CN113206982A - 用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供的一种用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法，通过设置能够沿轨道移动的巡检车，并在巡检车上设置第一检测组件，从而能够完成对农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度的检测。相对于传统的设置多个传感器以及配套多个数据传输装置而言，降低设备数量，有效的降低了硬件成本与维护成本。

Description

用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法
技术领域
本公开涉及智慧农业技术领域，尤其涉及一种用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法。
背景技术
智慧农业是集互联网、移动互联网、云计算、边缘计算、物联网等技术为一体的，依托部署在农业生产现场的各种传感器节点(空气温湿度、二氧化碳浓度、光照度、土壤酸碱度度等)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。
现有技术中，为了实现农业大棚的智慧化管理，需要将多组传感器分别固定在大棚的某些位置，并且在大棚内设置用于接收数据的采集终端，采集终端与传感器无线连接，通过对采集到的数据进行分析以监控农业大棚内的环境因素变化。
但是发明人发现，现代化的大棚体积庞大，且采用的是可开合的顶棚，因此接收数据的采集终端无法设置于大棚的中部，只能设置于角落位置，从而造成了一部分的传感器距离采集终端的间距过大，为了满足数据传输的需求，需要设置多个用于中转的数据传输装置，从而增加了设备的成本，另外，大棚内设置的多个传感器，无异也推高了硬件成本以及维护成本。
发明内容
有鉴于此，本公开的目的在于提出一种用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法，能够有效的降低硬件成本和维护成本。
基于上述目的，本公开提供了一种用于农业大棚环境检测的巡检系统，包括：
轨道，所述轨道包括用于连接农业大棚的骨干段、穿过农业大棚的巡检段以及连接所述骨干段和巡检段的过渡段；
巡检车，设置于所述轨道上，且能够沿所述轨道限定的方向移动，所述巡检车上设置有第一检测组件、拍摄组件、控制与存储模块，第一检测组件与拍摄组件分别与控制与存储模块电性连接；
多个第二检测组件，埋设于农业大棚的土壤内；
无线通信组件，安装于所述巡检车上，用于连接所述第二检测组件与控制与存储模块；
其中，巡检车沿轨道对农业大棚进行巡检时，第一检测组件检测农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚内的作物形貌，第二检测组件检测农业大棚内土壤的湿度和/或温度，并通过无线通信组件发送至控制与存储模块。
作为一种可选的实施方式，所述第一检测组件包括光照传感器和/或CO2浓度传感器和/或温度传感器和/或温度传感器。
作为一种可选的实施方式，所述第二检测组件包括温度传感器和/或湿度传感器。
作为一种可选的实施方式，所述轨道的骨干段对应农业大棚入口位置处设置有RFID标签，所述RFID标签存储有农业大棚的数据信息，所述巡检车对应设置有用于读取所述RFID存储的数据信息的读取模块，所述读取模块与所述控制与存储模块电性连接。
作为一种可选的实施方式，所述轨道间隔设置有磁铁，所述巡检车上设置有霍尔元件，所述霍尔元件与所述控制与存储模块电性连接。
作为一种可选的实施方式，所述巡检车还包括电池模块，所述电池模块分别为第一检测组件、拍摄组件以及控制与存储模块供电。
作为一种可选的实施方式，还包括充电模块，所述轨道上设置有充电位置，当所述巡检车处于所述充电位置时，所述充电模块对所述电池模块进行充电。
作为一种可选的实施方式，还包括云服务端，所述云服务端与所述控制与存储模块电性连接。
与所述巡检系统相对应的，本发明实施例还提供了一种用于农业大棚环境检测的巡检方法，其应用于前所述的巡检系统，所述巡检方法包括：
通过云服务端向所述巡检车发送巡检指令信息，所述巡检指令信息包括待巡检的作物类别；
所述巡检车接收到巡检指令信息后，沿轨道的骨干段移动；
巡检车经过RFID标签时，读取模块读取所述RFID存储的数据信息，若所述数据信息中的作物类别与所述巡检指令信息中的作物类别适配，则所述巡检车从轨道的骨干段、过渡段进入巡检段，以对该农业大棚进行巡检；
巡检车沿巡检段移动时，第一检测组件检测农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚内的作物形貌；
当霍尔元件检测到磁铁的磁性时，巡检车暂停移动，与该磁铁预设范围内的第二检测组件启动，检测农业大棚内土壤的湿度和/或温度，并发送给控制与存储模块；
巡检车巡检完成后，将采集到的数据发送至云服务端。
作为一种可选的实施方式，所述巡检方法还包括：
所述巡检车巡检过程中，所述控制与存储模块实时检测电池模块的剩余电量，若所述剩余电量低于阈值，则所述巡检车暂停执行巡检任务，并返回充电位置，以使充电模块对电池模块进行充电。
从上面所述可以看出，本公开提供的一种用于农业大棚环境检测的巡检系统及巡检方法，通过设置能够沿轨道移动的巡检车，并在巡检车上设置第一检测组件，从而能够完成对农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度的检测。相对于传统的设置多个传感器以及配套多个数据传输装置而言，降低设备数量，有效的降低了硬件成本与维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述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公开的实施例，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为本公开实施例的巡检系统的示意图；
图2为本公开实施例的单个农业大棚内的巡检系统的局部示意图；
图3为本公开实施例的巡检车的示意图。
图中，1、外壳；1a、辅助轮；1b、驱动轮；2、驱动电机；3、控制与存储模块；4、电池模块；5a、二氧化碳传感器；5b、温湿度传感器；5c、光照度传感器；6、无线通信组件；7、霍尔元件；8a、微型云台；8b、摄像头；9、警报模块；10、轨道；11、骨干段；12、过渡段；13、巡检段；20、巡检车；30、RFID标签；40、磁铁；50、第二检测组件；100、农业大棚；
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
为了实现上述发明目的，如图1-3所示，本发明实施例提供了一种用于农业大棚环境检测的巡检系统，包括：
轨道10，所述轨道10包括用于连接农业大棚100的骨干段11、穿过农业大棚100的巡检段13以及连接所述骨干段11和巡检段13的过渡段12；
巡检车20，设置于所述轨道10上，且能够沿所述轨道10限定的方向移动，所述巡检车20上设置有第一检测组件、拍摄组件、控制与存储模块3，第一检测组件与拍摄组件分别与控制与存储模块3电性连接；
多个第二检测组件50，埋设于农业大棚100的土壤内；
无线通信组件6，安装于所述巡检车20上，用于连接所述第二检测组件50与控制与存储模块3；
其中，巡检车20沿轨道10对农业大棚100进行巡检时，第一检测组件检测农业大棚100内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚100内的作物形貌，第二检测组件50检测农业大棚100内土壤的湿度和/或温度，并通过无线通信组件6发送至控制与存储模块3。
本发明实施例中，当所述巡检车20接收到包括待巡检的作物类别的巡检指令信息，沿轨道10的骨干段11移动；所述巡检车20从轨道10的骨干段11、过渡段12进入巡检段13，以对该农业大棚100进行巡检；巡检车20沿巡检段13移动时，第一检测组件检测农业大棚100内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚100内的作物形貌；巡检车20移动至预设位置时暂停移动，预设范围内的第二检测组件50启动，检测农业大棚100内土壤的湿度和/或温度，并发送给控制与存储模块3；从而完成农业大棚100内的环境数据的采样。
本发明实施例中，通过设置能够沿轨道10移动的巡检车20，并在巡检车20上设置第一检测组件，从而能够完成对农业大棚100内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度的检测。相对于传统的设置多个传感器以及配套多个数据传输装置而言，降低设备数量，有效的降低了硬件成本与维护成本。
作为一种可选的实施方式，所述第一检测组件包括光照传感器和/或CO2浓度传感器和/或温度传感器和/或温度传感器，如此能够检测农业大棚100内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度。
作为一种可选的实施方式，所述第二检测组件50包括温度传感器和/或湿度传感器，如此能够检测农业大棚100内的土壤的温度和/或湿度。
作为一种可选的实施方式，所述轨道10的骨干段11对应农业大棚100入口位置处设置有RFID标签30，所述RFID标签30存储有农业大棚100的数据信息，所述巡检车20对应设置有用于读取所述RFID存储的数据信息的读取模块，所述读取模块与所述控制与存储模块3电性连接，如此，当巡检车20路过该RFID标签30时，读取模块通过读取该RFID标签30，即可获得对应的农业大棚100内的数据信息，从而判断是否该大棚是否是当前需要进行巡检的目标大棚。
作为一种可选的实施方式，所述轨道10间隔设置有磁铁40，所述巡检车20上设置有霍尔元件7，所述霍尔元件7与所述控制与存储模块3电性连接。一方面，通过在轨道本体1上设置规律的磁铁5，配合巡检车2上安装的霍尔传感器，可以实现巡检车2的实时定位，再配合云服务端，能够在电子地图上实时显示巡检车的运行轨迹，另一方面，设置于巡检段1c的部分磁铁5对应测量位置，当巡检车到达该部分磁铁5对应位置时，唤醒距离巡检车20预设范围内的第二检测组件50，采集土壤信息并发送至控制与存储模块3，不仅实现了对土壤数据的检测，而且第二检测组件50仅在需要的时候启动，其他时间休眠的工作方式，进一步有效的降低的能耗，节约了成本。
作为一种可选的实施方式，所述巡检车20还包括电池模块4，所述电池模块4分别为第一检测组件、拍摄组件以及控制与存储模块3供电。可选的，所述电池模块4为可充电的锂离子电池包。
可选的，还包括充电模块，所述轨道10上设置有充电位置，当所述巡检车20处于所述充电位置时，所述充电模块对所述电池模块4进行充电。可选的，充电模块可以采用市电，也可以采用太阳能电池板。
作为一种可选的实施方式，还包括云服务端，所述云服务端与所述控制与存储模块3电性连接。如此，能够将巡检车20采集到的数据收集，以便于进行后续的分析。
可选的，控制与存储模块采用STM32微控制器。
可选的，巡检车还设置有移动模块，移动模块包括步进电机模块、驱动模块和编码器模块，步进电机驱动巡检车向指定方位移动，编码器记录电机所转动的圈数并以此计算巡检车移动距离，结合检测到的磁铁位置，实现巡检车的精确定位。
无线通信组件包括lora模块和4G/5G模块；lora模块用于局域网内传输，与布置在农业大棚内的数据采集节点通信，收集土壤温湿度等参数；4G/5G模块用于连接互联网与云服务端进行交互通信，将采集到的环境参数上传至云服务端，并能够将云服务端的指令发送至控制与存储模块。
拍摄组件用于查看大棚内农作物的状态，通过算法结合拍摄组件采集的图像数据可进行病虫害的识别，以及判断作物的长势，方便及时调整施肥，也可随时查看农业大棚内的状况。
可选的，巡检车上还设置有警报模块，当农业大棚内的温湿度处于设定的允许范围外时，会触发警报模块，提醒用户及时经行处理，也可设置自动处理报警信息。
实施例1
如图3所示，给出了一种具体的巡检车的结构，所述巡检车包括外壳1，所述外壳1顶部设有轮组，轮组包括嵌入轨道10内的辅助轮1a和抵接轨道10外壁的驱动轮1b，外壳1内设置有驱动电机2，驱动电机2的输出轴连接至驱动轮1b，外壳1内设有控制与存储模块3、电池模块4、二氧化碳传感器5a、无线通信组件6、温湿度传感器5b，外壳1对应传感器位置镂空使传感器与外界保持接触；外壳1下端还设有拍摄组件8，拍摄组件包括微型云台和摄像头；从外壳1顶端的两侧分别设置有光照度传感器5c与霍尔元件7，外壳1还设置有警报模块9。
可选的，辅助轮1a为前后两组共四个，且辅助轮1a与壳体连杆上套有弹簧。
与所述巡检系统相对应的，本发明实施例还提供了一种用于农业大棚环境检测的巡检方法，其应用于如前所述的巡检系统，所述巡检方法包括：
通过云服务端向所述巡检车发送巡检指令信息，所述巡检指令信息包括待巡检的作物类别；
所述巡检车接收到巡检指令信息后，沿轨道的骨干段移动；
巡检车经过RFID标签时，读取模块读取所述RFID存储的数据信息，若所述数据信息中的作物类别与所述巡检指令信息中的作物类别适配，则所述巡检车从轨道的骨干段、过渡段进入巡检段，以对该农业大棚进行巡检；
巡检车沿巡检段移动时，第一检测组件检测农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚内的作物形貌；
当霍尔元件检测到磁铁的磁性时，巡检车暂停移动，与该磁铁预设范围内的第二检测组件启动，检测农业大棚内土壤的湿度和/或温度，并发送给控制与存储模块；
巡检车巡检完成后，将采集到的数据发送至云服务端。
作为一种可选的实施方式，所述巡检方法还包括：
所述巡检车巡检过程中，所述控制与存储模块实时检测电池模块的剩余电量，若所述剩余电量低于阈值，则所述巡检车暂停执行巡检任务，并返回充电位置，以使充电模块对电池模块进行充电。
需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，包括：
轨道，所述轨道包括用于连接农业大棚的骨干段、穿过农业大棚的巡检段以及连接所述骨干段和巡检段的过渡段；
巡检车，设置于所述轨道上，且能够沿所述轨道限定的方向移动，所述巡检车上设置有第一检测组件、拍摄组件、控制与存储模块，第一检测组件与拍摄组件分别与控制与存储模块电性连接；
多个第二检测组件，埋设于农业大棚的土壤内；
无线通信组件，安装于所述巡检车上，用于连接所述第二检测组件与控制与存储模块；
其中，巡检车沿轨道对农业大棚进行巡检时，第一检测组件检测农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚内的作物形貌，第二检测组件检测农业大棚内土壤的湿度和/或温度，并通过无线通信组件发送至控制与存储模块。
2.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，所述第一检测组件包括光照传感器和/或CO2浓度传感器和/或温度传感器和/或温度传感器。
3.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，所述第二检测组件包括温度传感器和/或湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，所述轨道的骨干段对应农业大棚入口位置处设置有RFID标签，所述RFID标签存储有农业大棚的数据信息，所述巡检车对应设置有用于读取所述RFID存储的数据信息的读取模块，所述读取模块与所述控制与存储模块电性连接。
5.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，所述轨道间隔设置有磁铁，所述巡检车上设置有霍尔元件，所述霍尔元件与所述控制与存储模块电性连接。
6.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，所述巡检车还包括电池模块，所述电池模块分别为第一检测组件、拍摄组件以及控制与存储模块供电。
7.根据权利要求6所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，还包括充电模块，所述轨道上设置有充电位置，当所述巡检车处于所述充电位置时，所述充电模块对所述电池模块进行充电。
8.根据权利要求1所述的用于农业大棚环境检测的巡检系统，其特征在于，还包括云服务端，所述云服务端与所述控制与存储模块电性连接。
9.一种用于农业大棚环境检测的巡检方法，其特征在于，其应用于如权利要求1-8任意一项所述的巡检系统，所述巡检方法包括：
通过云服务端向所述巡检车发送巡检指令信息，所述巡检指令信息包括待巡检的作物类别；
所述巡检车接收到巡检指令信息后，沿轨道的骨干段移动；
巡检车经过RFID标签时，读取模块读取所述RFID存储的数据信息，若所述数据信息中的作物类别与所述巡检指令信息中的作物类别适配，则所述巡检车从轨道的骨干段、过渡段进入巡检段，以对该农业大棚进行巡检；
巡检车沿巡检段移动时，第一检测组件检测农业大棚内的光照和/或CO2浓度和/或温度和/或湿度，拍摄组件拍摄农业大棚内的作物形貌；
当霍尔元件检测到磁铁的磁性时，巡检车暂停移动，与该磁铁预设范围内的第二检测组件启动，检测农业大棚内土壤的湿度和/或温度，并发送给控制与存储模块；
巡检车巡检完成后，将采集到的数据发送至云服务端。
10.根据权利要求9所述的用于农业大棚环境检测的巡检方法，其特征在于，还包括：
所述巡检车巡检过程中，所述控制与存储模块实时检测电池模块的剩余电量，若所述剩余电量低于阈值，则所述巡检车暂停执行巡检任务，并返回充电位置，以使充电模块对电池模块进行充电。
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