1安装在大棚中，感知单元1将大棚中草莓的生存和环境数据发送给智能网关2，智能网关2将大棚中草莓的生存和环境数据由NB-IOT网络发送至云服务器3，云服务器3进行大数据分析处理后为控制中心4和移动端5提供所需数据，用户通过控制中心4或移动端5根据历史草莓种植的大数据分析对大棚中草莓的生存和环境情况进行监视，并根据历史草莓种植的大数据分析通过无线控制设备6调节大棚中的草莓的生存环境。其中，智能网关2通过ZigBee-NB-IOT网络制式转换，将感知单元1采集的数据由NB-IOT网络发送至云服务器3，用户通过控制中心4对大棚内草莓的生存环境进行实时监控，也可以通过移动端5进行监控，根据大数据分析来调控大棚内草莓的生长周期。云服务器3主要对数据进行分析、比较、汇总和存储，提供控制中心所需的数据。大棚中还可以安装显示屏显示当前大棚内草莓的生存环境的各项监测数据
感知单元1包括感知传感器、与感知传感器对应的数据采集装置、ZigBee通信模块和无线报警传感器，感知传感器用于采集大棚中草莓的生存和环境数据，与感知传感器对应的数据采集装置用于对大棚中草莓的生存和环境数据进行分析处理，ZigBee通信模块将分析处理后的大棚中草莓的生存和环境数据通过ZigBee网络发送至智能网关2，无线报警传感器用于对超过阈值的草莓的生存和环境数据进行报警。
感知传感器包括无线二氧化碳传感器、无线空气温度传感器、无线土壤温湿度传感器、无线光照传感器和无线肥力传感器中的一种或几种组合。大棚中草莓的生存和环境数据包括二氧化碳浓度、大棚中的温度、生长草莓的土壤的温湿度、大棚中光照情况和衡量土壤能够提供作物生长所需的各种养分的数据。
无线空气温度传感器可以采用HTG3535CH无线空气温度传感器。温室大棚在无线土壤温湿度传感器的作用下可以节省很多的人力与物力资源，可以采用不锈钢MP-508B型直插式的无线土壤温湿度传感器来测量，长期埋在土壤下面不影响测量效果。
无线控制设备6包括无线控制二氧化碳装置61、无线控制遮光网装置62、无线控制鼓风机装置63、无线控制加热装置64、无线控制加湿器装置65、无线控制滴管装置66、无线控制补光灯装置67、无线控制冷热水管装置68中的一种或几种组合。
无线控制补光灯装置67包括红蓝光源的LED补光灯。无线控制补光灯装置67可以对大棚内缺少光合作用的植物进行补光。
无线控制滴管装置66包括滴管水管、滴灌无线控制设备和储水罐，滴灌无线控制设备接收到命令后，控制滴管水管从储水罐中取液进行滴灌。
基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统还包括网络摄像头，网络摄像头安装在大棚的上方，网络摄像头将采集的图像数据传输给控制中心4，控制中心4通过网络摄像头采集的图像数据查看无线控制设备6的工作状况。
智能网关2为内部装有ZigBee和NB-IOT组合的双模芯片。智能网关2用于接收的ZigBee信息并通过NB-IOT网络发送至云服务器3。
移动端5为电脑、移动平板和手机中的一种或几种组合。
无线二氧化碳传感器采集的数据经对应的数据采集装置分析处理后由ZigBee通信模块发送至智能网关2，再由NB-IOT网络发送至云服务器3。经云服务器3对上传的数据分析处理，由控制中心4对无线控制二氧化碳装置61下达指令。控制中心4根据以往种植草莓的大数据分析，调整草莓生长周期所需二氧化碳浓度。根据所设置的二氧化碳浓度范围，超出或低于所设范围，无线报警传感器会发出报警信息。无线控制二氧化碳装置61启动，对大棚内的二氧化碳浓度进行增减。回归正常范围后，无线报警传感器自动解除报警，同时无线控制二氧化碳装置61恢复待机状态。(移动端5和控制中心4也可手动控制)。
无线空气温度传感器采集的数据经数据采集装置分析处理后由ZigBee通信模块发送至智能网关2，再由NB-IOT网络发送至云服务器3。经云服务器3对上传的数据分析处理，由控制中心4对无线控制遮光网装置62和无线控制鼓风机装置63和无线控制加热装置64下达指令。控制中心4根据以往种植草莓的大数据分析，调整大棚室内适合草莓生长的温度。当超出设置温度范围时，无线报警传感器会发出报警信息。无线控制遮光网装置62和无线控制鼓风机装置63启动，对大棚温度进行降温，回归正常范围后，无线报警传感器自动解除报警，同时无线控制遮光网装置62和无线控制鼓风机装置63恢复待机状态。当低于设置温度范围时，无线报警传感器会发出报警信息。无线控制加热装置64启动，对室内温度进行升温。回归正常范围后，无线报警传感器自动解除报警，同时无线控制加热装置64恢复待机状态。(移动端5和控制中心4也可手动控制)。
无线土壤温湿度传感器采集的数据经数据采集装置分析处理后由ZigBee通信模块发送至智能网关2，再由NB-IOT网络发送至云服务器3。经云服务器3对上传的数据分析处理，由控制中心4对无线控制遮光网装置62和无线控制加热装置64和无线控制加湿器装置65及无线控制滴管装置66下达指令。控制中心4根据以往种植草莓的大数据分析，调整草莓生长周期所需土壤温湿度。根据所设置的土壤温湿度范围，超出所设范围，无线报警传感器会发出报警信息。同时无线控制遮光网装置62和无线控制加湿器装置65及无线控制滴管装置66启动，对土壤温湿度进行降低，恢复正常范围后，无线报警传感器自动解除报警，无线控制遮光网装置62和无线控制加湿器装置65恢复待机状态。低于所设范围，无线报警传感器会发出报警信息。无线控制加热装置64和安装在土壤层中的无线控制冷热水管装置68启动，土壤温湿度回归正常范围后，无线报警传感器自动解除报警，同时无线控制加热装置64和安装在土壤层中的无线控制冷热水管装置68恢复待机状态。(移动端5和控制中心4也可手动控制)。
无线光照传感器采集的数据经数据采集装置分析处理后由ZigBee通信模块发送至智能网关2，再由NB-IOT网络发送至云服务器3。经云服务器3对上传的数据分析处理，由控制中心4对无线控制遮光网装置62和无线控制补光灯装置67下达指令。控制中心4根据以往种植草莓的大数据分析，调整草莓生长周期所需光照强度。根据所设置的光照强度范围，超出所设范围，无线报警传感器会发出报警信息。同时无线控制遮光网装置62启动，恢复正常范围后。无线控制遮光网装置62恢复待机状态。低于所设范围，无线控制补光灯装置67启动，恢复正常范围后。无线控制补光灯装置67恢复待机状态。(移动端5和控制中心4也可手动控制)。
无线肥力传感器采集的数据经数据采集装置分析处理后由ZigBee通信模块发送至智能网关2，再由NB-IOT网络发送至云服务器3。经云服务器3对上传的数据分析处理，由控制中心4对无线控制滴管装置66下达指令，控制中心4根据以往种植草莓的大数据分析，设置土壤所缺的营养成分范围，超出或低于所设范围，无线报警传感器会发出报警信息。系统会选择合适肥料加入储水罐，由滴灌无线控制设备通过滴灌水管对土壤肥力进行合理补充。恢复正常范围后。无线控制滴管装置66恢复待机状态。(移动端5和控制中心4也可手动控制)。
网络摄像头安装在大棚上方，用于监控大棚内草莓的实时动态，更好的辅助各无线控制设备6。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：包括若干感知单元(1)、智能网关(2)、云服务器(3)、控制中心(4)、移动端(5)和无线控制设备(6)，所述的感知单元(1)安装在大棚中，所述的感知单元(1)将大棚中草莓的生存和环境数据发送给智能网关(2)，所述的智能网关(2)将大棚中草莓的生存和环境数据由NB-IOT网络发送至云服务器(3)，云服务器(3)进行大数据分析处理后为控制中心(4)和移动端(5)提供所需数据，用户通过控制中心(4)或移动端(5)对大棚中草莓的生存和环境情况进行监视，并根据历史草莓种植的大数据分析通过无线控制设备(6)调节大棚中的草莓的生存环境。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的感知单元(1)包括感知传感器、与感知传感器对应的数据采集装置、ZigBee通信模块和无线报警传感器，所述的感知传感器用于采集大棚中草莓的生存和环境数据，与感知传感器对应的数据采集装置用于对大棚中草莓的生存和环境数据进行分析处理，所述的ZigBee通信模块将分析处理后的大棚中草莓的生存和环境数据通过ZigBee网络发送至智能网关(2)，所述的无线报警传感器用于对超过阈值的草莓的生存和环境数据进行报警。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的感知传感器包括无线二氧化碳传感器、无线空气温度传感器、无线土壤温湿度传感器、无线光照传感器和无线肥力传感器中的一种或几种组合。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的无线控制设备(6)包括无线控制二氧化碳装置(61)、无线控制遮光网装置(62)、无线控制鼓风机装置(63)、无线控制加热装置(64)、无线控制加湿器装置(65)、无线控制滴管装置(66)、无线控制补光灯装置(67)、无线控制冷热水管装置(68)中的一种或几种组合。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的无线控制补光灯装置(67)包括红蓝光源的LED补光灯。
6.根据权利要求4所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的无线控制滴管装置(66)包括滴管水管、滴灌无线控制设备和储水罐，滴灌无线控制设备接收到命令后，控制滴管水管从储水罐中取液进行滴灌。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统还包括网络摄像头，所述的网络摄像头安装在大棚的上方，所述的网络摄像头将采集的图像数据传输给控制中心(4)，控制中心(4)通过网络摄像头采集的图像数据查看无线控制设备(6)的工作状况。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的智能网关(2)为内部装有ZigBee和NB-IOT组合的双模芯片。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于大数据分析的大棚草莓上市时间调控系统，其特征在于：所述的移动端(5)为电脑、移动平板和手机中的一种或几种组合。
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