CN203773309U - 一种农业物联网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种农业物联网系统，包括现场传感器模块、现场控制模块、现场遥测遥控主机和远程物联网监控单元；所述现场传感器模块用来感知农业现场的环境信息；所述现场控制模块接收远程物联网监控单元传来的控制信息，并完成对农业现场的自动化控制；所述现场遥测遥控主机通过有线或无线接口与现场传感器模块和现场控制模块连接；同时通过有线或无线接口与远程物联网监控单元进行通信；所述远程物联网监控单元接收现场遥测遥控主机发送来的信息，给现场遥测遥控主机发送控制信息，并与相关业务部门进行通信，实现指挥调度工作。本实用新型结合了传感器、自动控制、信息处理、指挥调度等多种功能，实现了农业现场操作的高度自动化、智能化。

Description

一种农业物联网系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术，特别涉及一种农业物联网系统。

背景技术

物联网（IOT）是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。1995年，比尔・盖茨的《未来之路》一书中首次提及物联网理念；2005年11月，国际电信联盟(ITU) 正式提出了“物联网”的概念；2009年8月，时任中国总理温家宝到无锡视察，着重强调工业化和信息化建设，提出“ 感知中国”；2010年10月，中国“十二五”规划已经明确提出 ：发展下一代国家基础设施，推进的应用。将会在智能电网、智能交通、智能物流、物联网家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等十大领域重点部署。物联网被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮。

农业物联网是采用现代高科技技术，通过农业现场信息传感器对农作物生长的环境温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度等一系列关键参数进行采集、分析，然后通过智能控制设备对农作物进行的全自动监控灌溉、喷药、降温和补光等一系列操作。从农产品生产不同的阶段来看，无论是从种植的培育阶段和收获阶段，都可以用物联网的技术来提高它工作的效率和精细管理。目前国内现有农业种植方式主要以粗放型种植为主，根据农民祖辈相传的经验 来实现农产品种植；本系统提出了一种基于物联网的精细化农业种植系统：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境下生长，实现增产增收。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种农业现场信息采集、自动控制、信息处理、指挥调度等多种功能于一体的农业物联网系统，对农业的精细化、自动化、智能化有较大提高。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种农业物联网系统，其特征在于：包括现场传感器模块，现场控制模块，现场遥测遥控主机和远程物联网监控单元；

所述现场传感器模块采集环境信息，将环境信息发送给所述现场遥测遥控主机；并接收现场遥测遥控主机发送的传感器控制信息；

所述现场控制模块执行开关控制功能，接收所述现场遥测遥控主机发送的开关控制信息，执行相应的开关控制操作；

所述现场遥测遥控主机接收所述现场传感器模块发送的环境信息，将环境信息发送给物联网监控单元；

所述现场遥测遥控主机还接收所述远程物联网监控单元发送的传感器控制信息，将传感器控制信息发送给现场传感器模块；

所述现场遥测遥控主机还接收所述远程物联网监控单元发送的开关控制信息，将开关控制信息发送给现场控制模块；

所述远程物联网监控单元接收所述现场遥测遥控主机发送的环境信息，根据环境信息产生传感器控制信息和开关控制信息。

所述远程物联网监控单元还接收指挥调度人员的人工调度信息，根据指挥调度人员的人工调度信息产生传感器控制信息和开关控制信息。

所述远程物联网监控单元还向相关业务部门发送报警调度信息。

本实用新型的有益效果是：把物联网技术与农业现场实际应用结合起来，通过传感器技术、自动控制技术、信息处理技术、指挥调度自动化技术等多技术融合，实现了一种农业物联网系统，能够提高农业自动化、智能化水平，从而实现农业精细化种植，增产增收。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述现场传感器模块包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器、水位传感器。

进一步，所述现场控制模块包括空气温度调节设备开关、空气湿度调节设备开关、灌溉设备开关、通风设备开关。

进一步，所述现场遥测遥控主机内部包括例行环境信息通信模块，所述例行环境信息通信模块用于按照远程物联网监控单元设定的信息上报周期，将采集到的环境信息发送给所述远程物联网监控单元。

进一步，所述现场遥测遥控主机内部还包括突发环境信息通信模块，所述突发环境信息通信模块用于当现场传感器模块检测到超出预定的安全阈值范围的突发信息时，将突发环境信息发送给所述远程物联网监控单元。

进一步，所述现场遥测遥控主机内部还包括控制信息通信模块，所述控制信息通信模块用于在接收到传感器控制信息时，将传感器控制信息发送给现场传感器模块；在接收到开关控制信息时，将开关控制信息发送给现场控制模块。

进一步，所述远程物联网监控单元内部包括智能决策模块，所述智能决策模块用于根据接收到的环境信息及预订的判决规则，决定是否向指相关业务部门发送报警调度信息。

进一步，所述远程物联网监控单元内部还包括控制调度模块，所述控制调度模块用于根据指挥调度人员的人工调度信息产生传感器控制信息和开关控制信息。

采用上述进一步方案的有益效果是现场传感器模块中包括多种传感器，农业现场各种关键信息采集完整；现场控制模块包括多种自动控制设备，能够完成重要的农业现场环境控制；遥测遥控主机内部设置有例行环境信息通信模块、突发环境信息通信模块和控制信息通信模块，可以完成各种类型的信息处理；远程物联网监控单元内部设置智能决策模块、人工调度模块，可以通过智能决策和人工调度两种方式实现完备的农业物联网指挥调度控制。

附图说明

图1为本实用新型装置结构模块图；

图2为本实用新型装置通信关系图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、现场传感器模块，2、现场控制模块，3、现场遥测遥控模块，4、远程物联网监控单元，5、例行环境信息，6、异常环境信息，7、传感器控制信息，8、智能决策模块，9、开关控制信息，10、人工决策模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型装置结构模块图。

实施例1

一种农业物联网系统，包括现场传感器模块，现场控制模块，现场遥测遥控主机和远程物联网监控单元；

所述现场传感器模块1用于农业现场环境信息的采集，包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器、水位传感器等，可以上是上述一种或几种的组合，或其它传感器。在本实施例中，传感器阵列选用空气温湿度传感器和光亮传感器，其中温湿度传感器具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，同时具备体积小、响应迅速、抗干扰能力强等诸多优点。传感器湿度测量范围：（0 -100±4.5）％ RH，温度测量范围：（-40-+123.8±0.5）℃。光亮传感器是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度。通过50Hz/60Hz除光噪音功能实现稳定的测定，利用它的高分辨率可以探测1-65535LUX的光强度变化。

现场传感器模块1采集到的环境信息通过有线或无线接口传送给现场遥测遥控主机3，可以一个现场传感器模块对应一个现场遥测遥控主机，也可以N（N≠1）个现场传感器模块对应一个现场遥测遥控主机。本实施例中采用串行总结接口、一个传感器模块对应一个主机的方式，系统中共N=100，即100个现场传感器模块和100个现场遥控主机。

现场传感器模块1采集到的环境信息分为两种：

例行环境信息5：采集到的环境信息没有超过远程物联网监控单元设定的阀值，即属于正常范围内的环境信息。例行环境信息的上报方式为按着远程监测单元设定的上报周期上报。信息包括该传感器的测量参数，如当前温度、当前湿度、当前亮度等。

异常环境信息6：采集到的环境信息超过了远程物联网监控单元设定的阀值，即属于异常范围内的环境信息。异常环境信息的上报方式为突发式，即检测到环境异常时立即上报远程物联网监控中心。信息包括当前温度过高、当前温度过低、当前湿度过高、当前湿度过低、当前亮度过高、当前亮度过低等报警信息；

现场传感器模块1可以通过接收现场遥测遥控设备3的传感器控制信息7来调整例行上报周期、调整异常信息上报阀值等；

现场遥测遥控模块3通过内部例行环境信息通信模块和异常环境信息通信模块把这两种环境信息通过有线或无线的方式传送给远程物联网监测单元4。本实施例中采用基于TCP/IP的GPRS无线传输模式，可以在保证通信可靠性、便捷性的前提下，降低系统成本。

远程物联网监控单元4接收所有系统内现场遥测遥控主机发来的环境信息，包括例行环境信息及异常环境信息，通过智能决策模块8来决定否发送传感器控制信息或现场设备开关信息，以及是否向指相关业务部门发送报警调度信息：智能决策模块的输入包括当前接收到的环境信息、以前一段时间内环境信息等，具体决策算法可采用综合加权及大数判决等。本实施例中采用当前收到的环境信息及前4个采样点环境信息、大数判决方式来决定是否向现场遥测遥控主机3发送控制信息及向相关业务部门发送报警调度信息。

远程物联网监控单元4内部还有人工决策模块10，即指挥调度人员可以通过人工设定的方式直接向现场遥测遥控主机3发送传感器控制信息及设备开关控制信息9。

远程物联网监控单元4发送的传感器控制信息包括调整传感器例行上报周期、调整异常信息上报阀值等；

远程物联网监控单元4发送的开关控制信息包括打开温度调节设备进行加温操作、打开温度调节设备进行降温操作、打开水龙头进行浇水、关闭水龙头、打开通风设备进行通风、关闭通风设备等。

现场控制模块2通过有线或无线接口接收现场遥测遥控主机3传来的开关控制信息，可以一个现场控制模块对应一个现场遥测遥控主机，也可以M（M≠1）个现场传感器模块对应一个现场遥测遥控主机。本实施例中采用串行总线接口、一个现场控制模块对应1个现场遥测遥控主机的方式，系统中共M=10，即10个现场控制模块和10个现场遥测遥控主机。

现场控制模块2包括空气温度调节设备开关、空气湿度调节设备开关、灌溉设备开关、通风设备开关等农业自动化设备。现场控制模块2接收现场遥测遥控主机3发送来的开关控制信息，执行农业现场自动化设备的开关操作，如打开温度调节设备进行加温操作、打开水龙头进行浇水、打开通风设备等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农业物联网系统，其特征在于：包括现场传感器模块（1），现场控制模块（2），现场遥测遥控主机（3）和远程物联网监控单元（4）；

所述现场传感器模块（1）采集环境信息，将环境信息发送给所述现场遥测遥控主机（3）；并接收现场遥测遥控主机（3）发送的传感器控制信息；

所述现场控制模块（2）执行开关控制功能，接收所述现场遥测遥控主机（3）发送的开关控制信息，执行相应的开关控制操作；

所述现场遥测遥控主机（3）接收所述现场传感器模块（1）发送的环境信息，将环境信息发送给远程物联网监控单元（4）；

所述现场遥测遥控主机（3）还接收所述远程物联网监控单元（4）发送的传感器控制信息，将传感器控制信息发送给现场传感器模块（1）；

所述现场遥测遥控主机（3）还接收所述远程物联网监控单元（4）发送的开关控制信息，将开关控制信息发送给现场控制模块（2）；

所述远程物联网监控单元（4）接收所述现场遥测遥控主机（3）发送的环境信息，根据环境信息产生传感器控制信息和开关控制信息；

所述远程物联网监控单元（4）还接收指挥调度人员的人工调度信息，根据指挥调度人员的人工调度信息产生传感器控制信息和开关控制信息；

所述远程物联网监控单元（4）还向相关业务部门发送报警调度信息。

2.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述现场传感器模块（1）包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、烟雾传感器、光亮传感器、水位传感器。

3.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述现场控制模块（2）包括空气温度调节设备开关、空气湿度调节设备开关、灌溉设备开关、通风设备开关。

4.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述现场遥测遥控主机（3）内部包括例行环境信息通信模块，所述例行环境信息通信模块用于按照远程物联网监控单元设定的信息上报周期，将采集到的环境信息发送给所述远程物联网监控单元（4）。

5.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述现场遥测遥控主机（3）内部还包括突发环境信息通信模块，所述突发环境信息通信模块用于当现场传感器模块（1）检测到超出预定的安全阈值范围的突发信息时，将突发环境信息发送给所述远程物联网监控单元（4）。

6.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述现场遥测遥控主机（3）内部还包括控制信息通信模块，所述控制信息通信模块用于在接收到传感器控制信息时，将传感器控制信息发送给现场传感器模块（1）；在接收到开关控制信息时，将开关控制信息发送给现场控制模块（2）。

7.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述远程物联网监控单元（4）内部包括智能决策模块，所述智能决策模块用于根据接收到的环境信息及预订的判决规则，决定是否向指相关业务部门发送报警调度信息。

8.根据权利要求1所述的农业物联网系统，其特征在于：所述远程物联网监控单元（4）内部还包括人工调度模块，所述控制调度模块用于根据指挥调度人员的人工调度信息产生传感器控制信息和开关控制信息。