CN111406550A - 一种基于物联网的智慧种植大棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智慧种植大棚，包括：云平台、通信模块、蓄水池、化粪池、数据采集模块、显示模块、控制模块、大棚环境调控模块和播种机器人，云平台分别与显示模块以及通信模块连接，通信模块与控制模块连接，大棚环境调控模块分别与蓄水池和化粪池连接，控制模块分别与数据采集模块、大棚环境调控模块以及播种机器人连接。本发明通过播种机器人，实现智慧大棚自动播种；通过传感器采集大棚内的环境数据，并进行调节，保障种植物的良好生长，实现了智慧大棚内种植物生长过程的实时监测；通过化粪池和蓄水池，合理利用资源，增加大棚种植物的产量。

Description

一种基于物联网的智慧种植大棚

技术领域

本发明涉及农业大棚技术领域，尤其涉及一种基于物联网的智慧种植大棚。

背景技术

随着农业技术的发展，大棚技术日渐广泛应用于农作物的种植，如各种花卉、反季蔬果的种植等，其原因在于大棚内的温度、温度等环境因素可通过人工调节，使其更好地满足农作物的生长需求，智慧大棚就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲。所谓“智慧大棚”就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现大棚农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。“智慧大棚”是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。智慧大棚能更好的发展农业，但目前的智慧大棚只在种植物成长阶段进行检测和观察，没有对种子种植阶段进行操作，无法做到农作物全程智慧种植，同时没有合理利用自然资源，造成一定程度上的高消耗和浪费。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种智慧大棚”，其公开号CN208314595U，其公开日2019年01月01日，包括数据处理模块、通信模块、云端大数据服务器、数据采集模块、控制模块、电源模块、大棚内环境调节模块和显示模块；所述通信模块、数据采集模块、控制模块、电源模块和显示模块与数据处理模块相连，大棚内环境调节模块与控制模块相连，云端大数据服务器通过通信模块与数据处理模块相连；所述通信模块用于实时远程通信；所述电源模块用于为大棚供电；所述数据采集模块用于采集大棚内的温度数据、湿度数据、co浓度信息和光照信息；所述云端大数据服务器用于根据大棚所种的一种或几种农作物利用大数据得出大棚内所需的种植环境；所述大棚内环境调节模块用于调节大棚内农作物生长的环境；所述控制模块用于控制大棚内环境调节模块的运行；所述显示模块用于显示大棚内的温度数据、湿度数据、co浓度信息和光照信息；所述数据处理模块用于接受并处理数据采集模块、控制模块和通信模块的信号。该智慧大棚对大棚内的种植物的成长阶段进行检测，使种植物成长，但是该智慧大棚没有对种子进行种植，还需人工进行种植，且给予种植物的肥料只有无机肥，不利于种植物的生长。

发明内容

本发明主要解决现有的技术智慧大棚无法自动种植且无法合理利用自然资源的问题；提供一种基于物联网的智慧种植大棚，对大棚内的种植物从种植到成熟实现监测控制以及自动一体化，合理利用雨水、粪便等自然资源使种植物生长的更好。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于物联网的智慧种植大棚，包括云平台、通信模块、蓄水池、化粪池、数据采集模块、显示模块、控制模块、大棚环境调控模块和播种机器人，所述云平台分别与显示模块以及通信模块连接，所述通信模块与控制模块连接，所述大棚环境调控模块分别与蓄水池和化粪池连接，所述控制模块分别与数据采集模块、大棚环境调控模块以及播种机器人连接。通过播种机器人在大棚内进行种植物播种，实现智慧大棚的自动播种，通过化粪池和蓄水池收集粪便和雨水，为种植物提供自然有机肥和水分，合理利用资源，减少大棚种植的成本，通过数据采集模块对大棚内的种植物成长环境数据进行采集，并将数据传递给控制模块，控制模块经通信模块将数据传递给云平台，通过显示模块使大棚环境数据得到实时观察，通过大棚环境调控模块对大棚内的种植物成长所需物质进行补充，使种植物生长良好，增加大棚种植的产量，同时，在有机肥的灌溉下，使种植物色泽更好，味道更美。

作为优选，所述的大棚环境调控模块包括CO2调节模块、灌溉模块、施肥模块、温度调节模块、通风模块和杀虫模块，所述施肥模块包括化肥模块和自然肥模块，所述自然肥模块与化粪池连接，所述CO2调节模块用于调节大棚内CO2浓度，所述灌溉模块分别与化肥模块以及蓄水池连接，所述灌溉模块用于给种植物提供水分和无机肥料，所述自然肥模块用于给种植物提供有机肥料，所述温度调节模块用于调节大棚内温度，所述杀虫模块用于杀死大棚内的害虫，所述通风模块用于使大棚内外空气流通。大棚种植物基本是植物，需要CO2，通过CO2调节使大棚内部保持一定的CO2浓度，植物的开花结果需要无机肥的帮助，以及有机肥改善土壤，增加种植物的产量，在农作物生长过程中，最大的危害就是害虫，害虫不仅损坏种植的农作物，还容易使农作物患上各种疾病，通过杀虫模块吸引害虫并将害虫杀死，防止害虫危害种植物，植物生产时，若温度太高也会使植物枯萎，通过温度调节模块和通风模块，使大棚温度处于适合植物生长的温度，通过通风使空气流通，防止植物患上疾病，保证大棚内的种植物良好生长。

作为优选，所述的蓄水池包括储水池、若干个进水管和若干个出水管，所述灌溉模块包括水泵、电动机和若干个喷头，所述进水管将水导入到储水池中，所述出水管的一端与水泵连接，所述水泵放置在储水池中，所述出水管的另一端与喷头连接，所述电动机与水泵连接，所述电动机的控制端与控制模块连接。当大棚内的种植物缺水时，通过水泵和电动机将储水池内存储的水经出水管和喷头喷洒在种植物上或者土壤上，使种植物吸收水分，保证种植物的良好生长。

作为优选，所述的进水管沿大棚外壁两侧抵接安装，所述进水管靠近储水池的一端设有过滤网，所述进水管的另一端密封且突出于大棚的侧边，所述进水管另一端突出部分靠近大棚的一侧设有开口，所述开口的上方设有活动板，所述活动板朝进水管方向活动，所述进水管的另一端的进水口直径与大棚长度相等。当遇到下雨天时，雨水从大棚的棚顶往两侧流下，进水管紧密安装在大棚两侧，进水口高于大棚侧壁，且高出部分靠近大棚的一侧设有开口，雨水从棚顶流下时，到达开口处，冲开活动板，活动板往进水管内摆动，露出开口，雨水从开口进入进水管，进而流入储水池，当没有雨水从棚顶流下时，活动板将开口挡住，防止虫子进入开口将开口堵住。进水管的开口直径与大棚侧壁穿度相等，保证从大棚流下的雨水都存储进储水池。

作为优选，所述的数据采集模块包括温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、气象传感器、图像传感器、光照传感器和土壤养分检测仪，所述温度传感器用于采集大棚内温度，所述CO2传感器用于检测大棚内CO2浓度，所述湿度传感器用于检测大棚内湿度程度，所述气象传感器用于检测大棚外气象状况，所述图像传感器用于用于拍摄大棚内的图像或视频，所述土壤养分检测仪用于检测土壤养分情况，所述光照传感器用于检测光照强度，所述温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、图像传感器和土壤养分检测仪均安装在大棚内，所述光照传感器和气象传感器均安装在大棚外，所述温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、气象传感器、图像传感器、光照传感器和土壤养分检测仪均与控制模块连接。通过温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、气象传感器、图像传感器、光照传感器和土壤养分检测仪对大棚内的各项种植物生产数据进行采集，创建一个适合种植物生长的环境，保证种植物的良好生长，增加大棚种植物的产量，使农业种植更加智能化。

作为优选，所述的显示模块包括PC显示端和移动显示端，所述PC显示端和移动显示端均与云平台连接。通过PC显示端和移动显示端对大棚内的环境状态进行实时监测。

作为优选，所述的播种机器人包括自行走机构、储物仓、机械臂、电子眼和控制芯片，所述储物仓固定安装在自行走机构上，所述电子眼安装储物仓上，所述机械臂安装在储物仓的一侧，所述储物仓用于存储种子，所述自行走机构用于机器人的移动，所述电子眼用于机器人识别种子种植的位置，所述机械臂用于将种子从储物仓拿取并进行种植，所述机械臂、自行走机构和电子眼均与控制芯片连接，所述控制芯片与控制模块连接。储物仓存储有种植物的种子，当需要进行播种时，机械臂从储物仓中取出需要播种的种子，通过自行走机构进行移动，通过电子眼识别播种的位置，并通过自行走机构移动到该位置，通过机械臂将种子种下。

作为优选，还包括电动卷帘机和卷帘，所述电动卷帘机安装在大棚内部，所述电动卷帘机与卷帘连接，所述电动卷帘机的控制端与控制模块连接，所述卷帘用于覆盖大棚进行遮阳。当阳光太大时，控制模块控制电动卷帘机启动，使卷帘覆盖大棚，防止种植物进行暴晒。

作为优选，还包括LED补光灯，所述LED补光灯安装在大棚内，所述LED补光灯与控制模块连接，所述LED补光灯用于对种植物进行光照补充。当持续处于阴雨天气时，种植物吸收的阳光不足，通过LED补光灯进行光照，使种植物进行光合作用，保障种植物的良好生长。

本发明的有益效果是：（1）通过播种机器人，实现智慧大棚自动播种；（2）通过传感器采集大棚内的环境数据，并进行调节，保障种植物的良好生长，实现了智慧大棚内种植物生长过程的实时监测；（3）通过化粪池和蓄水池，合理利用资源，增加大棚种植物的产量。

附图说明

图1是实施例一的智慧种植大棚结构示意图。

图2是实施例一的进水管安装结构示意图。

图中1.云平台，2.控制模块，3.通信模块，4.PC显示端，5.移动显示端，6.播种机器人，7.数据采集模块，8.大棚环境调控模块，9.CO2调节模块，10.灌溉模块，11.施肥模块，12.温度调节模块，13.通风模块，14.杀虫模块，15.CO2传感器，16.温度传感器，17.湿度传感器，18.气象传感器，19.图像传感器，20.光照传感器，21.土壤养分检测仪，22.进水管开口，23.大棚，24.活动板，25.进水管，26.电动卷帘机，27.LED补光灯。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种基于物联网的智慧种植大棚，如图1所示，包括云平台1、通信模块3、蓄水池、化粪池、数据采集模块7、显示模块、控制模块2、大棚环境调控模块8、电动卷帘机26、卷帘、LED补光灯27和播种机器人6，云平台1分别与显示模块以及通信模块3连接，通信模块3与控制模块2连接，大棚环境调控模块8分别与蓄水池和化粪池连接，控制模块2分别与数据采集模块7、大棚环境调控模块8以及播种机器人6连接，显示模块包括PC显示端4和移动显示端5，PC显示端4和移动显示端5均与云平台1连接，电动卷帘机26安装在大棚23内部，电动卷帘机26与卷帘连接，电动卷帘机26的控制端与控制模块2连接，卷帘用于覆盖大棚23进行遮阳，LED补光灯27安装在大棚23内，LED补光灯27与控制模块2连接，LED补光灯27用于对种植物进行光照补充。

大棚环境调控模块8包括CO2调节模块9、灌溉模块10、施肥模块11、温度调节模块12、通风模块13和杀虫模块14，施肥模块11包括化肥模块和自然肥模块，自然肥模块与化粪池连接，CO2调节模块9用于调节大棚23内CO2浓度，灌溉模块10分别与化肥模块以及蓄水池连接，灌溉模块10用于给种植物提供水分和无机肥料，自然肥模块用于给种植物提供有机肥料，温度调节模块12用于调节大棚23内温度，杀虫模块14用于杀死大棚23内的害虫，通风模块13用于使大棚23内外空气流通。

蓄水池包括储水池、若干个进水管25和若干个出水管，灌溉模块10包括水泵、电动机和若干个喷头，进水管25将水导入到储水池中，出水管的一端与水泵连接，水泵放置在储水池中，出水管的另一端与喷头连接，电动机与水泵连接，电动机的控制端与控制模块2连接。

数据采集模块7包括温度传感器16、CO2传感器15、湿度传感器17、气象传感器18、图像传感器19、光照传感器20和土壤养分检测仪21，温度传感器16用于采集大棚23内温度，CO2传感器15用于检测大棚23内CO2浓度，湿度传感器17用于检测大棚23内湿度程度，气象传感器18用于检测大棚23外气象状况，图像传感器19用于拍摄大棚23内的图像或视频，土壤养分检测仪21用于检测土壤养分情况，光照传感器20用于检测光照强度，温度传感器16、CO2传感器15、湿度传感器17、图像传感器19和土壤养分检测仪21均安装在大棚23内，光照传感器20和气象传感器18均安装在大棚23外，温度传感器16、CO2传感器15、湿度传感器17、气象传感器18、图像传感器19、光照传感器20和土壤养分检测仪21均与控制模块2连接。

如图2所示，进水管25沿大棚23外壁两侧抵接安装，进水管25靠近储水池的一端设有过滤网，进水管25的另一端密封且突出于大棚23的侧边，进水管25另一端突出部分靠近大棚23的一侧设有进水管开口23，进水管开口23的上方设有活动板24，活动板24朝进水管25方向活动，进水管25的另一端的进水口直径与大棚23长度相等。

播种机器人6包括自行走机构、储物仓、机械臂、电子眼和控制芯片，储物仓固定安装在自行走机构上，电子眼安装储物仓上，机械臂安装在储物仓的一侧，储物仓用于存储种子，自行走机构用于机器人的移动，电子眼用于机器人识别种子种植的位置，机械臂用于将种子从储物仓拿取并进行种植，机械臂、自行走机构和电子眼均与控制芯片连接，控制芯片与控制模块2连接。

在具体应用中，通过播种机器人6进行播种，通过播种机器人6的电子眼识别需要播种的位置，通过自行走机构移动到播种位置，自行走机构包括滑轮、机械腿或传送带，当播种机器人6移动到播种位置时，通过播种机器人6的机械臂从储物仓将种子取出来，储物仓存储有各种类型的足够数量的种子，通过机械臂将种子播种到播种位置，实现种子的种植，当种子种植成功后，通过数据采集模块7的土壤养分检测仪21检测种子土壤的营养程度，当土壤营养度不够时，通过自然肥模块或化肥模块给种子提供足够的生长营养肥料，通过自然肥模块提供有机肥料。通过化肥模块提供无机肥料，提高土壤的营养度，当种子发芽后，通过数据采集模块7的温度传感器16、CO2传感器15、湿度传感器17、气象传感器18、图像传感器19和光照传感器20采集种苗生长过程中的生产环境数据，通过大棚环境调控模块8的CO2调节模块9、灌溉模块10、施肥模块11、温度调节模块12、通风模块13和杀虫模块14，保证种苗的健康成长，通过，控制模块2通过图像传感器19将种子从发芽到成长以及成熟的过程的视频或者图像传递到云平台1，云平台1将视频或者图像传递到PC显示端4以及移动显示端5，使农业主实时掌握大棚23内的种植物生长情况。

当持续处于阴雨天气时，种植物吸收的阳光不足，通过LED补光灯27进行光照，使种植物进行光合作用，保障种植物的良好生长，同时，雨水从大棚23的棚顶往两侧流下，进水管25紧密安装在大棚23两侧，进水口高于大棚23侧壁，且高出部分靠近大棚23的一侧设有开口，雨水从棚顶流下时，到达开口处，冲开活动板24，活动板24往进水管25内摆动，露出开口，雨水从开口进入进水管25，进而流入储水池，当没有雨水从棚顶流下时，活动板24将开口挡住，防止虫子进入开口将开口堵住。进水管25的开口直径与大棚23侧壁穿度相等，保证从大棚23流下的雨水都存储进储水池，同时设置化粪池，将各种动物的粪便进行存储，用作种植物的有机肥料，将自然资源进行有效利用，减少大棚23种植的成本。当阳光太大时，控制模块2控制电动卷帘机26启动，使卷帘覆盖大棚23，防止种植物进行暴晒，保证大棚23内种植物的良好生长，增加大棚23种植物的产量。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征是，包括：

云平台、通信模块、蓄水池、化粪池、数据采集模块、显示模块、控制模块、大棚环境调控模块和播种机器人，所述云平台分别与显示模块以及通信模块连接，所述通信模块与控制模块连接，所述大棚环境调控模块分别与蓄水池和化粪池连接，所述控制模块分别与数据采集模块、大棚环境调控模块以及播种机器人连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述大棚环境调控模块包括CO2调节模块、灌溉模块、施肥模块、温度调节模块、通风模块和杀虫模块，所述施肥模块包括化肥模块和自然肥模块，所述自然肥模块与化粪池连接，所述CO2调节模块用于调节大棚内CO2浓度，所述灌溉模块分别与化肥模块以及蓄水池连接，所述灌溉模块用于给种植物提供水分和无机肥料，所述自然肥模块用于给种植物提供有机肥料，所述温度调节模块用于调节大棚内温度，所述杀虫模块用于杀死大棚内的害虫，所述通风模块用于使大棚内外空气流通。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述蓄水池包括储水池、若干个进水管和若干个出水管，所述灌溉模块包括水泵、电动机和若干个喷头，所述进水管将水导入到储水池中，所述出水管的一端与水泵连接，所述水泵放置在储水池中，所述出水管的另一端与喷头连接，所述电动机与水泵连接，所述电动机的控制端与控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述进水管沿大棚外壁两侧抵接安装，所述进水管靠近储水池的一端设有过滤网，所述进水管的另一端密封且突出于大棚的侧边，所述进水管另一端突出部分靠近大棚的一侧设有开口，所述开口的上方设有活动板，所述活动板朝进水管方向活动，所述进水管的另一端的进水口直径与大棚长度相等。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述数据采集模块包括温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、气象传感器、图像传感器、光照传感器和土壤养分检测仪，所述温度传感器用于采集大棚内温度，所述CO2传感器用于检测大棚内CO2浓度，所述湿度传感器用于检测大棚内湿度程度，所述气象传感器用于检测大棚外气象状况，所述图像传感器用于用于拍摄大棚内的图像或视频，所述土壤养分检测仪用于检测土壤养分情况，所述光照传感器用于检测光照强度，所述温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、图像传感器和土壤养分检测仪均安装在大棚内，所述光照传感器和气象传感器均安装在大棚外，所述温度传感器、CO2传感器、湿度传感器、气象传感器、图像传感器、光照传感器和土壤养分检测仪均与控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述显示模块包括PC显示端和移动显示端，所述PC显示端和移动显示端均与云平台连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，所述播种机器人包括自行走机构、储物仓、机械臂、电子眼和控制芯片，所述储物仓固定安装在自行走机构上，所述电子眼安装储物仓上，所述机械臂安装在储物仓的一侧，所述储物仓用于存储种子，所述自行走机构用于机器人的移动，所述电子眼用于机器人识别种子种植的位置，所述机械臂用于将种子从储物仓拿取并进行种植，所述机械臂、自行走机构和电子眼均与控制芯片连接，所述控制芯片与控制模块连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，还包括电动卷帘机和卷帘，所述电动卷帘机安装在大棚内部，所述电动卷帘机与卷帘连接，所述电动卷帘机的控制端与控制模块连接，所述卷帘用于覆盖大棚进行遮阳。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧种植大棚，其特征在于，还包括LED补光灯，所述LED补光灯安装在大棚内，所述LED补光灯与控制模块连接，所述LED补光灯用于对种植物进行光照补充。

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