CN206876209U - 一种基于物联网的水稻生长监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的水稻生长监测系统，包括数据采集终端、数据处理终端、工控机、通信网络终端、网络服务器、数据显示终端、供电电源模块、竖直设置的支撑立柱和设置在所述支撑立柱上的上横梁和下横梁，在上横梁和下横梁之间固定安装所述数据处理终端，在所述上横梁和下横梁上分别安装所述数据采集终端，该数据采集终端通过数据线与所述数据处理终端连接，所述数据处理终端通过工控机、通信网络终端与所述网络服务器进行通信连接，该网络服务器与所述数据显示终端通信连接，所述供电电源模块分别与所述数据采集终端、数据处理终端连接。本实用新型的监测系统能对水稻生长的环境进行监测，并对监测数据进行远程输送分析。

Description

一种基于物联网的水稻生长监测系统

技术领域

本实用新型涉及农业智能控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网的水稻生长监测系统。

背景技术

目前，我国的水稻种植面积广阔，由于基建设备投入过少和技术的落后，水稻种植过程主要依赖人力，而且管理比较分散，自动化程度不高，工作效率非常低，而且很多农田种植的地区经济条件差、地理环境恶劣，不能对水稻的生长全过程进行全面的实时监控和管理，例如，水稻生长期施肥过程智能化程度低，基本上靠人们的经验来判断水稻生长过程中所需追加的肥料，从而不能保证水稻在最佳的环境中生长，大多数地方都是采用人工进行监测，这样不仅效率低下，而且还耗费人工，给水稻生长管理和产量带来一定的影响。因此，为了保持水稻的高产量，必须对水稻生长全过程进行智能监控，仅靠人工测量水稻生长的环境数据，工作会非常量大，效率极其低下，监测的数据缺乏实时性，也无法满足消费者对其产品实时追踪、查询以及针对水稻种植示范基地的技术人员对数据收集和分析的要求。与此同时，水稻生长过程中的环境变化及土壤里各种养分的变化、设定水稻适宜的施肥时间、施肥量以及水稻的合理适宜灌溉等问题，对其生长和产量有很大的影响，因此实现水稻生长全过程智能监控系统具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的水稻生长监测系统，根据本实用新型的监测系统能对水稻生长的环境进行监测，并将所监测的各项气象数据或生长指标数据进行远程输送分析，为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术效果：

根据本发实用新型的一个方面，提供了一种基于物联网的水稻生长监测系统，包括数据采集终端、数据处理终端、工控机、通信网络终端、网络服务器、数据显示终端、供电电源模块、竖直设置的支撑立柱和设置在所述支撑立柱上的上横梁和下横梁，在上横梁和下横梁之间固定安装所述数据处理终端，在所述上横梁和下横梁上分别安装所述数据采集终端，该数据采集终端通过数据线与所述数据处理终端连接，所述数据处理终端通过工控机、通信网络终端与所述网络服务器进行通信连接，该网络服务器与所述数据显示终端通信连接，所述供电电源模块分别与所述数据采集终端、数据处理终端连接。

优选的，所述上横梁与所述支撑立柱通过螺栓固定连接，所述下横梁所述支撑立柱转动连接，在所述下横梁上安装有雨量筒，该雨量筒的上端开口，所述数据采集终端包括温湿度传感器、风速与风向传感器、pH值传感器、光照度传感器、PM2.5传感器、土壤盐分传感器、视频采集器和雨量传感器；所述雨量传感器设置在雨量筒口部中心处，所述风速与风向传感器、视频采集器、光照度传感器和PM2.5传感器分别设置在所述上横梁上，其中，所述风速与风向传感器、视频采集器分别设置在上横梁的左右两端，光照度传感器和传感器设置在所述风速与风向传感器、视频采集器之间，所述温湿度传感器、风速与风向传感器、pH值传感器、光照度传感器、PM2.5传感器、土壤盐分传感器、视频采集器和雨量传感器分别与所述数据处理终端的数据处理端口连接。

优选的，在所述雨量筒的底部封闭，且在设置有排水导管，在所述排水导管上且靠近雨量筒外侧壁处安装有电磁阀，该电磁阀通过导线与所述数据处理终端连接。

优选的，所述数据处理终端至少包括中央数据处理器和通信接口电路，该中央数据处理器通过通信接口电路与所述工控机连接。

优选的，所述雨量筒的内径150mm～30mm，内深为300mm～450mm。

优选的，所述通信网络终端为Internet通信网络终端、GSM通信网络终端、GPRS网络终端、3G/4G网络通信终端、Zigbee网络通信终端、WiFi网络通信终端中的两种或两种以上。

优选的，所述数据显示终端为智能手机终端、IPTV终端、PC机终端中的一种或多种。

优选的，所述通信接口电路为串行接口电路或无线通信接口电路。

优选的，在所述支撑立柱1的顶端还安装有避雷针。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)、本实用新型的数据采集终端可有效检测水稻在生长过程中的各项气象数据和生长指标数据，包括可有效采集光照度、温度、湿度、风速、风向、土壤酸碱度、土壤含盐量、降雨量和空气内PM2.5含量，为水稻种植人员合理施肥和科学管理种植提供依据，并将所监测的各项气象数据或生长指标数据进行远程传输和分析，节省了水稻种植人员在水稻田间的管理时间，所监测的数据更加及时和准确，有利于种植人员合理分析作物生长特性，配置与水稻和环境更加适宜的配方肥料，有效提升作物产量，极大的提高了农业生产的信息化水平、监测水平、预警能力以及生产效率。

(2)、本实用新型基于物联网的水稻生长监测系统具有结构简单、覆盖范围广、智能化、人性化、低成本等优点，并通过有线或无线方式组网进行监测水稻田间，并且便于安装、维护、扩大了监测范围和降低了安装成本；本实用新型采用高清摄像头监测水稻生长过程中的信息并传递到数据显示终端，以达到对水稻生长进程进行远程实时监控，能及时发现水稻田间的安全隐患和预警，PM2.5传感器检测空气内PM2.5含量的信息，以获得水稻长期内空气质量分析数据，达到科学分析并预估水稻绿色种植分析的数据。

(3)、本实用新型的监测系统通过物联网对水稻生长的环境进行监测，将监测采集到的数据进行统一处理，从而实现通过智能手机、IPTV终端或PC机终端进行查看，水稻种植人员能够随时随地直观的对环境变化进行观察，降低工作人员的劳动强度和劳动环境，其监测的数据准确，有利于对水稻生长情况进行准确的数据分析。

附图说明

图1是本实用新型一种基于物联网的水稻生长监测系统的原理图；

图2是本实用新型的水稻生长监测系统的安装结构图；

图3是本实用新型的水稻生长监测系统的具体实施原理图；

附图中，1-支撑立柱，2-上横梁2，3-下横梁，10-据采集终端，20-数据处理终端，30-工控机，40-通信网络终端，50-网络服务器，60-数据显示终端，70-供电电源模块，100-温湿度传感器，101-风速与风向传感器，102-pH值传感器，103-光照度传感器，104-PM2.5传感器，105-土壤盐分传感器，106-视频采集器，107-雨量传感器，108-避雷针，300-雨量筒，301-排水导管，302-电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1和图2所示，根据本实用新型的一种基于物联网的水稻生长监测系统，包括数据采集终端10、数据处理终端20、工控机30、通信网络终端40、网络服务器50、数据显示终端60、供电电源模块70、竖直设置的支撑立柱1和设置在所述支撑立柱1上的上横梁2和下横梁3，该支撑立柱1的顶端还安装有避雷针108用于防护监测系统不受雷电击坏，支撑立柱1的下端预埋在水稻生长的田间里，在上横梁2和下横梁3之间固定安装所述数据处理终端20，在所述上横梁2和下横梁3上分别安装所述数据采集终端10，该数据采集终端10通过数据线与所述数据处理终端20连接，所述数据处理终端20通过工控机30、通信网络终端40与所述网络服务器50进行通信连接，该网络服务器50与所述数据显示终端60通信连接，所述供电电源模块70分别与所述数据采集终端10、数据处理终端20连接。在本实用新型中，如图3所示，所述数据处理终端20至少包括中央数据处理器和通信接口电路，该中央数据处理器通过通信接口电路与所述工控机30连接，所述通信接口电路为串行接口电路(例如：采用RS232串口)或无效通信接口电路(例如：采用Zigbee无线通信电路)，以方便进行有线或无线的方式进行组网，扩大水稻田间的监测范围，大大减少在数据传输过程中占有的资源量。所述通信网络终端40为Internet通信网络终端、GSM通信网络终端、GPRS网络终端、3G/4G网络通信终端、Zigbee网络通信终端、WiFi网络通信终端中的两种或两种以上，所述数据显示终端60为智能手机终端、IPTV终端、PC机终端中的一种或多种。在本实用新型中，所述中央数据处理器为ARM系列单片机或DSP数字处理器，所述工控机30采用IPC-610MB采用4U式的IPC-610系列工控机，可方完成气象数据的汇集和气象监测预警数据的发送。

在本实用新型中，如图2和图3所示，所述上横梁2与所述支撑立柱1通过螺栓固定连接，所述下横梁3所述支撑立柱1转动连接，根据风向的情况将下横梁3绕支撑立柱1圆周转动到某个位置后进行固定，以便更好的进行收集雨水，在所述下横梁3上安装有雨量筒300，该雨量筒300的上端开口，所述数据采集终端10包括温湿度传感器100、风速与风向传感器101、pH值传感器102、光照度传感器103、PM2.5传感器104、土壤盐分传感器105、视频采集器106和雨量传感器107，所述风速与风向传感器101、视频采集器106、光照度传感器103和PM2.5传感器104分别设置在所述上横梁2上，其中，风速与风向传感器101、视频采集器106分别设置在上横梁2的左右两端，光照度传感器103和PM2.5传感器104设置在所述风速与风向传感器101、视频采集器106之间，所述温湿度传感器100、风速与风向传感器101、pH值传感器102、光照度传感器103、PM2.5传感器104、土壤盐分传感105、视频采集器106和雨量传感器107分别与所述数据处理终端20的数据处理端口连接，其中，温湿度传感器100设置在水稻生长的田间内用于检测水稻生长的环境温度和湿度，风速与风向传感器101测量水稻生长的环境的日常风速和风向以便进行气象预报，pH值传感器102和土壤盐分传感105分别设置在水稻生长的土壤中，用于检测水稻生长的土壤的pH值和土壤的盐分(土壤EC值和土壤导电率)，所述光照度传感器103和PM2.5传感器104用于检测水稻生长的环境的光照强度和空气内PM2.5含量的信息，以获得水稻长期内的光辐射情况和空气质量分析数据，达到科学分析并预估水稻产量和绿色种植分析；所述视频采集器106为高清晰摄像头，用于采集水稻生长情况的视频数据并在数据显示终端60进行显示，方便水稻种植人员观察水稻的生长情况，例如，观察是否收到病虫灾害等。

在本实用新型中，结合图2和图3，所述雨量传感器107设置在雨量筒300口部中心处用于检测雨量筒300内的雨水量从而反应水稻种植区域的降雨量。雨天时，雨水落于雨量筒300内，当水位上升到雨量传感器107处并感测到累积雨量的水位，雨量传感器107将检测到的雨量数据传输至中央数据处理器进行存储，再通过工控机30汇集后将雨量数据传输至网路通信终端进行发送，当水位超过，会向数据显示终端发出警讯，以提醒终端的监测人员采取运维措施。所述雨量筒300的底部封闭，且在设置有排水导管301，在所述排水导管301上且靠近雨量筒30外侧壁处安装有电磁阀302，该电磁阀302通过导线与所述数据处理终端20的中央数据处理器连接，当水位超过雨量传感器107感测的水位时，该中央数据处理器启动电磁阀302将雨量筒300内的水排出，所述雨量筒300的内径150mm～30mm，内深为300mm～450mm。

在本实用新型中，如图2和图3所示，所述温湿度传感器100、风速与风向传感器101、pH值传感器102、光照度传感器103、PM2.5传感器104、土壤盐分传感器105、视频采集器106和雨量传感器107采集的气象数据输出数据处理终端20的中央数据处理器并根据各项数据进行分类筛选，然后中央数据处理器将分类筛的气象数据传输至工控机30进行汇集，工控机30将汇集的气象数据通过通信网络终端40上传至网络服务器50，以方便数据显示终端60进行显示、访问或分析，水稻种植人员根据实际需要对水稻生长状况采取相应的种植护理措施。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：包括数据采集终端、数据处理终端、工控机、通信网络终端、网络服务器、数据显示终端、供电电源模块、竖直设置的支撑立柱和设置在所述支撑立柱上的上横梁和下横梁，在上横梁和下横梁之间固定安装所述数据处理终端，在所述上横梁和下横梁上分别安装所述数据采集终端，该数据采集终端通过数据线与所述数据处理终端连接，所述数据处理终端通过工控机、通信网络终端与所述网络服务器进行通信连接，该网络服务器与所述数据显示终端通信连接，所述供电电源模块分别与所述数据采集终端、数据处理终端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述上横梁与所述支撑立柱通过螺栓固定连接，所述下横梁所述支撑立柱转动连接，在所述下横梁上安装有雨量筒，该雨量筒的上端开口，所述数据采集终端包括温湿度传感器、风速与风向传感器、pH值传感器、光照度传感器、PM2.5传感器、土壤盐分传感器、视频采集器和雨量传感器；所述雨量传感器设置在雨量筒口部中心处，所述风速与风向传感器、视频采集器、光照度传感器和PM2.5传感器分别设置在所述上横梁上，其中，所述风速与风向传感器、视频采集器分别设置在上横梁的左右两端，光照度传感器和传感器设置在所述风速与风向传感器、视频采集器之间，所述温湿度传感器、风速与风向传感器、pH值传感器、光照度传感器、PM2.5传感器、土壤盐分传感器、视频采集器和雨量传感器分别与所述数据处理终端的数据处理端口连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：在所述雨量筒的底部封闭，且在底部设置有排水导管，在所述排水导管上且靠近雨量筒外侧壁处安装有电磁阀，该电磁阀通过导线与所述数据处理终端连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述数据处理终端至少包括中央数据处理器和通信接口电路，该中央数据处理器通过通信接口电路与所述工控机连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述雨量筒的内径150mm～30mm，内深为300mm～450mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述通信网络终端为Internet通信网络终端、GSM通信网络终端、GPRS网络终端、3G/4G网络通信终端、Zigbee网络通信终端、WiFi网络通信终端中的两种或两种以上。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述数据显示终端为智能手机终端、IPTV终端、PC机终端中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：所述通信接口电路为串行接口电路或无线通信接口电路。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的水稻生长监测系统，其特征在于：在所述支撑立柱(1)的顶端还安装有避雷针。