CN204731612U - 一种基于云平台的农业监控系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种基于云平台的农业监控系统。该系统由云端服务器、智能网关、ZigBee协调点、ZigBee终端节点、光照传感器、空气温度传感器、CO2传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、网络硬盘录像机（NVR）、交换机、摄像头、单盘机控制模块、水泵和控制开关模块所组成。监测系统可实时采集温室内温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，以直观的图表和曲线的方式显示，并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。

Description

一种基于云平台的农业监控系统
技术领域
本实用新型涉及微型控制系统的物联网技术领域，特别涉及一种基于云平台的农业监控系统。
背景技术
智慧农业是农业生产的高级阶段，集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）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。农业生产环境监控是智慧农业的应用之一，通过布设于农田、温室、园林等目标区域的大量传感节点，实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度以及土壤水分、电导率等信息并汇总到中控系统。
目前的农场的农业管理大部分还停留在管理人员到农区现场进行监测和控制，农场面积越大，农场的管理效率就越低下。即使小部分农场采用了智慧农业管理系统，其云端服务器与智能网关、用户计算机终端等之间均以有线网络形式连接，安装不便，使用不够灵活，也难以扩展。
实用新型内容
为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于云平台的农业监控系统，该监控系统可以让用户通过计算机及其它移动终端设备通过无线通信形式快速了解大棚内各项实时数据，并根据系统对数据的分析，自动或手动控制大棚相应设备，无需亲自到大棚实地操作控制，科学监控，方便快捷，完全实现了自动化控制。
为实现以上发明目的，采取的技术方案是：
一种基于云平台的农业监控系统，该系统由云端服务器、智能网关、ZigBee协调点、ZigBee终端节点、光照传感器、空气温度传感器、CO2传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、网络硬盘录像机（NVR）、交换机、摄像头、单盘机控制模块、水泵和控制开关模块所组成。
所述系统的云端服务器与单片机控制模块通过串口线进行连接，水泵和控制开关模块与单片机控制模块相连；智能网关通过2G网络与云端服务器相连，ZigBee协调点与智能网关通过串口数据线相连，ZigBee协调点与ZigBee 终端节点通过无线通信进行交互，ZigBee 终端节点与各传感器相连；摄像头与交换机、交换机与NVR之间均通过TCP/IP协议相连，NVR通过宽带与云端服务器相连。
上述方案中，智能网关和云端服务器之间采用2G网络相连具有耗电低的优点，而采用ZigBee进行无线通信的交互能够节约成本和功耗，具有快速、可靠、安全的特点。
优选地，所述ZigBee终端节点将数据通过ZigBee协调点和智能网关上传到云端服务器，在云端服务器上对数据分析判断处理，通过单片机控制模块返回控制信息。
上述方案中，数据通过ZigBee上传到云端服务器，用户可根据大棚及作物的实际情况进行适当的设置，当系统对上传的数据进行分析后，通过单片机控制模块返回控制信息，可以实现当环境数据进入设定的临界状况时发出预警消息。监测系统可实时采集温室内温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，以直观的图表和曲线的方式显示，并根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。
优选地，所述摄像头信号通过交换机传送到网络硬盘录像机（NVR），再通过宽带传送到云端服务器。
上述方案中，通过摄像头采集数据，经过传输到NVR，NVR采集数据后进行编码，产生图像。NVR通过用户的需求，录制下来，用串口（大部分）硬盘进行储存录像。并且在连接网络的情况下，可以通过注册动态域名，达到远程监控的目的。
优选地，用户可以使用计算机以及其它移动终端设备通过3G、4G网络或者宽带与云端服务器连接，并发送控制信息。
上述方案中，局域网内的任何一台电脑或者移动终端设备都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的温湿度变化情况，并实现远程监测和控制。
所述系统的安装过程包括：将所述系统的ZigBee协调点、单片机控制模块、ZigBee 终端节点、光照传感器、空气温度传感器、CO2传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、摄像头、水泵和控制开关模块以适当距离分布在农田中，充分复用ZigBee协调点布置在传感器周围，用户可通过与云端服务器相连接的计算机及其它移动终端设备对大棚内的设备进行监控。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）在大棚内实现自动信息检测与控制，每个无线传感节点可监测二氧化碳、空气温湿度、土壤温度、土壤水份、光照度、土壤PH、风速风向等，另可拨打电话以及短信通知。以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点。通过监测功能系统的信息收集、和接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行分析处理、显示管理，并可设置预警控制，科学及时控制大棚内的作物。（2）安装简易，节约了雇佣管理人员的成本，方便随时随地了解和控制大棚内的农作物。（3）云端服务器通过2G形式与智能网关进行信号传递，使用灵活、经济节约、易于扩展。
附图说明
图1为本实用新型的网络拓扑结构示意图。
图中：云端服务器1，智能网关2，ZigBee协调点3，ZigBee终端节点4，光照传感器5，空气温度传感器6，CO2传感器7，网络硬盘录像机（NVR）8，交换机9，摄像头10，单盘机控制模块11，水泵12，控制开关模块13，计算机及其它移动终端设备14，农业大棚一15，农业大棚二16。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，本实用新型提供的基于云平台的农业监控系统，该系统包括云端服务器1、智能网关2、ZigBee协调点3、ZigBee终端节点4、光照传感器5、空气温度传感器6、CO2传感器7、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、网络硬盘录像机（NVR）8、交换机9、摄像头10、单盘机控制模块11、水泵12和控制开关模块13。
其中，云端服务器1与单片机控制模块11通过串口线进行连接，水泵12和控制开关模块13与单片机控制模块11相连；智能网关通过2G网络与云端服务器相连，ZigBee协调点3与智能网关2通过串口数据线相连，ZigBee协调点3与ZigBee 终端节点4通过无线通信进行交互，ZigBee 终端节点与各传感器相连；摄像头10与交换机9、交换机9与NVR8之间均通过TCP/IP协议相连，NVR8通过宽带与云端服务器1相连。
将所述系统的ZigBee协调点3、单片机控制模块11、ZigBee 终端节点4、光照传感器5、空气温度传感器6、CO2传感器7、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、摄像头10、水泵12和控制开关模块13以适当距离分布在不同农业大棚中（如农业大棚一15、农业大棚二16）的农田中，充分复用ZigBee协调点3布置在传感器周围。
本系统启动后，光照传感器5、空气温度传感器6、CO2传感器7、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪等传感器24小时对各自数据进行实时监控。数据经ZigBee终端节点4、ZigBee协调点3和智能网关2传到云端服务器1，云端服务器1对数据进行分析管理。
分布在各个大棚内的摄像头10将现场图像信号通过交换机9和NVR8传送到云端服务器1，用户可通过计算机及其它移动终端设备14对大棚内的环境进行实时视频监控。
进一步地，云端服务器1 的分析数据和用户控制数据可通过单片机控制模块11，传送到在单片机控制模块11周围连接的水泵12和控制开关模块13，该结构不仅可实现用户通过数据设定值，还可实现用户通过计算机及其它移动终端设备14控制各个大棚内的水泵及其它控制开关模块，方便快捷，安全可靠。
更进一步地，用户可通过算机及其它移动终端设备14获取云端服务器1 的分析数据、图表，更科学地进行农业种植决策。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于云平台的农业监控系统，该系统由云端服务器、智能网关、ZigBee协调点、ZigBee终端节点、光照传感器、空气温度传感器、CO2传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、网络硬盘录像机(NVR)、交换机、摄像头、单盘机控制模块、水泵和控制开关模块所组成，其特征在于，所述系统的云端服务器与单片机控制模块通过串口线进行连接，水泵和控制开关模块与单片机控制模块相连；智能网关通过2G网络与云端服务器相连，ZigBee协调点与智能网关通过串口数据线相连，ZigBee协调点与ZigBee终端节点通过无线通信进行交互，ZigBee终端节点与各传感器相连；摄像头与交换机、交换机与NVR之间均通过TCP/IP协议相连，NVR通过宽带与云端服务器相连。
2.根据权利要求1所述的基于云平台的农业监控系统，其特征在于，所述ZigBee终端节点将数据通过ZigBee协调点和智能网关上传到云端服务器，在云端服务器上对数据分析判断处理，通过单片机控制模块返回控制信息。
3.根据权利要求1所述的基于云平台的农业监控系统，其特征在于，所述摄像头信号通过交换机传送到网络硬盘录像机(NVR)，NVR对信号进行编码和存储后，通过宽带传送到云端服务器。
4.根据权利要求1所述的基于云平台的农业监控系统，其特征在于，用户可以使用移动终端设备通过3G、4G网络或者宽带与云端服务器连接，并发送控制信息。
5.根据权利要求1所述的基于云平台的农业监控系统，其特征在于，所述系统的安装过程包括：将所述系统的ZigBee协调点、单片机控制模块、ZigBee终端节点、光照传感器、空气温度传感器、CO2传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤pH测量仪、风速风向仪、摄像头、水泵和控制开关模块以适当距离分布在农田中，充分复用ZigBee协调点布置在传感器周围，用户可通过与云端服务器相连接的移动终端设备对大棚内的设备进行监控。
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