CN112385451A - 一种智能农业管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能农业管理系统，包括大棚、浇灌机构、蓄水机构、太阳能供电机构、控制器、通讯模块和植物生长环境监测模块；浇灌机构、植物生长环境监测模块均设置在大棚内部；蓄水机构和太阳能供电机构设置在室外；控制器设置在管理室；浇灌机构、蓄水机构、植物生长环境监测模块均通过通讯模块和控制器通讯连接；浇灌机构、蓄水机构、植物生长环境监测模块与太阳能供电机构电性连接。本发明通过植物生长环境监测模块以及摄像头全方位的对植物的生长情况进行监测，实现智能化、自动化；设置的浇灌机构，实现大范围以及针对性灌溉；蓄水机构自动浇水、配肥，减轻了农民的劳动量；太阳能供电机构设置转动的太阳能电池板，提高了太阳能的收集率。

Description

一种智能农业管理系统
技术领域
本发明涉及智慧农业领域，尤其涉及一种智能农业管理系统。
背景技术
农业(Agriculture)是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业。
智慧农业是农业中的智慧经济，或智慧经济形态在农业中的具体表现。智慧农业是智慧经济重要的组成部分；对于发展中国家而言，智慧农业是智慧经济主要的组成部分，是发展中国家消除贫困、实现后发优势、经济发展后来居上、实现赶超战略的主要途径。
现有的农业管理仍以农民亲自下到农田进行管理，智能性、自动性不足，管理效果不好，管理效率也不高。
为解决上述问题，本申请中提出一种智能农业管理系统。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种智能农业管理系统，本发明通过植物生长环境监测模块以及摄像头全方位的对植物的生长情况进行监测，监测的范围大，准确度高，实现智能化、自动化；设置的浇灌机构，喷头沿X轴Y轴移动的同时自转，实现大范围以及针对性灌溉，提高了水资源的利用率；蓄水机构对雨水收集，根据植物生长需要自动浇水、配肥，减轻了农民的劳动量；太阳能供电机构通过太阳能为系统供电，且设置转动的太阳能电池板，提高了太阳能的收集率。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种智能农业管理系统，包括大棚、浇灌机构、蓄水机构、太阳能供电机构、控制器、通讯模块和植物生长环境监测模块；浇灌机构、植物生长环境监测模块均设置在大棚内部；蓄水机构和太阳能供电机构设置在室外；控制器设置在管理室；浇灌机构、蓄水机构、植物生长环境监测模块均通过通讯模块和控制器通讯连接；浇灌机构、蓄水机构、植物生长环境监测模块与太阳能供电机构电性连接；浇灌机构包括支撑架、升降架、第一驱动电机、第一丝杠、移动件、第二驱动电机、转动辊、传动带和浇灌组件；支撑架设置四组，构成四边形结构；升降架与支撑架一一对应设置，且滑动设置在支撑架的上端；通过第一驱动电机传动的第一丝杠平行设置两组，两组第一丝杠分别位于农田的两侧，且与对应侧的升降架转动连接；水平移动的移动件设置两组，每组移动件分别螺纹连接对应侧的第一丝杠；通过第二驱动电机传动的转动辊转动设置在移动件上；传动带套接两侧的转动辊；浇灌组件设置在传动带上；浇灌组件包括安装座、转轴、第三驱动电机、安装架、喷头、第四驱动电机、转动杆、伸缩杆、摄像头、第五驱动电机和第二丝杠；安装座设置在传动带上；通过第三驱动电机传动的转轴上端连接安装座，下端转动连接安装架；喷头设置在安装架的下端；安装架侧壁设置有安装槽；通过第四驱动电机传动的转动杆转动设置在安装槽内；通过第五驱动电机传动的第二丝杠转动设置在转动杆内部；伸缩杆的一端伸入转动杆，且与第二丝杠螺纹连接，另一端连接摄像头；蓄水机构包括水箱、集水斗、第六驱动电机、搅拌轴、蓄料室、过滤网、清洁件、搅拌叶、称量盒和出水管；集水斗的上下端敞口，且下端连通水箱；过滤网设置在集水斗内部；通过第六驱动电机传动的搅拌轴的上端转动贯穿过滤网，下端伸入水箱；清洁件设置在搅拌轴的上端，清洁端与过滤网接触；搅拌叶设置在搅拌轴的下端；称量盒设置在水箱内部；蓄料室设置在水箱的一侧，且与称量盒连通；出水管的一端连通水箱，另一端连通喷头；太阳能供电机构包括安装杆、太阳能电池板、第七驱动电机和蓄电件；通过第七驱动电机传动的太阳能电池板转动设置在安装杆上，太阳能电池板上设置有光敏感应器；蓄电件与太阳能电池板电性连接。
优选的，植物生长环境监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元和光照监测单元。
优选的，浇灌机构还包括驱动气缸；驱动气缸设置在支撑架的内部；升降架的下端伸入支撑架，且与驱动气缸的伸缩端连接。
优选的，升降架的上设置有导向杆；移动件滑动连接导向杆。
优选的，浇灌组件还包括第一齿轮和第二齿轮；第一齿轮键合连接转轴；第二齿轮连接第三驱动电机的主轴，且与第一齿轮啮合连接。
优选的，安装架上设置有补光灯。
优选的，转动杆的内部设置有导向条；伸缩杆的上端设置有与导向条配合的滑轨。
优选的，蓄料室的内部设置有出料件和水位感应器；出料件包括第八驱动电机、转动杆和螺旋片；通过第八驱动电话传动的转动杆沿水平方设置，且与蓄料室的内壁转动连接；螺旋片绕接在转动杆上。
优选的，出水管上设置有抽水泵。
本发明又提出一种智能农业管理系统，工作方法如下：
S1、植物生长环境监测模块对大棚内的温度、湿度和光照情况进行实时监控，并将监控数据不断传输至控制器；
S2、第一驱动电机在设定的时间启动，带动第一丝杠转动，浇灌组件一边平移，一边随传动带移动；安装架转动，升降架升降，摄像头对植物的进行摄像，同时转动杆和伸缩杆配合，全方位获取植物的图像，并将图像数据传输至控制器；
S3、控制器根据接收的图像数据，结合植物生长环境监测模块的监测数据，对植物的生长情况进行全面分析；
S4、缺水时，水泵将水箱内的水转移至大棚内，通过喷头喷出，特别是对缺水严重的部分植物，喷头针对性喷洒；
S5、缺肥时，根据水位情况，出料件推动适量肥料从蓄料室进入称量盒，再落入水箱，将其搅拌溶解充分后，再通过喷头喷出；
S6、缺光照时，补光灯亮起；
S7、温度过高时，向管理室发送信号，提醒通风；
S8、系统工作时，太阳能电池板根据光照方向转动，使其始终接收垂直光照，并不断将太阳能转变为电能。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
一、本发明通过植物生长环境监测模块以及摄像头全方位的对植物的生长情况进行监测，监测的范围大，准确度高，实现智能化、自动化；设置的浇灌机构，喷头沿X轴Y轴移动的同时自转，实现大范围以及针对性灌溉，提高了水资源的利用率；蓄水机构对雨水收集，根据植物生长需要自动浇水、配肥，减轻了农民的劳动量；太阳能供电机构通过太阳能为系统供电，且设置转动的太阳能电池板，提高了太阳能的收集率；
二、本发明中的系统工作方法简单、易行，智能性强，减轻了农民的负担，利于实现绿色农业、智慧农业。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能农业管理系统的部分结构示意图。
图2为本发明提出的一种智能农业管理系统中浇灌机构的侧视图。
图3为本发明提出的一种智能农业管理系统中A处的放大图。
图4为本发明提出的一种智能农业管理系统中B处的放大图。
图5为本发明提出的一种智能农业管理系统中C处的剖视图。
图6为本发明提出的一种智能农业管理系统中D处的放大图。
图7为本发明提出的一种智能农业管理系统中E处的放大图。
图8为本发明提出的一种智能农业管理系统中E处的剖视图。
附图标注：1、大棚；2、浇灌机构；3、蓄水机构；4、太阳能供电机构；5、支撑架；6、升降架；7、驱动气缸；8、第一驱动电机；9、第一丝杠；10、浇灌组件；11、移动件；12、第二驱动电机；13、转动辊；14、传动带；15、安装座；16、第一齿轮；17、第三驱动电机；18、第二齿轮；19、安装架；20、喷头；21、第四驱动电机；22、转动杆；23、伸缩杆；24、摄像头；25、第五驱动电机；26、第二丝杠；27、导向条；28、补光灯；29、出水管；30、水箱； 31、集水斗；32、第六驱动电机；33、搅拌轴；34、蓄料室；35、过滤网；36、清洁件；37、搅拌叶；38、称量盒；39、出料件；40、安装杆；41、太阳能电池板；42、第七驱动电机；43、蓄电件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
如图1-8所示，本发明提出的一种智能农业管理系统，包括大棚1、浇灌机构2、蓄水机构3、太阳能供电机构4、控制器、通讯模块和植物生长环境监测模块；浇灌机构2、植物生长环境监测模块均设置在大棚1内部；蓄水机构3和太阳能供电机构4设置在室外；控制器设置在管理室；浇灌机构2、蓄水机构3、植物生长环境监测模块均通过通讯模块和控制器通讯连接；浇灌机构2、蓄水机构3、植物生长环境监测模块与太阳能供电机构4电性连接；浇灌机构2包括支撑架5、升降架6、第一驱动电机8、第一丝杠9、移动件11、第二驱动电机12、转动辊13、传动带14和浇灌组件10；支撑架5设置四组，构成四边形结构；升降架6与支撑架5一一对应设置，且滑动设置在支撑架5的上端；通过第一驱动电机8传动的第一丝杠9平行设置两组，两组第一丝杠9分别位于农田的两侧，且与对应侧的升降架6转动连接；水平移动的移动件11设置两组，每组移动件11分别螺纹连接对应侧的第一丝杠9；通过第二驱动电机12传动的转动辊13转动设置在移动件11上；传动带14套接两侧的转动辊13；浇灌组件10 设置在传动带14上；浇灌组件10包括安装座15、转轴、第三驱动电机17、安装架19、喷头20、第四驱动电机21、转动杆22、伸缩杆23、摄像头24、第五驱动电机25和第二丝杠26；安装座15设置在传动带14上；通过第三驱动电机 17传动的转轴上端连接安装座15，下端转动连接安装架19；喷头20设置在安装架19的下端；安装架19侧壁设置有安装槽；通过第四驱动电机21传动的转动杆22转动设置在安装槽内；通过第五驱动电机25传动的第二丝杠26转动设置在转动杆22内部；伸缩杆23的一端伸入转动杆22，且与第二丝杠26螺纹连接，另一端连接摄像头24；蓄水机构3包括水箱30、集水斗31、第六驱动电机 32、搅拌轴33、蓄料室34、过滤网35、清洁件36、搅拌叶37、称量盒38和出水管29；集水斗31的上下端敞口，且下端连通水箱30；过滤网35设置在集水斗31内部；通过第六驱动电机32传动的搅拌轴33的上端转动贯穿过滤网35，下端伸入水箱30；清洁件36设置在搅拌轴33的上端，清洁端与过滤网35接触；搅拌叶37设置在搅拌轴33的下端；称量盒38设置在水箱30内部；蓄料室34 设置在水箱30的一侧，且与称量盒38连通；出水管29的一端连通水箱30，另一端连通喷头20；太阳能供电机构4包括安装杆40、太阳能电池板41、第七驱动电机42和蓄电件43；通过第七驱动电机42传动的太阳能电池板41转动设置在安装杆40上，太阳能电池板41上设置有光敏感应器；蓄电件43与太阳能电池板41电性连接。
在一个可选的实施例中，植物生长环境监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元和光照监测单元。
在一个可选的实施例中，浇灌机构2还包括驱动气缸7；驱动气缸7设置在支撑架5的内部；升降架6的下端伸入支撑架5，且与驱动气缸7的伸缩端连接。
在一个可选的实施例中，升降架6的上设置有导向杆；移动件11滑动连接导向杆。
在一个可选的实施例中，浇灌组件10还包括第一齿轮16和第二齿轮18；第一齿轮16键合连接转轴；第二齿轮18连接第三驱动电机17的主轴，且与第一齿轮16啮合连接。
在一个可选的实施例中，安装架19上设置有补光灯28。
在一个可选的实施例中，转动杆22的内部设置有导向条27；伸缩杆23的上端设置有与导向条27配合的滑轨。
在一个可选的实施例中，蓄料室34的内部设置有出料件39和水位感应器；出料件39包括第八驱动电机、转动杆和螺旋片；通过第八驱动电话传动的转动杆沿水平方设置，且与蓄料室34的内壁转动连接；螺旋片绕接在转动杆上。
在一个可选的实施例中，出水管29上设置有抽水泵。
本发明通过植物生长环境监测模块以及摄像头24全方位的对植物的生长情况进行监测，监测的范围大，准确度高，实现智能化、自动化；设置的浇灌机构2，喷头20沿X轴Y轴移动的同时自转，实现大范围以及针对性灌溉，提高了水资源的利用率；蓄水机构3对雨水收集，根据植物生长需要自动浇水、配肥，减轻了农民的劳动量；太阳能供电机构4通过太阳能为系统供电，且设置转动的太阳能电池板，提高了太阳能的收集率。
本发明又提出一种智能农业管理系统，工作方法如下：
S1、植物生长环境监测模块对大棚1内的温度、湿度和光照情况进行实时监控，并将监控数据不断传输至控制器；
S2、第一驱动电机8在设定的时间启动，带动第一丝杠9转动，浇灌组件 10一边平移，一边随传动带14移动；安装架19转动，升降架6升降，摄像头 24对植物的进行摄像，同时转动杆22和伸缩杆23配合，全方位获取植物的图像，并将图像数据传输至控制器；
S3、控制器根据接收的图像数据，结合植物生长环境监测模块的监测数据，对植物的生长情况进行全面分析；
S4、缺水时，水泵将水箱30内的水转移至大棚1内，通过喷头20喷出，特别是对缺水严重的部分植物，喷头20针对性喷洒；
S5、缺肥时，根据水位情况，出料件39推动适量肥料从蓄料室34进入称量盒38，再落入水箱30，将其搅拌溶解充分后，再通过喷头20喷出；
S6、缺光照时，补光灯28亮起；
S7、温度过高时，向管理室发送信号，提醒通风；
S8、系统工作时，太阳能电池板41根据光照方向转动，使其始终接收垂直光照，并不断将太阳能转变为电能。
本发明中的系统工作方法简单、易行，智能性强，减轻了农民的负担，利于实现绿色农业、智慧农业。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种智能农业管理系统，其特征在于，包括大棚(1)、浇灌机构(2)、蓄水机构(3)、太阳能供电机构(4)、控制器、通讯模块和植物生长环境监测模块；浇灌机构(2)、植物生长环境监测模块均设置在大棚(1)内部；蓄水机构(3)和太阳能供电机构(4)设置在室外；控制器设置在管理室；浇灌机构(2)、蓄水机构(3)、植物生长环境监测模块均通过通讯模块和控制器通讯连接；浇灌机构(2)、蓄水机构(3)、植物生长环境监测模块与太阳能供电机构(4)电性连接；
浇灌机构(2)包括支撑架(5)、升降架(6)、第一驱动电机(8)、第一丝杠(9)、移动件(11)、第二驱动电机(12)、转动辊(13)、传动带(14)和浇灌组件(10)；支撑架(5)设置四组，构成四边形结构；升降架(6)与支撑架(5)一一对应设置，且滑动设置在支撑架(5)的上端；通过第一驱动电机(8)传动的第一丝杠(9)平行设置两组，两组第一丝杠(9)分别位于农田的两侧，且与对应侧的升降架(6)转动连接；水平移动的移动件(11)设置两组，每组移动件(11)分别螺纹连接对应侧的第一丝杠(9)；通过第二驱动电机(12)传动的转动辊(13)转动设置在移动件(11)上；传动带(14)套接两侧的转动辊(13)；浇灌组件(10)设置在传动带(14)上；
浇灌组件(10)包括安装座(15)、转轴、第三驱动电机(17)、安装架(19)、喷头(20)、第四驱动电机(21)、转动杆(22)、伸缩杆(23)、摄像头(24)、第五驱动电机(25)和第二丝杠(26)；安装座(15)设置在传动带(14)上；通过第三驱动电机(17)传动的转轴上端连接安装座(15)，下端转动连接安装架(19)；喷头(20)设置在安装架(19)的下端；安装架(19)侧壁设置有安装槽；通过第四驱动电机(21)传动的转动杆(22)转动设置在安装槽内；通过第五驱动电机(25)传动的第二丝杠(26)转动设置在转动杆(22)内部；伸缩杆(23)的一端伸入转动杆(22)，且与第二丝杠(26)螺纹连接，另一端连接摄像头(24)；
蓄水机构(3)包括水箱(30)、集水斗(31)、第六驱动电机(32)、搅拌轴(33)、蓄料室(34)、过滤网(35)、清洁件(36)、搅拌叶(37)、称量盒(38)和出水管(29)；集水斗(31)的上下端敞口，且下端连通水箱(30)；过滤网(35)设置在集水斗(31)内部；通过第六驱动电机(32)传动的搅拌轴(33)的上端转动贯穿过滤网(35)，下端伸入水箱(30)；清洁件(36)设置在搅拌轴(33)的上端，清洁端与过滤网(35)接触；搅拌叶(37)设置在搅拌轴(33)的下端；称量盒(38)设置在水箱(30)内部；蓄料室(34)设置在水箱(30)的一侧，且与称量盒(38)连通；出水管(29)的一端连通水箱(30)，另一端连通喷头(20)；
太阳能供电机构(4)包括安装杆(40)、太阳能电池板(41)、第七驱动电机(42)和蓄电件(43)；通过第七驱动电机(42)传动的太阳能电池板(41)转动设置在安装杆(40)上，太阳能电池板(41)上设置有光敏感应器；蓄电件(43)与太阳能电池板(41)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，植物生长环境监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元和光照监测单元。
3.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，浇灌机构(2)还包括驱动气缸(7)；驱动气缸(7)设置在支撑架(5)的内部；升降架(6)的下端伸入支撑架(5)，且与驱动气缸(7)的伸缩端连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，升降架(6)的上设置有导向杆；移动件(11)滑动连接导向杆。
5.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，浇灌组件(10)还包括第一齿轮(16)和第二齿轮(18)；第一齿轮(16)键合连接转轴；第二齿轮(18)连接第三驱动电机(17)的主轴，且与第一齿轮(16)啮合连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，安装架(19)上设置有补光灯(28)。
7.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，转动杆(22)的内部设置有导向条(27)；伸缩杆(23)的上端设置有与导向条(27)配合的滑轨。
8.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，蓄料室(34)的内部设置有出料件(39)和水位感应器；出料件(39)包括第八驱动电机、转动杆和螺旋片；通过第八驱动电话传动的转动杆沿水平方设置，且与蓄料室(34)的内壁转动连接；螺旋片绕接在转动杆上。
9.根据权利要求1所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，出水管(29)上设置有抽水泵。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种智能农业管理系统，其特征在于，工作方法如下：
S1、植物生长环境监测模块对大棚(1)内的温度、湿度和光照情况进行实时监控，并将监控数据不断传输至控制器；
S2、第一驱动电机(8)在设定的时间启动，带动第一丝杠(9)转动，浇灌组件(10)一边平移，一边随传动带(14)移动；安装架(19)转动，升降架(6)升降，摄像头(24)对植物的进行摄像，同时转动杆(22)和伸缩杆(23)配合，全方位获取植物的图像，并将图像数据传输至控制器；
S3、控制器根据接收的图像数据，结合植物生长环境监测模块的监测数据，对植物的生长情况进行全面分析；
S4、缺水时，水泵将水箱(30)内的水转移至大棚(1)内，通过喷头(20)喷出，特别是对缺水严重的部分植物，喷头(20)针对性喷洒；
S5、缺肥时，根据水位情况，出料件(39)推动适量肥料从蓄料室(34)进入称量盒(38)，再落入水箱(30)，将其搅拌溶解充分后，再通过喷头(20)喷出；
S6、缺光照时，补光灯(28)亮起；
S7、温度过高时，向管理室发送信号，提醒通风；
S8、系统工作时，太阳能电池板(41)根据光照方向转动，使其始终接收垂直光照，并不断将太阳能转变为电能。
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