CN109870941A - 一种基于物联网技术的农业综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的农业综合管理系统，包括数据采集模块和太阳能板组，数据采集模块的输出端和数据分析模块的输入端电连接，数据分析模块和无线传输模块双向电连接，无线传输模块和ZigBee网络双向电连接。该基于物联网技术的农业综合管理系统，能够对农业作业环境和土壤情况进行准确的检测，四种监测形式的精确性更高，有效的避免了大幅度的偏差，保证了物联网农业管理系统的高效监控，监控效果更好，智能化程度高，能够提供两种不同形式的电能，有效的避免了电力资源的过量浪费，更加节能环保，能够对物联网系统进行有效的控制，更加省时省力，生产效率高，实用性能好。

Description

一种基于物联网技术的农业综合管理系统

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体为一种基于物联网技术的农业综合管理系统。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，物联网就是物物相连的互联网，其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，将农业和物联网进行结合，是现代化农业的发展趋势，环境因素(墒情、温度和湿度等)对农业的生产有着较大的影响。

现有的农业生产存在大多采用人工直接进行，费时费力，生产效率低，智能化程度低，而且，现有的物联网农业管理系统监控力度有限，监控效果不够理想，农业管理系统的使用存在着浪费电力资源的现象，实用性能低。

发明内容

(一)解决的技术问题

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农业综合管理系统，解决了监控效果差和实用性能低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网技术的农业综合管理系统，包括数据采集模块和太阳能板组，所述数据采集模块的输出端和数据分析模块的输入端电连接，所述数据分析模块和无线传输模块双向电连接，所述无线传输模块和ZigBee网络双向电连接，所述ZigBee网络的输出端和滤波器的输入端电连接，所述滤波器的输出端和A/D转换器的输入端电连接，所述A/D转换器的输出端和反馈模块的输入端电连接，所述反馈模块的输出端和中央处理器的输入端电连接，所述ZigBee网络和中央处理器双向电连接，所述中央处理器和存储模块双向电连接。

所述存储模块包括安全标准存储单元、报警信息存储单元和事故案例存储单元，所述安全标准存储单元的输入端和数据设定模块的输出端电连接，所述中央处理器和远程终端双向电连接，所述中央处理器的输出端和执行模块的输入端电连接，所述中央处理器的输入端和备用电源模块的输出端电连接。

所述太阳能板组的输出端和MPPT控制器的输入端电连接，所述MPPT控制器的输出端和逆变器的输入端电连接，所述逆变器的输出端和主电源模块的输入端电连接，所述主电源模块的输出端和中央处理器的输入端电连接。

优选的，所述数据采集模块包括土壤含水量传感器、土壤墒情传感器、空气温度传感器和空气湿度传感器，所述数据分析模块包括土壤含水量对比模块、土壤墒情对比模块、空气温度对比模块和空气湿度对比模块。

优选的，所述土壤含水量传感器的输出端和土壤含水量对比模块的输入端电连接，所述土壤墒情传感器的输出端和土壤墒情对比模块的输入端电连接，所述空气温度传感器的输出端和空气温度对比模块的输入端电连接，所述空气湿度传感器的输出端和空气湿度对比模块的输入端电连接。

优选的，所述数据设定模块包括土壤含水量设定模块、土壤墒情设定模块、空气温度设定模块和空气湿度设定模块。

优选的，所述执行模块包括喷灌单元和语音单元，所述远程终端包括通讯模块和显示模块。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于物联网技术的农业综合管理系统，具备以下有益效果：

(1)该基于物联网技术的农业综合管理系统，通过设置有土壤含水量传感器、土壤墒情传感器、空气温度传感器和空气湿度传感器，在土壤含水量对比模块、土壤墒情对比模块、空气温度对比模块和空气湿度对比模块的对比作用下，能够对农业作业环境和土壤情况进行准确的检测，四种监测形式的精确性更高，通过设置有安全标准存储单元和事故案例存储单元，能够对监测到的实际情况进行分析对比，有效的避免了大幅度的偏差，保证了物联网农业管理系统的高效监控，监控效果更好，智能化程度高。

(2)该基于物联网技术的农业综合管理系统，通过设置有太阳能板组、主电源模块和备用电源模块，能够提供两种不同形式的电能，保证了该系统的正常运行，增加太阳能供电，有效的避免了电力资源的过量浪费，更加节能环保，通过设置有存储模块、执行模块和远程终端，能够对工作中遇到的状况进行及时、精确和高效的记录和操作执行，能够对物联网系统进行有效的控制，更加省时省力，生产效率高，实用性能好。

附图说明

图1为本发明系统控制图。

图中：1数据采集模块、2土壤含水量传感器、3土壤墒情传感器、4空气温度传感器、5空气湿度传感器、6数据分析模块、7土壤含水量对比模块、 8土壤墒情对比模块、9空气温度对比模块、10空气湿度对比模块、11中央处理器、12存储模块、13安全标准存储单元、14报警信息存储单元、15事故案例存储单元、16滤波器、17A/D转换器、18反馈模块、19无线传输模块、 20执行模块、21远程终端、22通讯模块、23显示模块、24太阳能板组、25MPPT 控制器、26逆变器、27主电源模块、28数据设定模块、29土壤含水量设定模块、30土壤墒情设定模块、31空气温度设定模块、32空气湿度设定模块、 33喷灌单元、34语音单元、35ZigBee网络、36备用电源模块。

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，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网技术的农业综合管理系统，包括数据采集模块1和太阳能板组24，数据采集模块1能够对农业生产环境和土壤墒情进行精确的检测，太阳能板组24能够对太阳能源进行有效的转换，能够对电力资源进行有效的节省，更加节能环保，数据采集模块1的输出端和数据分析模块6的输入端电连接，数据采集模块1包括土壤含水量传感器2、土壤墒情传感器3、空气温度传感器4和空气湿度传感器5，土壤含水量传感器2是一种对土壤内部含水率进行检测的设备，其型号为 HA2001，它能发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化通常取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量，能够对土壤的含水量进行精确的检测，土壤墒情传感器3又名土壤湿度传感器和土壤水分传感器，其型号为CDMA3系列，主要用来测量土壤容积含水量，它利用电磁脉冲原理，根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数ε，从而得到土壤容积含水量θv，土壤墒情传感器3具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程和少标定等优点，空气温度传感器4指能感受温度并转换成可用输出信号的传感设备，空气温度传感器4的型号为pt100或ad590，能够对空气内的温度状况进行精确的检测，空气湿度传感器5是利用其内部的湿敏元件对空气内的水分及湿度状况进行检测，空气湿度传感器5型号为th903系列，土壤含水量传感器2、土壤墒情传感器3、空气温度传感器4和空气湿度传感器5均为现有技术所公知的技术设备，本申请是利用这些设备的功能对农业环境进行检测和整个农业管理系统的实施与应用，数据分析模块6包括土壤含水量对比模块7、土壤墒情对比模块8、空气温度对比模块9和空气湿度对比模块10，土壤含水量传感器2的输出端和土壤含水量对比模块7的输入端电连接，土壤墒情传感器3的输出端和土壤墒情对比模块8的输入端电连接，空气温度传感器4的输出端和空气温度对比模块9的输入端电连接，空气湿度传感器5的输出端和空气湿度对比模块10的输入端电连接，数据分析模块6和无线传输模块19双向电连接，无线传输模块19和ZigBee网络35 双向电连接，ZigBee网络35是一种低功耗局域网协议，为新兴的短距离无线通信技术，主要适合用于自动控制和远程控制领域，保证了该系统的正常传输和运行，ZigBee网络35的输出端和滤波器16的输入端电连接，滤波器16 是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，滤波器16可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号，能够对传输的信号进行有效的滤化处理，滤波器16的型号为15SRB1-R系列，性能较好，滤波器16的输出端和A/D转换器17的输入端电连接，A/D转换器即模数转换器，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，能够将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号，保证了数据的正常传输，A/D转换器17的输出端和反馈模块18的输入端电连接，反馈模块18的输出端和中央处理器11的输入端电连接， ZigBee网络35和中央处理器11双向电连接，中央处理器11主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线，中央处理器11的型号为Intel公司开发的Core-i5系列32nm四核处理器，运行性能高，中央处理器11和存储模块12双向电连接。

存储模块12包括安全标准存储单元13、报警信息存储单元14和事故案例存储单元15，能够对信息进行有效的存储和记录，安全标准存储单元13的输入端和数据设定模块28的输出端电连接，数据设定模块28包括土壤含水量设定模块29、土壤墒情设定模块30、空气温度设定模块31和空气湿度设定模块32，中央处理器11和远程终端21双向电连接，远程终端21包括通讯模块22和显示模块23，中央处理器11的输出端和执行模块20的输入端电连接，执行模块20包括喷灌单元33和语音单元34，中央处理器11的输入端和备用电源模块36的输出端电连接。

太阳能板组24的输出端和MPPT控制器25的输入端电连接，MPPT控制器 25能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出对蓄电池充电，MPPT控制器25的型号为I-P-eSMART系列，MPPT 控制器25的输出端和逆变器26的输入端电连接，逆变器26是把直流电能转变成交流电，能够将太阳能进行转换并存储于主电源模块27，逆变器26的型号为YTP-300，逆变器26的输出端和主电源模块27的输入端电连接，主电源模块27的输出端和中央处理器11的输入端电连接，该系统能够对监测到的实际情况进行分析对比，有效的避免了大幅度的偏差，保证了物联网农业管理系统的监控力度，监控效果更好，智能化程度高。

工作原理：根据地形和气候因素，对土壤含水量设定模块29、土壤墒情设定模块30、空气温度设定模块31和空气湿度设定模块32进行标准值设定，并将土壤含水量标准值、土壤墒情标准值、空气温度标准值和空气湿度标准值分别作为土壤含水量对比模块7、土壤墒情对比模块8、空气温度对比模块 9和空气湿度对比模块10的对比基础值，土壤含水量传感器2、土壤墒情传感器3、空气温度传感器4和空气湿度传感器5对土壤和空气环境进行检测，并对检测到的实际值与标准值进行对比分析，在无线传输模块19和ZigBee 网络35的作用下，滤波器16和A/D转换器17对信号进行处理并将对比信号传输到中央处理器11，喷灌单元33对土壤和墒情进行处理，语音单元34进行语音处理和提示，远程终端21对该系统进行远程控制和操作，太阳能板组 24、MPPT控制器25和逆变器对太阳能进行转换并存储在主电源模块27内，备用电源模块36和主电源模块27两组供电形式，能够对监测到的实际情况进行分析对比，有效的避免了大幅度的偏差，保证了物联网农业管理系统的高效监控，监控效果更好，智能化程度高。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处，本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

综上所述，该基于物联网技术的农业综合管理系统，通过设置有土壤含水量传感器2、土壤墒情传感器3、空气温度传感器4和空气湿度传感器5，在土壤含水量对比模块7、土壤墒情对比模块8、空气温度对比模块9和空气湿度对比模块10的对比作用下，能够对农业作业环境和土壤情况进行准确的检测，四种监测形式的精确性更高，通过设置有安全标准存储单元13和事故案例存储单元15，能够对监测到的实际情况进行分析对比，有效的避免了大幅度的偏差，保证了物联网农业管理系统的高效监控，监控效果更好，智能化程度高，通过设置有太阳能板组24、主电源模块27和备用电源模块36，能够提供两种不同形式的电能，保证了该系统的正常运行，增加太阳能供电，有效的避免了电力资源的过量浪费，更加节能环保，通过设置有存储模块12、执行模块20和远程终端21，能够对工作中遇到的状况进行及时、精确和高效的记录和操作执行，能够对物联网系统进行有效的控制，更加省时省力，生产效率高，实用性能好。

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。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

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 (5)

1.一种基于物联网技术的农业综合管理系统，包括数据采集模块(1)和太阳能板组(24)，其特征在于：所述数据采集模块(1)的输出端和数据分析模块(6)的输入端电连接，所述数据分析模块(6)和无线传输模块(19)双向电连接，所述无线传输模块(19)和ZigBee网络(35)双向电连接，所述ZigBee网络(35)的输出端和滤波器(16)的输入端电连接，所述滤波器(16)的输出端和A/D转换器(17)的输入端电连接，所述A/D转换器(17)的输出端和反馈模块(18)的输入端电连接，所述反馈模块(18)的输出端和中央处理器(11)的输入端电连接，所述ZigBee网络(35)和中央处理器(11)双向电连接，所述中央处理器(11)和存储模块(12)双向电连接；

所述存储模块(12)包括安全标准存储单元(13)、报警信息存储单元(14)和事故案例存储单元(15)，所述安全标准存储单元(13)的输入端和数据设定模块(28)的输出端电连接，所述中央处理器(11)和远程终端(21)双向电连接，所述中央处理器(11)的输出端和执行模块(20)的输入端电连接，所述中央处理器(11)的输入端和备用电源模块(36)的输出端电连接；

所述太阳能板组(24)的输出端和MPPT控制器(25)的输入端电连接，所述MPPT控制器(25)的输出端和逆变器(26)的输入端电连接，所述逆变器(26)的输出端和主电源模块(27)的输入端电连接，所述主电源模块(27)的输出端和中央处理器(11)的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业综合管理系统，其特征在于：所述数据采集模块(1)包括土壤含水量传感器(2)、土壤墒情传感器(3)、空气温度传感器(4)和空气湿度传感器(5)，所述数据分析模块(6)包括土壤含水量对比模块(7)、土壤墒情对比模块(8)、空气温度对比模块(9)和空气湿度对比模块(10)。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业综合管理系统，其特征在于：所述土壤含水量传感器(2)的输出端和土壤含水量对比模块(7)的输入端电连接，所述土壤墒情传感器(3)的输出端和土壤墒情对比模块(8)的输入端电连接，所述空气温度传感器(4)的输出端和空气温度对比模块(9)的输入端电连接，所述空气湿度传感器(5)的输出端和空气湿度对比模块(10)的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业综合管理系统，其特征在于：所述数据设定模块(28)包括土壤含水量设定模块(29)、土壤墒情设定模块(30)、空气温度设定模块(31)和空气湿度设定模块(32)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的农业综合管理系统，其特征在于：所述执行模块(20)包括喷灌单元(33)和语音单元(34)，所述远程终端(21)包括通讯模块(22)和显示模块(23)。