CN115562410A - 智慧种植监控管理平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智慧种植监控管理平台系统，包括智慧设施大棚物联网系统和智慧农场综合管理系统；智慧设施大棚物联网系统，通过传感器参数查看各种农情数据，通过接口方式将种植物联网监测中的各类数据上传给统一基础云平台，实现对设施大棚生产全流程进行环境的监控，并进行生产管理分析，实现对各个生产设备进行智能化管理，同时记录各个环节的历史数据，为农作物的生长研究提供各种数据支撑以及技术支撑；该系统充分利用建设企业物联网信息采集系统、物联网传输系统、物联网控制系统，可视化系统、物联网信息数据库系统，为企业的现代化农业生产提供有力的技术支撑。

Description

智慧种植监控管理平台系统

技术领域

本发明具体涉及一种智慧种植监控管理平台系统。

背景技术

信息化是现代农业的重要标志，是农业生产经营、农业产业化和农业设施装备提升的必要途径。加快物联网、移动互联网等信息技术应用，推动智能农业发展，是实现农业信息化的重要载体和手段因此，农业必然要在智慧城市建设总体框架下，以保障质量安全和农民持续增收、推进农业转型升级和农业现代化进程为目标，加快智慧农业在农业生产经营、农业综合管理、农产品安全监管、农产品电子商务等领域应用和发展，促进农业和物联网等相关产业高度融合，提升农产品有效供给能力、农业生态环境质量和农业经济增长质效。综上所述本申请提出一种智慧种植监控管理平台系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智慧种植监控管理平台系统，该智慧种植监控管理平台系统可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种智慧种植监控管理平台系统，该智慧种植监控管理平台系统包括：智慧设施大棚物联网系统和智慧农场综合管理系统；智慧设施大棚物联网系统，通过传感器参数查看各种农情数据，通过接口方式将种植物联网监测中的各类数据上传给统一基础云平台，实现对设施大棚生产全流程进行环境的监控，并进行生产管理分析，实现对各个生产设备进行智能化管理，同时记录各个环节的历史数据，为农作物的生长研究提供各种数据支撑以及技术支撑；智慧设施大棚物联网系统具体包括：物联网中控中心、大棚环境采集子系统、智能灌溉水质监测子系统、大棚智能控制子系统、农业气象站监测子系统、农业视频监控子系统、灌溉首部及水肥一体化子系统。

该智慧种植监控管理平台系统具有的优点如下：

1、本系统提供稳定可靠、可弹性伸缩的在线数据库服务，具有强大的外延性。

2、模块化设计可以根据发展需求，灵活增加功能模块，根据业务量的增长和用户的增长，进行动态扩容。

3、本系统具有强劲的硬件设备兼容性和拓展性，随着农业物联网规模化推广应用，系统自有设备可以进行海量拓展，同时还能够兼容其它外来生产设备，减少客户二次投入成本。

3、所有设备采用工业化手段和模块化设计，具有性能稳定、操作简单、更替方便的特性，符合农村高温、高湿、电压不稳、南北温差大的环境特点，支持远程维护。

4、基于分布式系统和高性能存储，云数据系统提供了实时容灾、备份、恢复等功能，能够最大限度的满足数据的安全与迁移需要。

5、使用者可根据实际需求，定制功能模块，保持随时增加功能模块的灵活性。

6、云平台可以和上一级管理平台对接，也可以和其它平台对接；实现分级管理，权限管理。

7、平台界面的图表化、图像化、标识化，和设备使用的傻瓜化，使政府职能部门、企业管理人员和作业工人，均可以在短时间内操作应用。

8、生产环境智能化监测预警，生产设备自动化控制，科学有效地进行生产过程和生产资料投放管理，避免生产盲目性，提高集约经营水平，保障产品品质。

9、本系统实现手机、电脑、LED、拼接屏四屏合一，摆脱了一线办公设备困扰，操作简单、使用门槛低、远程维保。

10、本系统在设计过程中，充分考虑系统软硬件的升级和增加，具有功能扩展或升级的强大能力，支持在线升级。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的智慧种植监控管理平台系统的总体架构图。

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的智慧种植监控管理平台系统的组网架构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，该系统通过根据智慧大棚种植及溯源管理的总体需求进行梳理分析，对平台总体架构进行设计，整个平台设计强调整体性、开放性和延续性。在系统开放性上，实现农场内部信息资源的共建共享，保障平台的开放性和延续性。通过农场统一数据库，实现农场种植信息资源的共建共享，保障平台的开放性和延续性。平台总体架构设计如图1所示。

根据本申请的一个实施例，该智慧种植监控管理平台系统对农场基地大棚设施进行智能化改造，建设大棚环境采集子系统，通过不同传感器参数查看各种农情数据，软件系统可以通过接口方式将种植物联网监测中的各类数据上传给统一基础云平台。通过建设设施大棚智能生产管理实现对设施大棚生产全流程进行环境的监控，依据专家系统进行生产管理分析，然后实现对各个生产设备进行精准高效的智能化管理，提升现代化农业管理水平，同时记录各个环节的历史数据，为农作物的生长研究提供各种数据支撑以及技术支撑。

根据本申请的一个实施例，该智慧种植监控管理平台系统的各模块功能介绍如下：

(1)物联网中控中心：建设物联网可视化数据运营中心，开发物联网可视化一张图展示系统，在中控中心配置电脑、电视等基础设施，结合可视化一张图展示系统，在中控中心实现农场运行情况的可视化监控。

1)集中展示：中控室通过PC实时展现项目现场整体状况，实时查阅生产状况、管理和控制生产过程；

2)集中管控：通过WEB、手机APP、PC端移动互联手段，实时了解和控制生产状况，并实时管理生产数据，存储历史数据，并判断预警状况，进行实时预警；选配手机插件后，可实时发送最新生产信息及预警信息至指定管理人员手机终端，并实现手机终端的实施查阅及控制。

(2)大棚环境采集子系统：大棚环境采集子系统根据作物生长时所需要关注的各类监测信息(空气温湿度、光照、二氧化碳、土壤温湿度、土壤PH、土壤电导率、土壤钾离子、土壤硝酸根离子、土壤铵离子、土壤镉离子、土壤铜离子、土壤铅离子等)通过高精度传感器和智能农业云终端，远程在线采集实时数据，实现对生产生态环境数据的实时监测，定时将监测到的作物生长环境数据通过无线网络发送到系统监测平台或者管理人员的手机上，方便精准地了解和掌握作物的生产环境，从而进行适时适宜的调控，优化农作物的生长境，提高农作物品质、产量和生产的效益。

支持常规设置5分钟无线通讯采集发送数据一次，电脑可远程设置数据存储和发送时间间隔。

1.每个采集点的参数可灵活配置和扩展；

2.单终端支持485集联；

3.扩展传感器能自识别、自校验；

4.维护方便，支持设备热插拔；

5.市电供电或太阳能供电、4G无线传输。

(3)智能灌溉水质监测子系统：智能水质信息采集系统根据作物灌溉中所需要的监测信息通过高精度离子类传感器和低功耗太阳能版智能云终端，远程在线采集实时数据，实现对生产生态环境灌溉用水数据的实时监测，定时将监测到的数据通过无线网络发送到监测平台或者管理人员的手机上，指导水肥一体化灌溉作业,方便精准地了解灌溉环境，同时也为消费者实时提供种植源头灌溉用水是否污染状况，并为基地实现精准灌溉管理。另其中灌溉水质面源污染重金属监测为农产品安全溯源提供依据，为农产品优品优价及自身品牌建设建立基础。

采集内容：

1.水质养分数据(硝酸根离子、铵根离子、钾离子)；

2.水质重金属数据(铜离子、铅离子、镉离子)；

3.水质PH、水质电导率。

(4)大棚智能控制子系统：根据环境监测系统所采集的环境数据，环境设备控制系统将利用预先设定好的阈值，手/自动对电磁阀、卷膜机、风机、湿帘环境设备和生产设备进行远程控制，使农作物的生长环境保持在合适的条件下，有利于农作物健康的生长，可减少作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力物力。

系统可实现完整的设备自动化控制功能，支持按照定时周期(设定每日/每时/每周重复周期、执行时间)设定阈值条件，或按照阈值条件(设定关联的传感设备及通道，高于、低于条件)，阈值条件需要支持多因子协调控制，即使用多个传感器或设备状态参数同时参与控制多个设备的方式。控制执行结果可叠加，有先后顺序，分为以下几种：延时时间(时/分/秒)、开关某条自动化、执行某个控制设备(配置通道，开/关/停，执行时长，冷却时长)以及执行某个操作(如发生报警、短信通知等)。可查看设备自动化控制的操作日志，并按照时间、自动化类型等条件查询自动化操作日志的列表。

系统功能特点：

1.手自一体智能化控制，允许手动与自动并存；

2.传输模式：网络网关以及以太网。

3.面向可控制设备的类型：卷膜机、电磁阀、风机、湿帘、外遮阳、内遮阳、内保温、天窗、循环风机等设备。

(5)农业气象站监测子系统：农业气象站可实时监测生产区域内的气象信息，包括风速、风向、雨量、光照、大气压、空气温湿度、PM2.5等指标，与管理农场的中央监控管理系统连接，为农业生产管理提供指导依据，同时也为科学研究积累真实有效的数据。一体化建设实施，免维护，太阳能供电，超低功耗。

(6)农业视频监控子系统：为便于监视观测作物的生长状况和管理，安装高清网络视频监控系统，中心控制室采用NVR对所有视频进行录像，管理员可以通过计算机网络进行实施传输与监控，无需亲临现场就可以通过视频信息管理、监控农业生产，同时通过视频图像可实时观察作物生长状况及观察病虫害状况。

该系统由硬盘录像机、高分辨率摄像头、高清大屏幕、电脑组成，硬盘录像机主要存储数据，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问，实现多点、在线、便捷的监测方式，网络摄像头通过无线网桥或宽带有线、4G无线等多种方式构建网络进行通讯，所有图像和控制信号都在控制中心集中显示和控制。一般控制中心建设在办公场所内。

(7)灌溉首部及水肥一体化子系统：帮助生产者实现自动的水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。通过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器(土壤水分变送器、流量变送器等)。将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。

(8)灌溉首部：一般来说，使用喷灌或滴灌技术，其水源必须经过多级过滤处理，系统使用的过滤器主要有离心式过滤器，砂石过滤器，网式过滤器以及叠片过滤器四种，四种过滤器使用环境以及适用地区又各有区别。其中离心式过滤器和砂石过滤器过滤目数较小，一般作为粗滤，而网式过滤器和叠片过滤器过滤目数相对较大，一般作为精滤。

(9)砂石过滤器：砂石过滤器又称石英砂过滤器，砂滤器，它是通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体深层过滤的过滤器，常用于一级过滤。其主要是采用砂石作为滤料过滤。

(10)叠片过滤器：叠片式过滤器水流通过过滤进水口进入过滤器内，通过过滤叠片时过滤叠片在弹簧力和水力的作用下被紧紧地压在一起，杂质颗粒被截留在叠片交叉点，经过过滤的水从过滤器主通道中流出。叠片过滤器也因为其过滤精度可根据过滤盘片自由选择，因此在农业节水灌溉中应用比较广泛。

(11)沉淀池：渠水中含有两类容易堵塞灌水器的杂质：一类是藻类、水生物和漂浮物；另一类是悬浮泥沙。当水中泥沙含量大于过滤器的处理能力时，使用筛网过滤器和介质过滤器将因频繁的冲洗而不能正常工作，此时需借助沉淀池对灌溉水进行初级沉淀处理。沉淀池的主要目的是去除水中大量的泥沙，是给水工程常用的设施，设计方法比较完善，用于滴灌的关键是恰当的选用水质指标，使沉淀池处理后的水质达到滴灌对悬浮泥砂含量的要求。

(12)智能水肥一体机：智能水肥一体化系统通过检测灌溉溶液营养成分及酸碱度，并通过控制系统PID运算进行释放不同肥料原液参与混合搅拌，达到所需要的灌溉肥水，最后进行定向位置释放。系统可实现定向位置种植作物进行定时、定量、精量营养液或清水输灌。基于智慧云管理的智能水肥一体机,可实现远程专家测土配方,远程灌溉方案实施管理,远程实时监测当日用水量、用肥量和统计用水量、用肥量信息。特别在现代无土栽培、潮汐灌溉、滴灌应用极为广泛且实用。系统由智慧云平台、中心控制柜、智慧云终端、七寸modbus触控LCD屏、传感器水肥检测装置、混肥量罐、供水系统和灌溉系统组成。

(13)附属工程：系统的附属工程主要有减压阀、排气阀、逆止阀、镇墩、排水井等。进排气阀一般设置在滴灌系统管网的高处，或局部高处，首部应在过滤器顶部和下游管上各设一个，其作用为在系统开启管道充水时排除空气，系统关闭管道排水时向管网中补气，以防止负压产生，系统运行是排除水中夹带的空气，以免形成气阻。排气阀的选用，目前可按“四比一”法进行，即排气阀全开直径不小于排气管道内径的1/4，如100mm内径的管道上应安装内径为25mm的排气阀。另外在干、支管末端和管道最低位置应该安装排水阀。镇墩是指用混凝土，浆砌石等砌体定位管道，借以承受管中由于水流方向改变等原因引起的推力，以及直管中由于自重和温度变形产生的推、拉力。三通、弯头、变径接头、堵头、闸门等管件处也需要设置镇墩。镇墩设置要考虑传递力的大小和方向，并使之安全地传递给地基。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (9)

1.一种智慧种植监控管理平台系统，其特征在于，包括智慧设施大棚物联网系统和智慧农场综合管理系统；

所述智慧设施大棚物联网系统，通过传感器参数查看各种农情数据，通过接口方式将种植物联网监测中的各类数据上传给统一基础云平台，实现对设施大棚生产全流程进行环境的监控，并进行生产管理分析，实现对各个生产设备进行智能化管理，同时记录各个环节的历史数据，为农作物的生长研究提供各种数据支撑以及技术支撑；

所述智慧设施大棚物联网系统具体包括：物联网中控中心、大棚环境采集子系统、智能灌溉水质监测子系统、大棚智能控制子系统、农业气象站监测子系统、农业视频监控子系统、灌溉首部及水肥一体化子系统。

2.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述物联网中控中心配置基础设施，结合可视化一张图展示系统，实现农场运行情况的可视化监控；

所述物联网中控中心通过PC实时展现项目现场整体状况，实时查阅生产状况、管理和控制生产过程；

所述物联网中控中心通过WEB、手机APP、PC端移动互联手段，实时了解和控制生产状况，并实时管理生产数据，存储历史数据，并判断预警状况，进行实时预警；选配手机插件后，实时发送最新生产信息及预警信息至指定管理人员手机终端，并实现手机终端的实施查阅及控制。

3.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述大棚环境采集子系统根据作物生长时所需要关注的监测信息通过高精度传感器和智能农业云终端，远程在线采集实时数据，实现对生产生态环境数据的实时监测，定时将监测到的作物生长环境数据通过无线网络发送到系统监测平台或者管理人员的手机上，方便精准地了解和掌握作物的生产环境，从而进行适时适宜的调控，优化农作物的生长境，提高农作物品质、产量和生产的效益。

4.根据权利要求3所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述监测信息包括空气温湿度、光照、二氧化碳、土壤温湿度、土壤PH、土壤电导率、土壤钾离子、土壤硝酸根离子、土壤铵离子、土壤镉离子、土壤铜离子、土壤铅离子。

5.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述智能灌溉水质监测子系统根据作物灌溉中所需要的监测信息通过高精度离子类传感器和低功耗太阳能版智能云终端，远程在线采集实时数据，实现对生产生态环境灌溉用水数据的实时监测，定时将监测到的数据通过无线网络发送到监测平台或者管理人员的手机上，指导水肥一体化灌溉作业,方便精准地了解灌溉环境，同时也为消费者实时提供种植源头灌溉用水是否污染状况，并为基地实现精准灌溉管理。另其中灌溉水质面源污染重金属监测为农产品安全溯源提供依据，为农产品优品优价及自身品牌建设建立基础。

6.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述大棚智能控制子系统根据大棚环境采集子系统所采集的环境数据，环境设备控制系统将利用预先设定好的阈值，手或自动对电磁阀、卷膜机、风机、湿帘环境设备和生产设备进行远程控制；

所述大棚智能控制子系统实现完整的设备自动化控制功能，支持按照定时周期设定阈值条件，或按照阈值条件，阈值条件需要支持多因子协调控制，即使用多个传感器或设备状态参数同时参与控制多个设备的方式，控制执行结果可叠加，有先后顺序，分为以下几种：延时时间、开关某条自动化、执行某个控制设备以及执行某个操作，可查看设备自动化控制的操作日志，并按照时间、自动化类型等条件查询自动化操作日志的列表。

7.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述农业气象站监测子系统用于实时监测生产区域内的气象信息，所述气象信息包括风速、风向、雨量、光照、大气压、空气温湿度、PM2.5，与管理农场的中央监控管理系统连接，为农业生产管理提供指导依据，同时也为科学研究积累真实有效的数据。

8.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述农业视频监控子系统由硬盘录像机、高分辨率摄像头、高清大屏幕、电脑组成，硬盘录像机主要存储数据，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问，实现多点、在线、便捷的监测方式，网络摄像头通过无线网桥或宽带有线、4G无线等多种方式构建网络进行通讯，所有图像和控制信号都在控制中心集中显示和控制。

9.根据权利要求1所述的智慧种植监控管理平台系统，其特征在于：所述灌溉首部及水肥一体化子系统系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成，通过与供水系统有机结合，实现智能化控制，实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量；实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，自动关闭电磁阀系统，根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情，协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。

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