CN110209137A - 一种智慧农业整体管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智慧农业整体管理系统，运用于农耕土地，所述农耕土地被划分为多个平整的土地块，所述的系统还包括温室大棚、控制终端、云计算服务器、PLC控制设备、监测模块、灌溉模块、施肥模块、施药模块、储肥罐若干个、储药罐若干个和储水箱。本发明所述的系统可以对同时在一个温室大棚内种植的不同种农作物生长环境参数进行改变，相互之间互不干扰，又能集中控制，节省人力，提高控制精度，严格控制了农作物的生长环境参数，准确分辨害虫种类并进行施药，降低农药残留，提高了农业生产效率和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于农业种植管理技术领域，特别涉及一种智慧农业整体管理系统。
背景技术
农业是国民经济中的一个重要产业部门，农业生产最大的风险和不确定性来自于农业生产环境，因此实现智慧种植的一个前提条件是实现生产环境的智慧化管理。不管是加强农业灾害的监测预警，还是提高种植业的适应能力以及建立有效的农险保障机制，都离不开精细化的区域环境管理；同时，生产环境的有效管理与作物生长模型的有机结合才能实现智慧种植以及高精度的产量预测，从而使种植主体在市场上占领先机，实现利润最大化。
发明专利CN201510627011.7，智慧农业管理系统，包括数据库管理系统、数值模拟预测系统和前端展示系统；数据库管理系统包括数据库、数据库持久层、数据库存取层、业务逻辑层、表示控制层和界面表示层；数值模拟预测系统包括农田环境预测系统和作物生长量化系统；前端展示系统包括PC端软件和移动端应用。该发明智慧农业管理系统使用方便，可以协助种植主体基于生产环境与作物生长情况的精细化预测进行有效的种植管理和决策，有效提高作物的成活率和品质。
发明专利CN201520011785.2，一种基于物联网的农业自动管理系统，它解决了现有灌溉系统数据采集方式单一的问题。基于物联网的农业自动管理系统，包括控制系统、RFID阅读器、RFID标签、GSM/GPRS/Internet、PC/手机、气象局网站、环境传感系统和现场管理系统，其中RFID标签置于现场管理员的智能卡中，RFID阅读器被分布固定置于田间，RFID阅读器、GSM/GPRS/Internet、环境传感系统和现场管理系统分别与控制系统连接，PC/手机和气象局网站通过GSM/GPRS/Internet分别与控制系统连接。该系统控制方式较多，既可以通过传统的环境传感系统进行实时监测环境数据，也可以通过现场管理员进行管理，而且接入气象局网站以根据天气情况进行合理灌溉，避免不必要的浪费。
实用新型CN201621219605.0，一种农业智能管理控制系统，其包括：智能监控终端、管理监控中心、照明系统、监控摄像头及信号传输系统、捕鸟灯及传感器、土壤湿度传感器、土壤水分传感器、空气温度湿度传感器、灌溉系统；所述智能监控终端通过无线网络与管理监控中心进行通讯；管理监控中心的监控计算机通过无线网络与照明系统、监控摄像头及信号传输系统、捕鸟灯及传感器、土壤湿度传感器、土壤水分传感器、空气温度湿度传感器、灌溉系统之间进行信号接收和传输；上述各设备均与太阳能采集储能装置相连接。该实用新型是农业人员在实践中总结出的一种管理系统，既方便实用，又节约能源，还可远程监控田间变化，特别适合现代大规模田间管理。
随着农业现代化发展，智能化农业管理逐渐成熟，提高了农业生产效率，随着时代的进步，农业发展向着集中化多样式种植发展，不同作物同时种植不仅能提高土地的利用效率，同时根据不同作物的生长环境利用情况的不同，能节约土地资源，促进农业发展，但是在不同作物同时种植领域的管理存在着劳动力需求大、人力资源和机械资源不足的问题，因此，对多农作物集中自动化管理种植业的研究迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术在多农作物集中自动化管理种植存在的不足，本发明提供一种智慧农业整体管理系统，该系统用于被划分为多个平整土地块的农耕土地，用于同时种植多种不同农作物进行集中化管理。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种智慧农业整体管理系统，运用于农耕土地，所述农耕土地被划分为多个平整的土地块，所述的系统还包括温室大棚、控制终端、云计算服务器、无线通信模块、PLC控制设备、监测模块、灌溉模块、施肥模块、太阳能蓄电模块、储肥罐若干个、储药罐若干个和储水箱；
所述的温室大棚设置多个可分离薄膜，分别对应相同位置的多个区域块土地，薄膜通过自动卷帘装置进行覆盖和收起；
所述的控制终端和云计算服务器连接，云计算服务器通过无线通信模块连接PLC控制设备；
所述的控制终端为计算机、手机和平板电脑中的一种，分别通过无线通信模块连接云计算服务器；
所述的PLC控制设备与自动卷帘装置、监测模块、灌溉模块和施肥模块连接；
所述的监测模块设置于每个区域土地，包括空气温度监测、空气湿度监测、土壤pH监测、土壤水含量监测、土壤N/P含量监测、CO2浓度监测、光照强度监测、害虫监测；
所述的太阳能蓄电模块由蓄电池和太阳能蓄电板组成，所述的蓄电池通过太阳能蓄电板进行蓄电，同时连接卷帘装置和PLC控制设备；所述的太阳能蓄电板安装于温室大棚顶部；
所述的灌溉模块设置于每个区域土地，与储水箱连接；
所述的施肥模块设置于每个区域土地，与储肥罐连接；
所述的施药模块设置于每个区域土地，与储药罐连接。
本发明通过云计算服务器对各个土地块的农作物环境参数进行划分、整理和控制，预设了各类农作物生长的最佳参数数据和害虫数据以及施药方案，通过控制终端可以实时查看不同土地块上农作物生长的各项参数，当某项参数与预设方案差距较大时，服务器会进行提醒，可以通过人工进行调整，或者服务器会根据预设数据进行调整，然后服务器会对PLC控制器发出指令控制温室大棚、监测模块、灌溉模块和施肥模块进行工作。
云计算服务器会对每次种植的农作物生长环境数据进行记录和储存，通过云计算得出农作物生长趋势图表，本领域技术人员可以通过控制终端读取图表数据，根据数据对农作物生长条件进行更改，改变云计算服务器中预设的方案，通过不断完善数据，提高各类农作物生长效率，提高农作物的价值。
本发明的温室大棚为全自动大棚，大棚设置的可分离薄膜对应大棚下的土地块，云计算服务器根据CO2监测、光照强度监测所得数据，对比预设方案，或者人工设置，控制PLC控制设备对卷帘装置发出指令控制薄膜覆盖/受气，从而改变相对应土地块的光照强度和CO2浓度。
作为本发明的进一步改进，所述的一个温室大棚内同时在不同的土地块种植不同的农作物。
多作物同时种植，有效提高了土地利用率，根据不同作物之间对环境的需求不同，不仅不会产生竞争作用，还能完全利用环境资源生长，使得同季作物能同时生长，提高了生产效率，促进农业发展。
作为本发明的进一步改进，所述的储肥罐个数根据播种农作物种类进行设置，并储存相对应所用的肥料。
不同农作物在不同生长时期使用的肥料、肥料用量不同，播种时，根据农作物需肥相似的特点，尽量减少肥料的种类，节约成本；云计算服务器会根据土壤监测数据计算出土壤的需肥种类和需肥量，工作人员也可以根据数据判断施肥种类和施肥量，然后通过控制终端对云计算服务器发出指令使PLC控制设备发出指令进行施肥。
作为本发明的进一步改进，所述的储药罐个数根据播种农作物可能出现的害虫种类进行设置，并储存相对应的农药。
不同作物出现不同类的害虫，害虫施药量也会有所不同，多作物集中种植时，长时间种植后，会使得害虫趋于统一，根据作物可能出现的害虫进行农药预设方案设置，云计算服务器通过监测模块得到的害虫数据对害虫种类和害虫数量进行判断，然后读取施药方案，包括施药种类和施药用量，工作人员也可以通过控制终端查看害虫数据，决定施药方案，然后通过控制终端对云计算服务器发出指令使PLC控制设备发出指令进行施药。云计算服务器会储存害虫趋势数据并生成图表数据，工作人员可以通过控制终端查看相应的图表数据，根据图表数据提前做出相对应的防治方案，降低害虫对农作物的危害。
作为本发明的进一步改进，所述的害虫监测通过微波对害虫活动进行监测，利用多普勒效应捕捉害虫并分辨害虫种类。
不同害虫活动时会产生不同波形的微波，根据多普勒效应捕捉害虫活动迹象和害虫数量，云计算服务器收集各类害虫产生的微波数据，根据害虫监测捕捉的微波数据，可以判断出害虫种类和害虫数量，从而可以精准的确定施药类型和施药用量，大大降低了农药残留对土壤的危害，提高了土地资源的可循环利用。
作为本发明的进一步改进，所述的云计算服务器预设置不同农作物的需水量、施药种类和施药量、光照强度值、生长最适温度和生长最适湿度；云计算服务器会将监测模块数据和预设数据对比，如果超出预设数值，则对PLC控制设备发出指令控制灌溉模块、施肥模块和温室大棚进行灌溉、施肥、施药和薄膜覆盖或收起。
作为本发明的进一步改进，所述的控制终端可以查看监测模块所得数据和云计算服务器预设数据，根据数据对比决定是否对PLC控制设备发出指令控制各个模块。
作为本发明的进一步改进，所述的控制终端可以通过PLC控制设备单独对温室大棚、监测模块、灌溉模块、施肥模块、施药模块进行控制。
多作物种植时，当其中一个土地块的作物生长参数与预设数据差距较大时，可以单独改变该土地块的生长参数，从而不影响其他土地块的农作物生长，集中分散管理各类作物减少了人力成本，提高了同季不同作物的生产量。
作为本发明的进一步改进，所述的云计算服务器接入气象局网站实时读取气象数据，根据气象情况进行合理灌溉。
云计算服务器可以根据气象预报计算出未来5~10天的空气温度、空气湿度、土壤含水量、土壤pH、CO2浓度和光照强度，并做出预警，工作人员可以根据预警数据控制各个模块的运行和预运行，使得在无工作人员的情况下也可以对各类天气做出相对的措施。
本发明的有益效果：
本发明的智慧整体管理系统集中管理不同作物，使得同季不同作物能够同时集中管理，系统自动化程度高，节省了人力成本，云计算服务器能根据监测数据精准的实现灌溉、施药和改变作物的CO2、光照强度需求量，降低了土壤压力，提高了土地的利用率，精准的害虫监测模块、施肥模块和施药模块使得生长的农作物更加绿色健康，大大提高了农业的经济效益，促进了农业发展。
附图说明
图1为本发明系统连接结构示意图。
图2为本发明温室大棚结构示意图。
附图标记：1-太阳能蓄电板，2-卷帘装置，3-可分离薄膜，4-土地块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
一种智慧农业整体管理系统，运用于农耕土地，所述农耕土地被划分为4个平整的土地块，左右各两块，所述的系统还包括温室大棚、控制终端、云计算服务器、无线通信模块、PLC控制设备、监测模块、灌溉模块、施肥模块、施药模块、太阳能蓄电模块、储肥罐若干个、储药罐若干个和储水箱；
所述的温室大棚设置4个可分离薄膜，分别对应相同位置的4个区域块土地，薄膜通过自动卷帘装置进行覆盖和收起；一个温室大棚内同时种植4种不同的农作物；
所述的PLC控制设备与自动卷帘装置、监测模块、灌溉模块和施肥模块连接；
所述的监测模块设置于每个区域土地，包括空气温度监测、空气湿度监测、土壤pH监测、土壤水含量监测、土壤N/P含量监测、CO2浓度监测、光照强度监测、害虫监测；
所述的太阳能蓄电模块由蓄电池和太阳能蓄电板组成，所述的蓄电池通过太阳能蓄电板进行蓄电，同时连接卷帘装置和PLC控制设备；所述的太阳能蓄电板安装于温室大棚顶部；
所述的灌溉模块设置于每个区域土地，与储水箱连接；
所述的施肥模块设置于每个区域土地，与储肥罐连接；
所述的施药模块设置于每个区域土地，与储药罐连接；
所述的储肥罐个数根据播种农作物种类进行设置，并储存相对应所用的肥料；
所述的储药罐个数根据播种农作物可能出现的害虫种类进行设置，并储存相对应的农药；
所述的害虫监测通过微波对害虫活动进行监测，利用多普勒效应捕捉害虫并分辨害虫种类；
所述的控制终端为计算机、手机和平板电脑中的一种，和云计算服务器连接，云计算服务器通过无线通信模块连接PLC控制设备；控制终端可以查看监测模块所得数据和云计算服务器预设数据，根据数据对比决定是否对PLC控制设备发出指令控制各个模块，控制终端可以通过PLC控制设备单独对温室大棚、监测模块、灌溉模块、施肥模块和施药模块进行控制；
所述的云计算服务器预设置不同农作物的需水量、施药种类和施药量、光照强度值、生长最适温度和生长最适湿度；云计算服务器会将监测模块数据和预设数据对比，如果超出预设数值，则对PLC控制设备发出指令控制灌溉模块、施肥模块和温室大棚进行灌溉、施肥、施药和薄膜覆盖或收起；云计算服务器接入气象局网站实时读取气象数据，根据气象情况进行合理灌溉。
实施例2
一种智慧农业整体管理系统，运用于农耕土地，所述农耕土地被划分为6个平整的土地块，左右各3块，所述的系统还包括温室大棚、控制终端、云计算服务器、无线通信模块、PLC控制设备、监测模块、灌溉模块、施肥模块、施药模块、太阳能蓄电模块、储肥罐若干个、储药罐若干个和储水箱；
所述的温室大棚设置6个可分离薄膜，分别对应相同位置的6个区域块土地，薄膜通过自动卷帘装置进行覆盖和收起；一个温室大棚内同时种植3种不同的农作物，左右相邻两块土地块种植同一种农作物；
所述的PLC控制设备与自动卷帘装置、监测模块、灌溉模块和施肥模块连接；
所述的监测模块设置于每个区域土地，包括空气温度监测、空气湿度监测、土壤pH监测、土壤水含量监测、土壤N/P含量监测、CO2浓度监测、光照强度监测、害虫监测；
所述的太阳能蓄电模块由蓄电池和太阳能蓄电板组成，所述的蓄电池通过太阳能蓄电板进行蓄电，同时连接卷帘装置和PLC控制设备；所述的太阳能蓄电板安装于温室大棚顶部；
所述的灌溉模块设置于每个区域土地，与储水箱连接；
所述的施肥模块设置于每个区域土地，与储肥罐连接；
所述的施药模块设置于每个区域土地，与储药罐连接；
所述的储肥罐个数根据播种农作物种类进行设置，并储存相对应所用的肥料；
所述的储药罐个数根据播种农作物可能出现的害虫种类进行设置，并储存相对应的农药；
所述的害虫监测通过微波对害虫活动进行监测，利用多普勒效应捕捉害虫并分辨害虫种类；
所述的控制终端为计算机、手机和平板电脑中的一种，和云计算服务器连接，云计算服务器通过无线通信模块连接PLC控制设备；控制终端可以查看监测模块所得数据和云计算服务器预设数据，根据数据对比决定是否对PLC控制设备发出指令控制各个模块，控制终端可以通过PLC控制设备单独对温室大棚、监测模块、灌溉模块、施肥模块和施药模块进行控制；
所述的云计算服务器预设置不同农作物的需水量、施药种类和施药量、光照强度值、生长最适温度和生长最适湿度；云计算服务器会将监测模块数据和预设数据对比，如果超出预设数值，则对PLC控制设备发出指令控制灌溉模块、施肥模块和温室大棚进行灌溉、施肥、施药和薄膜覆盖或收起；云计算服务器接入气象局网站实时读取气象数据，根据气象情况进行合理灌溉。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种智慧农业整体管理系统，其特征在于，运用于农耕土地，所述农耕土地被划分为多个平整的土地块，所述的系统还包括温室大棚、控制终端、云计算服务器、无线通信模块、PLC控制设备、监测模块、灌溉模块、施肥模块、施药模块、太阳能蓄电模块、储肥罐若干个、储药罐若干个和储水箱；
所述的温室大棚设置多个可分离薄膜，分别对应相同位置的多个区域块土地，薄膜通过自动卷帘装置进行覆盖和收起；
所述的控制终端和云计算服务器连接，云计算服务器通过无线通信模块连接PLC控制设备；
所述的控制终端为计算机、手机和平板电脑中的一种，分别通过无线通信模块连接云计算服务器；
所述的PLC控制设备与自动卷帘装置、监测模块、灌溉模块和施肥模块连接；
所述的监测模块设置于每个区域土地，包括空气温度监测、空气湿度监测、土壤pH监测、土壤水含量监测、土壤N/P含量监测、CO2浓度监测、光照强度监测、害虫监测；
所述的太阳能蓄电模块由蓄电池和太阳能蓄电板组成，所述的蓄电池通过太阳能蓄电板进行蓄电，同时连接卷帘装置和PLC控制设备；所述的太阳能蓄电板安装于温室大棚顶部；
所述的灌溉模块设置于每个区域土地，与储水箱连接；
所述的施肥模块设置于每个区域土地，与储肥罐连接；
所述的施药模块设置于每个区域土地，与储药罐连接。
2.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的一个温室大棚内同时在不同的土地块种植不同的农作物。
3.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的储肥罐个数根据播种农作物种类进行设置，并储存相对应所用的肥料。
4.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的储药罐个数根据播种农作物可能出现的害虫种类进行设置，并储存相对应的农药。
5.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的害虫监测通过微波对害虫活动进行监测，利用多普勒效应捕捉害虫并分辨害虫种类。
6.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的云计算服务器预设置不同农作物的需水量、施药种类和施药量、光照强度值、生长最适温度和生长最适湿度；云计算服务器会将监测模块数据和预设数据对比，如果超出预设数值，则对PLC控制设备发出指令控制灌溉模块、施肥模块和温室大棚进行灌溉、施肥、施药和薄膜覆盖或收起。
7.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的控制终端可以查看监测模块所得数据和云计算服务器预设数据，根据数据对比决定是否对PLC控制设备发出指令控制各个模块。
8.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的控制终端可以通过PLC控制设备单独对温室大棚、监测模块、灌溉模块、施肥模块和施药模块进行控制。
9.根据权利要求1所述的智慧农业整体管理系统，其特征在于，所述的云计算服务器接入气象局网站实时读取气象数据，根据气象情况进行合理灌溉。
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