CN203982174U - 一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，采集包括温湿度、光照等传统物理量、土壤中的含水量、叶片中的营养成份以及是否存在病害，进行全方位智能化的自动调节。该系统包括：微处理器、GSM模块、信息采集部件、控制部件等。本系统是一种兼备采集温室数据和分析处理数据并自行调节的温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，能够采集各类数字信号以及模拟信号，并根据数据智能化调节，以及通过GSM模块发送数据到手机端和PC机上配套的软件平台上。具备功能强大、功能齐全、可靠性强、全面智能调节、操作简单方便、具备配套软件分析等优点，是真正做到智能化控制的温室大棚系统，适应都市农业的发展需求。

Description

一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统

技术领域

本实用新型属于都市农业领域，特别是涉及到一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统。

背景技术

我国传统农业技术相对落后，获取土地信息十分有限，发展面临资源紧缺、资源消耗过大、资源高投入与粗放式经营、农产品质量安全保障缺失等问题的严峻挑战，迫切需要加强先进信息技术在农业领域的推广应用，实现农业精细生产、管理，达到合理使用农业资源、降低生产成本、改善生态环境、提高农产品质量的目的。当前都市农业使用的温室大棚多为简易的日光温室，需要专人进行手动操控，不仅浪费劳动力，还存在安全隐患。另一方面，农作物种植的多样化以及对环境的要求对于手动操作存在很大的挑战。

当前，随着高新技术在农业的不断应用，很多温室大棚自动控制系统被提出，如智能化温室大棚控制系统、一种农业大棚系统等，多为测量和调节大棚内环境参数，如温湿度、光照度等，对于温室大棚的施肥系统少有涉及。传统土壤肥力测定方法多为化学法，不仅分析耗时长，操作繁琐，需在实验环境下实现，而且一份样品只能测定一种元素，需要消耗大量资源。先进的测量方法为近红外光谱法，但是近红外光谱仪较为笨重，不易携带，而且价格昂贵。针对上述问题，急切需要一种能够采集包括温湿度、光照等传统物理量、土壤中的含水量、种植物的营养状况以及是否存在病害，并进行全方位智能化调节的系统。

发明内容

本实用新型要解决的问题是设计一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，满足精细农业对多路传感器数据采集、并智能化调节的需要，重点解决智能温室(大棚)系统在精准施肥系统上的不足。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，包括信息采集部件、控制部件和微处理器，其特征在于：所述信息采集部件包括空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元、叶片信息采集单元；所述控制部件包括空气温湿度控制装置、温室光照度控制装置、水肥精准控制装置；所述微处理器分别连接控制部件和空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元；所述微处理器还连接GSM模块，所述GSM模块通过无线信号连接中央处理单元，所述叶片信息采集单元直接连接中央处理单元。

所述空气温湿度采集单元包括温湿度传感器。

所述温室光照度采集单元包括光照度传感器。

所述土壤湿度采集单元包括土壤湿度传感器和A/D转换模块。

所述叶片信息采集单元包括CCD照相机和滤光片。

所述空气温湿度控制装置包括保温灯、天窗、风扇，所述保温灯、风扇与微处理器连接，所述微处理器通过步进电机连接控制天窗。

所述温室光照度控制装置包括窗帘和补光灯，所述补光灯与微处理器相连，所述微处理器通过步进电机连接控制窗帘。

所述水肥精准控制装置包括滴灌装置和三通阀门，所述三通阀门与微处理器连接；所述三通阀门一进口端连接送水装置，一进口端连接输送液体肥料装置，出口端设有流量计，精确控制补水量和补肥量，与滴灌装置相连。

所述温室作物生长环境信息检测与智能控制系统还包括报警装置，所述微处理器连接报警装置，所述报警装置包括蜂鸣器和LED报警灯。

所述GSM模块通过无线信号连接手机，将信息采集部件采集到的各种信息发送到手机，反馈给用户。

需要指出的是，本实用新型上述各个传感器件、处理器、模块就单体而言，其实现各自应实现功能的具体结构在现有技术中已经存在，其之间进行工作处理时所涉及的协议、软件或程序也在现有技术中已经存在，本领域人员已充分知晓，本实用新型并不是对各个器件和或模块的单体做任何改进，因此并不涉及软件的内容，而是依靠各器件和或模块有机的集成、整合成一个整体，即提供了一种构造方案。

本实用新型具备的有益效果是：

1、通过信息采集部件采集大棚的种植环境参数，控制部件自动进行环境的调节(包括温湿、光照、土壤湿度)，无需人工干预。

2、通过叶片信息采集单元采集叶片红光以及近红外光谱图像来替代传统的直接测量土壤成份，结合营养配方，能够建立一个更科学、合理、完善的精准施肥系统。

3、通过叶片信息采集单元的CCD相机能够随时监测到农作物的病虫害信息，并通过中央处理单元反馈给微处理器，由微处理器发送至报警系统，使病虫害得到及时的处理。

4、通过GSM模块，连接微处理器和手机端，能够将温室信息及时反馈到用户处，同时将数据远程传输到中央处理单元上，对温室信息进行全面化的管理和分析。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的水肥精准控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细描述：

如图1所示，本实施例的温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，包括信息采集部件、控制部件和微处理器，所述信息采集部件包括空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元、叶片信息采集单元；所述控制部件包括空气温湿度控制装置、温室光照度控制装置、水肥精准控制装置；所述微处理器分别连接控制部件和空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元；所述微处理器还连接GSM模块，所述GSM模块通过无线信号连接中央处理单元，所述叶片信息采集单元直接连接中央处理单元。

所述温室作物生长环境信息检测与智能控制系统还包括报警装置，所述微处理器连接报警装置。

所述GSM模块通过无线信号连接手机，将信息采集部件采集到的各种信息发送到手机，反馈给用户。

下面对本实施例的各部分进行详细说明。

所述微处理器采用STMF103芯片，该系列芯片是意法半导体(ST)公司出品，配置强悍，自带外部总线可以用来外扩SRAM和连接LCD等；

所述GSM模块采用华为公司的EM310模块，与微处理器的RS232串口连接，实现数据的远程传输；

所述中央处理单元为PC。

所述空气温湿度采集单元包括温湿度传感器DHT11，可直接测得温湿度的数字信号。

所述温室光照度采集单元包括光照度传感器BH1750FVI，可直接测得光照度的数字信号。

所述土壤湿度采集单元包括土壤湿度传感器KSC-6V，外围电路包括LM358的放大电路和RC滤波电路，插入土壤中得到土壤含水量的模拟信号，连接A/D转换模块ADC0804，可将采集到的模拟信号转换成数字信号。

所述叶片信息采集单元包括CCD照相机SONY CCD-TRV35E加滤光片，采集叶片红光以及近红外光谱图像，通过IEEE1394与中央处理单元PC连接，中央处理单元PC进行图像处理分析，获得叶片在相应波段的反射率信息，得出植物营养状态以及是否存在病害，根据营养配方，通过GSM模块连接微处理器控制水肥精准控制装置，以及向报警装置对存在病害情况报警，向手机端发送报警信息。

所述空气温湿度调节装置包括保温灯、天窗、风扇，所述保温灯、风扇与微处理器连接，所述微处理器通过步进电机连接控制天窗，如果空气温湿度值超出系统预设值范围，需要升温则微处理器控制保温灯开启；需要降温则微处理器控制步进电机开启天窗，温室内相对湿度较高，往往需要降湿，通过微处理器控制风扇开启进行除湿。

所述温室光照度控制装置包括窗帘和补光灯，所述补光灯与微处理器相连，所述微处理器通过步进电机连接控制窗帘，如果光照度值超出系统预设值范围，白天微处理器控制步进电机拉动窗帘，夜间微处理器控制补光灯的开启。

所述水肥精准控制装置如图2所示，包括滴灌装置和三通阀门，所述三通阀门与微处理器连接；所述三通阀门一进口端连接送水装置，一进口端连接输送液体肥料装置，出口端设有流量计，控制补水量和补肥量，与滴灌装置相连。

所述报警装置包括蜂鸣器和LED报警灯。

如上所述，本实例的系统采集包括温湿度、光照等传统物理量、土壤中的含水量、叶片中的营养成份以及是否存在病害，进行全方位智能化的自动调节。本系统是一种兼备采集温室数据和分析处理数据并自行调节的温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，能够通过无线模块远程采集各类数字信号以及模拟信号，并根据数据智能化调节，以及通过GSM模块发送数据到手机端和PC机上配套的软件平台上。具备功能强大、功能齐全、可靠性强、全面智能调节、操作简单方便、具备配套软件分析等优点，是真正做到智能化控制的温室大棚系统，适应都市农业的发展需求。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种温室作物生长环境信息检测与智能控制系统，包括信息采集部件、控制部件和微处理器，其特征在于：所述信息采集部件包括空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元、叶片信息采集单元；所述控制部件包括空气温湿度控制装置、温室光照度控制装置、水肥精准控制装置；所述微处理器分别连接控制部件和空气温湿度采集单元、温室光照度采集单元、土壤湿度采集单元；所述微处理器还连接GSM模块，所述GSM模块通过无线信号连接中央处理单元，所述叶片信息采集单元直接连接中央处理单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述空气温湿度采集单元包括温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述温室光照度采集单元包括光照度传感器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述土壤湿度采集单元包括土壤湿度传感器和A/D转换模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述叶片信息采集单元包括CCD照相机和滤光片。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述空气温湿度控制装置包括保温灯、天窗、风扇，所述保温灯、风扇与微处理器连接，所述微处理器通过步进电机连接控制天窗。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述温室光照度控制装置包括窗帘和补光灯，所述补光灯与微处理器相连，所述微处理器通过步进电机连接控制窗帘。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述水肥精准控制装置包括滴灌装置和三通阀门，所述三通阀门与微处理器连接；所述三通阀门一进口端连接送水装置，一进口端连接输送液体肥料装置，出口端设有流量计，与滴灌装置相连。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述温室作物生长环境信息检测与智能控制系统还包括报警装置，所述微处理器连接报警装置，所述报警装置包括蜂鸣器和LED报警灯。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述GSM模块还通过无线信号连接手机。