CN112738276A - 一种智能物联网灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网灌溉技术领域，公开了一种智能物联网灌溉系统，包括以下步骤：S1：安装设备，在大棚种安装光照传感器、温湿度传感器二氧化硫传感器；S2：接收信号，S1中安装的传感器检测的信号传输到控制器中；S3：信号反馈，控制器把接收的信号传递给阿里云平台；S4：信号传输，阿里云平台把信号传递给微信小程序。本发明结合物联网，微信小程序为一体具有，操作简单、数据直观明了、可以远程操控等的特点，可以通过个各种的数据的值也可以去进行洒水、施肥等的措施、从而达到资源利用最大化的目的，农药喷洒时间的不同来达到量的控制，从而减少了环境的危害，因此本智能农业系统具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及物联网灌溉技术领域，具体为一种智能物联网灌溉系统。
背景技术
我国人口的急剧增长，工农业生产水平的不断发展，水资源的短缺随之日益严重。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。缓解水资源紧缺的当务之急就是解决农业灌溉用水的问题，我国耕地面积众多是农业大国，在农业方面支出了大量的人力物力是人力物力资源的浪费，缓解水资源紧缺和人力资源的浪费的当务之急就是解决农业灌溉用水的问题和智能化灌溉操作减少人工的使用。
智能农业灌溉系统是集自动控制技术和专家系统技术、传感器技术、通讯技术、计算机技术于一体的灌溉管理系统，主要面向农业大棚、设施农业等领域的日常灌溉控制和管理，通过现代化的科学技术手段，达到降低人力成本，提高自动化生产效率，节约水资源的目的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能物联网灌溉系统，主要为实现通过现代化的科学技术手段，达到降低人力成本，提高自动化生产效率，节约水资源的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能物联网灌溉系统，包括以下步骤：
S1：安装设备，在大棚种安装光照传感器、温湿度传感器、二氧化硫传感器；
S2：接收信号，S1中安装的传感器检测的信号传输到控制器中；
S3：信号反馈，控制器把接收的信号传递给阿里云平台；
S4：信号传输，阿里云平台把信号传递给微信小程序，通过微信小程序进行实时监控；
S5：信号反馈，在需要进行灌溉、通风或者补光时，微信小程序发送指令给阿里云平台然后在反馈给控制器；
S6：信号处理，通过控制器控制风机、水泵或者灯光设备进行工作。
作为本发明再进一步的方案，所述S1中光照传感器安装在大棚的顶部，温湿度传感器安装在地下1-20厘米处或者大棚支架中段，温湿度传感器的型号为DHT11，温度调整为18℃，超过18℃进行上面铺膜处理防止光照过高，低于18℃则开启补光灯，土壤湿度在20%~44%之间，低于20%通过蜂鸣器报警紧急供水到范围中间值停止。
进一步的，所述S1中二氧化硫传感器的型号为MQ-135，当空气中二氧化碳浓度为450ppm~500ppm有利于植物生长高于的时候进行通风，低于这个浓度时减小通风环境。
在前述方案的基础上，所述S2中控制器的型号为Esp8266，其与云平台的数据交换可以实时获取所需信息。
本发明再进一步的方案，所述S6中大棚内种植低矮农作物的喷药环节采用机器人自动循迹路线进行喷洒，而大棚内种植高的一些农作物机器人高度达不到本项目在大棚顶部和四周安放喷农药管道进行定点喷洒，外加继电器对农药喷降的强度进行控制，机器人方面采用STM32作为主控，控制板ESP8266作为桥接设备实现物联网和机器人之间进行信息传递，并配备有实时播报能力，通知工作人员药箱内部药品是否充足，程序开发采用ARDUINO进行开发ESP8266实现无线传输功能。
进一步的，所述S6中信号处理时采用MQTT协议，提供一对多的消息发布，信息冗余小，而且该协议是开放消息，一对多消息发布可靠并保证基于TCP/IP网络连接，提供有序、无损、双向连接。
与现有技术相比，本发明提供了一种智能物联网灌溉系统，具备以下有益效果：
1、本发明通过微信小程序进行实时监控，小程序的基本元素是不需要加载的，使得小程序加载速度更快,并且微信小程序依附于微信服务器有较高安全性和稳定性。
2、本发明结合物联网，具有操作简单、数据直观明了、可以远程操控等的特点，可以通过个各种的数据的值也可以去进行洒水、施肥等的措施、从而达到资源利用最大化的目的，农药喷洒时间的不同来达到量的控制，从而减少了环境的危害，因此本智能农业系统具有较好的应用前景。
3、本发明使用阿里云平台，拥有多数据中心支持，防止手机中数据的迁移无法保障，一站式设备管理、实时监控设备场景，无缝连接阿里云产品，物联网复杂应用的搭建灵活简便，不需要该买其他开发设备降低成本消耗。
4、本发明通过DHT11传感器可以测定两个不同的环境量，误差小传输功能稳定，通过Esp8266控制器的设置能够作为数据的接受端，信息的处理端，以及与云平台的信息互联模块方面起到了不可或缺的作用，控制器将所接受数据整合归纳，发送到阿里云平台再经过进一步的整理与总结，经过数据可视化处理，用户可以清晰地看到近期数据波动与系统分析，并且可以根据系统提出的建议合理采取行动。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能物联网灌溉系统的系统结构示意图。
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。
参照图1，一种智能物联网灌溉系统，包括以下步骤：
S1：安装设备，在大棚种安装光照传感器、温湿度传感器、二氧化硫传感器；
S2：接收信号，S1中安装的传感器检测的信号传输到控制器中；
S3：信号反馈，控制器把接收的信号传递给阿里云平台，阿里云平台的使用提供设备端软件开发工具包（SDK)，快速连接设备上云，效率高，开发工作量减小，减少开发人员的使用，同时支持全球设备接入，多环境下设备接入、多协议设备接入，提供多重防护保障设备云端安全，保障设备安全与唯一性、保障数据不被篡改、云盾护航，权限校验保障云端安全，不用部署额外的安全设施，服务可用性高达99.9%，去中心化，无单点依赖，拥有多数据中心支持，防止手机中数据的迁移无法保障，一站式设备管理、实时监控设备场景，无缝连接阿里云产品，物联网复杂应用的搭建灵活简便，不需要该买其他开发设备降低成本消耗；
S4：信号传输，阿里云平台把信号传递给微信小程序，通过微信小程序进行实时监控，微信小程序是一个软件的新形势，具有比传统APP和网页更多的优势，传统APP和网页具有成本高、应用大小被限制、维护费用高等的缺点，微信小程序可以进行更全面的功能开发，比传统APP和网页实现的功能更全面,小程序支持模糊搜索，在符合关键字的搜索结果中小程序就能展现，小程序的基本元素是不需要加载的使得小程序加载速度更快,并且微信小程序依附于微信服务器有较高安全性和稳定性；
S5：信号反馈，在需要进行灌溉、通风或者补光时，微信小程序发送指令给阿里云平台，然后在反馈给控制器，本系统结合物联网，具有操作简单、数据直观明了、可以远程操控等的特点，可以通过个各种的数据的值也可以去进行洒水、施肥等的措施、从而达到资源利用最大化的目的，农药喷洒时间的不同来达到量的控制，从而减少了环境的危害，因此本智能农业系统具有较好的应用前景；
S6：信号处理，通过控制器控制风机、水泵或者灯光设备进行工作。
本发明的S1中光照传感器安装在大棚的顶部，温湿度传感器安装在地下1-20厘米处或者大棚支架中段，温湿度传感器的型号为DHT11，DHT11传感器可以测定两个不同的环境量，误差小传输功能稳定，最适合瓜果类作物温度调整为18℃，超过18℃进行上面铺膜处理防止光照过高，低于18℃则开启补光灯，其他植物均可根据作物每个阶段的生长习性进行调整，土壤湿度在20%~44%之间最佳，最低要保证不能低于20%否则会干旱，低于20%通过蜂鸣器报警紧急供水到范围中间值停止，S1中二氧化硫传感器的型号为MQ-135，MQ-135传感器的采用不需要过多的操作就可以直接呈现给人们当前空气的质量和一些所含成分的多少适不适合当前大棚内植物的生长，当空气中二氧化碳浓度为450ppm~500ppm有利于植物生长高于的时候进行通风，低于这个浓度时减小通风环境，S2中控制器的型号为Esp8266，其与云平台的数据交换可以实时获取所需信息，控制器作为数据的接受端，信息的处理端，以及与云平台的信息互联模块方面起到了不可或缺的作用，控制器将所接受数据整合归纳，发送到阿里云平台再经过进一步的整理与总结，经过数据可视化处理，用户可以清晰地看到近期数据波动与系统分析，并且可以根据系统提出的建议合理采取行动。
需要特别说明的是，S6中大棚内种植低矮农作物的喷药环节采用机器人自动循迹路线进行喷洒，而大棚内种植高的一些农作物机器人高度达不到本项目在大棚顶部和四周安放喷农药管道进行定点喷洒，外加继电器对农药喷降的强度进行控制，机器人方面采用STM32作为主控，控制板ESP8266作为桥接设备实现物联网和机器人之间进行信息传递，并配备有实时播报能力，通知工作人员药箱内部药品是否充足，程序开发采用ARDUINO进行开发ESP8266实现无线传输功能，S6中信号处理时采用MQTT协议，通讯协议采用MQTT协议提供一对多的消息发布，信息冗余小，而且该协议是开放消息，一对多消息发布可靠并保证基于TCP/IP网络连接，提供有序、无损、双向连接，有效减少网络流量，节约经济使投入减小，田间物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：精简，不添加可有可无的功能，允许用户动态创建主题，零运维成本，把传输量降到最低以提高传输效率并且降低用户的投入成本，把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素虑在内，提供服务质量管理，发布/订阅(Pub/Sub)模式，方便消息在传感器之间传递，假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。
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 (6)
1.一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：安装设备，在大棚种安装光照传感器、温湿度传感器、二氧化硫传感器；
S2：接收信号，S1中安装的传感器检测的信号传输到控制器中；
S3：信号反馈，控制器把接收的信号传递给阿里云平台；
S4：信号传输，阿里云平台把信号传递给微信小程序，通过微信小程序进行实时监控；
S5：信号反馈，在需要进行灌溉、通风或者补光时，微信小程序发送指令给阿里云平台然后在反馈给控制器；
S6：信号处理，通过控制器控制风机、水泵或者灯光设备进行工作。
2.根据权利要求1所述的一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，所述S1中光照传感器安装在大棚的顶部，温湿度传感器安装在地下1-20厘米处或者大棚支架中段，温湿度传感器的型号为DHT11，温度调整为18℃，超过18℃进行上面铺膜处理防止光照过高，低于18℃则开启补光灯，土壤湿度在20%~44%之间，低于20%通过蜂鸣器报警紧急供水到范围中间值停止。
3.根据权利要求2所述的一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，所述S1中二氧化硫传感器的型号为MQ-135，大棚内的二氧化碳浓度为450ppm~500ppm，高于此浓度的时候进行通风，低于这个浓度时减小通风环境。
4.根据权利要求3所述的一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，所述S2中控制器的型号为Esp8266，其与云平台的数据交换可以实时获取所需信息。
5.根据权利要求1所述的一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，所述S6中大棚内种植低矮农作物的喷药环节采用机器人自动循迹路线进行喷洒，而大棚内种植高的一些农作物机器人高度达不到本项目在大棚顶部和四周安放喷农药管道进行定点喷洒，外加继电器对农药喷降的强度进行控制，机器人方面采用STM32作为主控，控制板ESP8266作为桥接设备实现物联网和机器人之间进行信息传递，并配备有实时播报能力，通知工作人员药箱内部药品是否充足，程序开发采用ARDUINO进行开发ESP8266实现无线传输功能。
6.根据权利要求5所述的一种智能物联网灌溉系统，其特征在于，所述S6中信号处理时采用MQTT协议，提供一对多的消息发布，信息冗余小，而且该协议是开放消息，一对多消息发布可靠并保证基于TCP/IP网络连接，提供有序、无损、双向连接。
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