CN112130608A - 一种智慧大棚系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧大棚系统，包括若干智慧大棚单元、服务端和移动终端，若干所述智慧大棚单元、所述服务端与所述移动终端通过无线网关进行信息传输，所述智慧大棚单元包括节点采集模块和执行模块，所述节点采集模块与所述执行模块通过交换机进行信息传输，所述节点采集模块采集大棚环境特征信息并传输至所述服务端和所述移动终端，所述执行模块接收所述服务端和所述移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息。本发明实现环境参数的自动调节，自动化程度高，减少了人工测量和人工监控带来的人力成本，以便智慧大棚内的环境适合农作物的生长，能够合理科学的种植改善农作物生长环境，能够大大提高农作物的产量。

Description

一种智慧大棚系统
技术领域
本发明涉及智慧大棚技术领域，具体来说，涉及一种智慧大棚系统。
背景技术
随着我国设施农业的迅速发展，全国各地根据需要普遍建设了温室大棚为农作物创造良好的生长环境。而现有的大多数温室大棚的检测与控制都采用人工管理，存在测控精度低、劳动强度大等弊端，增加了成本浪费资源，且难达到预期效果。
随着人们消费水平的不断提高和农业生产劳动力的大量转移，农业已经出现集约化生产经营的趋势。其中，现代农业正在形成规模和快速发展，但由于农产品企业在产业化水平、农作物种植人员技术水平、手段及生产流程管理等方面的不足，产生了一系列问题：农业企业产业化水平低，仍以传统经验生产为主，缺乏量化指标和配套集成技术，监测与控制都采用人工管理，存在测控精度低、劳动强度大等弊端，增加了成本浪费资源，且难达到预期效果，导致种植环境恶劣，影响产量和品质。
要解决以上问题，必须依靠农业科技，推动农业转型与升级，迫切需要依靠物联网等新一代信息技术，实现种植的自动化、精准化、清洁化、智能化生产与经营切实降低劳动力成本，最终提高生产效率增加农业产量，获得更大的经济效益。而且在自动化生产过程中有效控制环境不仅能生产出高效益的作物，还能为工作人员提供安全、舒适的工作环境。因此，开展农业物联网技术和产品研发及应用示范是十分必要和迫切的。
因此，亟需一种智慧大棚系统。
检索中国发明CN106225846A，提供了大棚监测系统，包括传感监测系统、数字模拟转换器和显示分析系统；所述传感监测系统与数字模拟转换器相连接；所述数字模拟转换器与显示分析系统相连接。通过传感监测系统对大棚内一些数据的收集，经数字模拟转换器转换成数字信号传给显示分析系统，经显示分析系统内部的分析系统分析作出一份详细的实施报告，这种大棚监测系统能够合理科学地提示种植户对农作物进行处理，能够大大提高农作物的产量。但其仍存在局限性，且不能对环境进行监控和采集。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种智慧大棚系统，通过采集大棚环境特征信息并传输至服务端和移动终端，其执行模块接收所述服务端和移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息，实现环境参数的自动调节，自动化程度高，减少了人工测量和人工监控带来的人力成本，以便智慧大棚内的环境适合农作物的生长，能够合理科学的种植改善农作物生长环境，能够大大提高农作物的产量，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种智慧大棚系统，包括若干智慧大棚单元、服务端和移动终端，若干所述智慧大棚单元、所述服务端与所述移动终端通过无线网关进行信息传输，所述智慧大棚单元包括节点采集模块和执行模块，所述服务端包括数据信息处理和环境信息监控，其中；
所述节点采集模块与所述执行模块通过交换机进行信息传输，其中，所述节点采集模块采集大棚环境特征信息并传输至所述服务端和所述移动终端，所述执行模块接收所述服务端和所述移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息。
进一步的，所述节点采集模块包括空气温度传感单元、空气湿度传感单元、二氧化碳传感单元、关照传感单元、土壤温度传感单元和土壤湿度传感单元，其中；
所述空气温度传感单元，用于采集大棚空气环境温度特征信息；
所述空气湿度传感单元，用于采集大棚空气环境湿度特征信息；
所述二氧化碳传感单元，用于采集大棚二氧化碳环境特征信息；
所述关照传感单元，用于采集大棚关照环境特征信息；
所述土壤温度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息；
所述土壤湿度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息。
进一步的，所述节点采集模块还包括一氧化碳传感单元和土壤PH传感单元，其中；
所述一氧化碳传感单元，用于采集大棚一氧化碳环境特征信息；
所述土壤PH传感单元，用于采集大棚土壤环境PH特征信息。
进一步的，所述执行模块包括遮阳单元、电磁灌溉单元、通风单元和加湿单元，其中；
所述遮阳单元，用于进行大棚遮阳；
所述电磁灌溉单元，用于进行大棚电磁灌溉；
所述通风单元，用于进行大棚通风；
所述加湿单元，用于进行大棚加湿。
进一步的，所述遮阳单元包括遮阳膜和卷帘机。
进一步的，所述通风单元包括鼓风机。
进一步的，所述服务端包括视频监控模块，其中视频监控模块包括大棚特征信息监控和大棚安防监控。
本发明的有益效果：
本发明智慧大棚系统，集成智慧大棚单元和服务端以及移动终端，通过采集大棚环境特征信息并传输至服务端和移动终端，其执行模块接收所述服务端和移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息，实现环境参数的自动调节，自动化程度高，减少了人工测量和人工监控带来的人力成本，以便智慧大棚内的环境适合农作物的生长，能够合理科学的种植改善农作物生长环境，能够大大提高农作物的产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种智慧大棚系统的原理框图；
图2是根据本发明实施例的一种智慧大棚系统的场景示意图。
图中：
1、智慧大棚单元；2、服务端；3、移动终端；4、节点采集模块；5、执行模块。
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种智慧大棚系统。
如图1所示，根据本发明实施例的智慧大棚系统，包括若干智慧大棚单元1、服务端2和移动终端3，若干所述智慧大棚单元1、所述服务端2与所述移动终端3通过无线网关进行信息传输，所述智慧大棚单元1包括节点采集模块4和执行模块5，所述服务端2包括数据信息处理和环境信息监控，其中；
所述节点采集模块4与所述执行模块5通过交换机进行信息传输，其中，所述节点采集模块4采集大棚环境特征信息并传输至所述服务端2和所述移动终端3，所述执行模块5接收所述服务端2和所述移动终端3的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息。
其中，所述节点采集模块4包括空气温度传感单元、空气湿度传感单元、二氧化碳传感单元、关照传感单元、土壤温度传感单元和土壤湿度传感单元，其中；
所述空气温度传感单元，用于采集大棚空气环境温度特征信息；
所述空气湿度传感单元，用于采集大棚空气环境湿度特征信息；
所述二氧化碳传感单元，用于采集大棚二氧化碳环境特征信息；
所述关照传感单元，用于采集大棚关照环境特征信息；
所述土壤温度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息；
所述土壤湿度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息。
其中，所述节点采集模块4还包括一氧化碳传感单元和土壤PH传感单元，其中；
所述一氧化碳传感单元，用于采集大棚一氧化碳环境特征信息；
所述土壤PH传感单元，用于采集大棚土壤环境PH特征信息。
其中，所述执行模块5包括遮阳单元、电磁灌溉单元、通风单元和加湿单元，其中；
所述遮阳单元，用于进行大棚遮阳；
所述电磁灌溉单元，用于进行大棚电磁灌溉；
所述通风单元，用于进行大棚通风；
所述加湿单元，用于进行大棚加湿。
其中，所述遮阳单元包括遮阳膜和卷帘机。
其中，所述通风单元包括鼓风机。
其中，所述服务端2包括视频监控模块，其中视频监控模块包括大棚特征信息监控和大棚安防监控。
借助于上述技术方案，通过采集大棚环境特征信息并传输至服务端和移动终端，其执行模块接收所述服务端和移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息，实现环境参数的自动调节，自动化程度高，减少了人工测量和人工监控带来的人力成本，以便智慧大棚内的环境适合农作物的生长，能够合理科学的种植改善农作物生长环境，能够大大提高农作物的产量。
另外，具体的，如图2所示，采用四层结构：传感层、网络层、系统管理层、应用层。传感层负责温湿度、光照度、土壤温度、土壤水分、CO2浓度信息的采集及排风扇、卷膜机、喷洒器等执行设备的控制；网络层负责把传感层的数据IP化并建立相应数据传送通道，形成标准化数据对外进行传输；系统管理层负责系统初始化、系统参数配置、控制编址管理、节点管理、用户管理，对外提供数据访问服务；应用层服务提供友好用户交互界面，供用户浏览、查询农业大棚信息，可控制各种执行设备，设定执行设备工作阈值，提供历史数据统计、分析。
其以终端模块作为物联网的感知层。采集大棚内空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、二氧化碳浓度和光照度等参数，通过多通道无线传感采集器，即无线数字网关ZigBee-WIFI或者ZigBee-GPRS作为物联网的网络层，实时将环境参数传输到以管理软件平台为核心的物联网应用层，实现大棚的环境信息的实时监测，当监测到环境参数超标时，监测平台提示警报或通过短信方式向养殖户报警，即使户主身在外地也可以通过互联网、手机实时查看大棚的状态。
另外，远程控制系统由测控模块、配电控制柜及安装附件组成，利用GPRS/WIFI等无线通讯技术与管理监控中心连接，当环境采集系统监测到大棚内空气温湿度、二氧化碳浓度等参数超标时，户主可通过计算机或手机远程控制相应设备，例如控制温室的卷帘机、通风和喷灌设备，使大棚达到适宜生长的环境，从而促进农作物生长、净化环境、保障产品质量。
而通过安装在农业大棚高清网络球机，360度调节视角，对大棚内部农作物生长状况进行全天候视频监控，管理人员可以随时随地通过计算机或手机清楚的观看到大棚的情况，减少人工现场和巡查次数，提高生产效率。从科学种植提高种植管理水平，实现现代化种植的角度来看，视频监控是现代化农业发展必然趋势。
具体的，其够采集大棚内的环境参数和视频信息，一旦环境各种参数超出阈值，自动启动报警功能；有视频监控功能，确保农作物的安全。可支持GPRS、3G等无线方式上报和远程控制功能，在任意有互联网或手机信号的地方，用户都可凭网址和密码通过互联网或手机察看大棚的实时环境信息和视频画面，并可远程控制环境调节设备。将种植过程中的环境自动监测、远程控制、视频监控等集成于一体，建立农作物联网应用平台，实现养殖全程数字化、网络化和智能化管理。在种植环境监控、病害防治等环节实现科学管理，有效增加产量、扩大生产规模、提高品质、减少种植风险、降低资源消耗和人力成本，推动现代农业的发展。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采集大棚环境特征信息并传输至服务端和移动终端，其执行模块接收所述服务端和移动终端的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息，实现环境参数的自动调节，自动化程度高，减少了人工测量和人工监控带来的人力成本，以便智慧大棚内的环境适合农作物的生长，能够合理科学的种植改善农作物生长环境，能够大大提高农作物的产量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智慧大棚系统，其特征在于，包括若干智慧大棚单元(1)、服务端(2)和移动终端(3)，若干所述智慧大棚单元(1)、所述服务端(2)与所述移动终端(3)通过无线网关进行信息传输，所述智慧大棚单元(1)包括节点采集模块(4)和执行模块(5)，所述服务端(2)包括数据信息处理和环境信息监控，其中；
所述节点采集模块(4)与所述执行模块(5)通过交换机进行信息传输，其中，所述节点采集模块(4)采集大棚环境特征信息并传输至所述服务端(2)和所述移动终端(3)，所述执行模块(5)接收所述服务端(2)和所述移动终端(3)的执行指令并对大棚内元件进行调节改变大棚环境信息。
2.根据权利要求1所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述节点采集模块(4)包括空气温度传感单元、空气湿度传感单元、二氧化碳传感单元、关照传感单元、土壤温度传感单元和土壤湿度传感单元，其中；
所述空气温度传感单元，用于采集大棚空气环境温度特征信息；
所述空气湿度传感单元，用于采集大棚空气环境湿度特征信息；
所述二氧化碳传感单元，用于采集大棚二氧化碳环境特征信息；
所述关照传感单元，用于采集大棚关照环境特征信息；
所述土壤温度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息；
所述土壤湿度传感单元，用于采集大棚土壤环境温度特征信息。
3.根据权利要求2所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述节点采集模块(4)还包括一氧化碳传感单元和土壤PH传感单元，其中；
所述一氧化碳传感单元，用于采集大棚一氧化碳环境特征信息；
所述土壤PH传感单元，用于采集大棚土壤环境PH特征信息。
4.根据权利要求1所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述执行模块(5)包括遮阳单元、电磁灌溉单元、通风单元和加湿单元，其中；
所述遮阳单元，用于进行大棚遮阳；
所述电磁灌溉单元，用于进行大棚电磁灌溉；
所述通风单元，用于进行大棚通风；
所述加湿单元，用于进行大棚加湿。
5.根据权利要求4所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述遮阳单元包括遮阳膜和卷帘机。
6.根据权利要求4所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述通风单元包括鼓风机。
7.根据权利要求1所述的智慧大棚系统，其特征在于，所述服务端(2)包括视频监控模块，其中视频监控模块包括大棚特征信息监控和大棚安防监控。
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