CN202486595U - 一种应用于农业的物联网智能环境监测系统 - Google Patents

一种应用于农业的物联网智能环境监测系统 Download PDF

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任溢
王雷
杜少雄
牛芳清
吕伟杰
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Abstract

本实用新型涉及一种应用于农业的物联网智能环境监测系统，由监控中心的监控主机通过无线数据收发设备与各个农业大棚内设置的现场数据采集控制装置连接；无线数据收发设备内包括无线传感网转串口数据采集模块，无线传感网转串口数据采集模块的RS485接口通过电缆与监控主机连接；现场数据采集控制装置通过传感器信号电缆分别连接光照度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、CO2传感器和空气温湿度传感器，物联网络数据传输采用有线采集加无线传输的方式实现，系统建设成本和维护成本较低，使该技术在农业大棚智能环境监测及精准农业管理的具有良好应用前景。

Description

一种应用于农业的物联网智能环境监测系统
技术领域
    本实用新型涉及电子信息技术领域，特别涉及一种应用于农业的物联网智能环境监测系统。 
背景技术
 物联网是在互联网的基础上，以感知为前提，充分利用智能嵌入技术、无线数据通信技术、无线射频识别技术(RFID)、传感技术、遥感技术构建智能网络，是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界第三次信息技术大革命。物联网以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片或传感器来获取物理世界的各种信息，再通过局域网、互联网、无线网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对物质的感知。 
    传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。而通过物联网环境监测可使农业工人对农作物的生产过程实现科学的控制，保持精确的浓度、温度、湿度、光照度，二氧化碳浓度。然而，现有的用于农业大棚的物联网环境监测系统自动化程度比较低，还不能实时定量“精确”完成环境监测和控制，为了能科学的完成农作物的生产过程，让物联网技术对精准农业方面发挥最大的作用，有必要研究和完善物联网智能环境监测技术。因此设计和研制一种新型、实用的物联网智能环境监测系统已成为本技术领域技术人员的任务。 
发明内容
本实用新型是通过这样的技术方案实现的：应用于农业的物联网智能环境监测系统，包括监控中心，其特征在于：由监控中心的监控主机通过无线数据收发设备与各个农业大棚内设置的现场数据采集控制装置连接；无线数据收发设备内包括无线传感网转串口数据采集模块，无线传感网转串口数据采集模块的RS485接口通过电缆与监控主机连接； 
设置在农业大棚内的配电箱通过供电电缆为现场数据采集控制装置提供电源；现场数据采集控制装置电路的信号输入端连接电压和电流信号采集部件，电压和电流信号采集部件包括光照度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、CO2传感器和空气温湿度传感器；现场数据采集控制装置通过传感器信号电缆分别连接光照度传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器 、CO2传感器和空气温湿度传感器。
    本实用新型有益效果： 1.系统采用先进的物联网技术，网络传输采用有线采集加无线传输的方式实现，系统建设成本和维护成本较低，使该技术在农业大棚智能环境监测及精准农业管理的具有良好应用前景。2.系统可实现对大棚作物生长环境因素的的实时监控，使以前作物模糊施工到精细管理，提升农户科学种植、抗灾、减灾、增产增效的科学管理手段，实现大棚种植由“经验”种植到“数据”种植的跨越式提升；打破了以往的传统种植管理模式，使人从农业生产中得到了一定的解放，极大提高作物的产量和品质，有效提高农业综合效益。3.该系统平台的建成不仅能完成农业大棚现场数据的采集监测，还实现了作物生长环境的自动控制，对各类参量进行自动调节，实现自动喷灌、自动换气、自动加热等功能，从而实现对农业大棚环境参数的智能化感知、智能化控制。系统可扩容，可升级。4.该项目符合国家“物联网十二”战略规划和天津市、滨海新区产业政策，符合滨海新区“数字”农业、“精准”农业产业发展的需要，可以得到相关的政策支持。该项目具有很大的社会示范效应，对提高用户知名度和农业品牌有着积极的推动作用，社会效益明显。 
附图说明
图1、系统结构图； 
图2、传感器施工平面图。
具体实施方式
     为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型： 
    如图1、图2所示，应用于农业的物联网智能环境监测系统，包括监控中心 ，由监控中心的监控主机通过无线数据收发设备与各个农业大棚内设置的现场数据采集控制装置连接；无线数据收发设备内包括无线传感网转串口数据采集模块，无线传感网转串口数据采集模块的RS485接口通过电缆与监控主机连接；
设置在农业大棚内的配电箱通过供电电缆7为现场数据采集控制装置6提供电源；现场数据采集控制装置电路的信号输入端连接电压和电流信号采集部件，电压和电流信号采集部件包括光照度传感器 1、土壤水分传感器2、土壤温度传感器 3、CO2传感器4和空气温湿度传感器5；现场数据采集控制装置6通过传感器信号电缆8分别连接光照度传感器 1、土壤水分传感器2、土壤温度传感器 3、CO2传感器4和空气温湿度传感器5。
在实施例中： 
现场数据采集空气温度、空气湿度，土壤温度，土壤湿度，光照强度，二氧化碳浓度6种常用环境参数，这六种参数是对农作物生产影响最直接的参数。
目前市场上传感器主要有锂电池现场供电、直流24V或12V供电、太阳能供电三种种方式。根据实际情况，如果采用锂电池供电，在使用一段时间后需要批量的进行电池更换，给农户造成了一定的经济负担及网络故障。太阳能供电因光照度不能保证且成本较高，在设施农业中不太适用。为此本次方案采用传感器直流供电方式。 
传感器通讯协议的选择，直接影响了系统的复杂程度和造价。本案采用了目前国内比较流行的zigbee无线通讯协议。 
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。通常符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：需要数据采集或监控的网点多；要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；要求数据传输可靠性高，安全性高；设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖。 
考虑到农业大棚面积比较大，方案选择了性价比比较高的两种传感器。JZH-016型传感器和JZH-102型传感器和JZH-102型传感器。 
由于大棚面积较大，需要安装两台JZH-016型传感器和一台JZH-102型传感器。安装位置如图2所示， 
在大棚一侧储物间的控制箱内安装稳压电源给各传感器进行供电。
从各大棚的供电箱向控制箱敷设一条220VAC电缆，在大棚主围墙一侧4米高处敷设小型PVC槽盒。从槽盒相应位置至传感器安装位置地埋敷设PVC管。从控制箱至各传感器敷设双绞线供电电缆。传感器采用壁挂式安装，安装高度在1.5米，土壤湿度及温度探头安装在地下约0.1米深处，光照度探头安装在2米高处，二氧化碳传感器安装在1.8米高处。数据传输部分主要负责将传感器的数据进行采集汇总并上传监控主机。 
数据接收： 
在每个大棚控制箱内安装一个无线传感网转串口数据采集模块。它的主要作用是通过ZIGBEE协议将各传感器的无线数据进行采集汇总。并通过RS485接口将数据通过有线方式上传至监控主机。安装RS485通讯接口卡，通过COM3口接收现场数据。
    根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。 

Claims (1)

1.一种应用于农业的物联网智能环境监测系统，包括监控中心 ，其特征在于：由监控中心的监控主机通过无线数据收发设备与各个农业大棚内设置的现场数据采集控制装置连接；无线数据收发设备内包括无线传感网转串口数据采集模块，无线传感网转串口数据采集模块的RS485接口通过电缆与监控主机连接；
设置在农业大棚内的配电箱通过供电电缆（7）为现场数据采集控制装置（6）提供电源；现场数据采集控制装置电路的信号输入端连接电压和电流信号采集部件，电压和电流信号采集部件包括光照度传感器（1）、土壤水分传感器（2）、土壤温度传感器 （3）、CO2传感器（4）和空气温湿度传感器（5）；现场数据采集控制装置（6）通过传感器信号电缆（8）分别连接光照度传感器 （1）、土壤水分传感器（2）、土壤温度传感器 （3）、CO2传感器（4）和空气温湿度传感器（5）。
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