CN207408846U - 一种农业大棚监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种农业大棚监控装置，包括RTU主控模块，RTU主控模块分别电连接有电源模块、报警模块、IC卡模块、WIFI模块、环境调控模块、雨水回收模块、视频监控模块、环境因子采集模块和灌溉控制模块。本实用新型通过设置RTU主控模块，RTU主控模块分别电连接有电源模块、报警模块、IC卡模块、WIFI模块、环境调控模块、雨水回收模块、视频监控模块、环境因子采集模块和灌溉控制模块，用户控制终端通过无线通讯模块与RTU主控模块连接，实现对大棚内农植物生长所需的各项条件进行全面控制帮助用户实现了对大棚的远程管理，并能准确检测土壤、空气状况，功能丰富、实用性强、灵活性强、操作简单便捷，还节省了人力物力。
Description
技术领域
本实用新型属于农业设备技术领域，涉及一种农业大棚监控装置。
背景技术
我国水资源丰富，但水资源浪费十分严重，而发达国家的水资源利用率已经达到70％～80％。我国耕种面积广大，但基本都是粗旷型种植，无法根据作物的需求合理灌溉施肥；而且我国传统农业依赖于自然天气，大部分地区属于季风气候，冬季干冷，夏季湿热，很大程度上约束了作物的生长，限制了农作物的产量和生长周期，同时我国持续增加的人口也使得土地问题更加突出。
现有的智能大棚监控装置有很多，一种是采用433M射频技术无线监测大棚内的环境因子，在终端布设数据采集传输模块，采集数据后经射频传输至中心站，当某一数据超过阀值进而进行灌溉或者其他操作，此装置基本实现了大棚内环境因子的无线监控，实现了工作人员无线智能控制，但433M无线网络传输距离近，抗干扰能力弱，且无法做到对作物按需供水。另一种是采用ZigBee技术加GPRS技术监控大棚内的环境因子，采用ZigBee技术，可实现自组网，且传输距离较远，工作人员通过ZigBee采集模块采集数据上报至上位机，同样通过上位机设定的阀值自动控制大棚内的灌溉、施肥等，但是ZigBee模块功能模块较少，无法同一模块监控多个电磁阀和继电器，并且网络穿透性不好，没有专家系统的分析处理，无法做到精准控制、按需供水；使用GPRS技术需要手机卡，这样又增加了经营成本。为了解决这些问题，本发明将以太网技术、大容量EEPROM和FLASH芯片、高速度主控芯片应用到智能大棚监测中，智能大棚监测装置不仅能够采集到大棚内更多的环境因子，而且可以控制更多的电磁阀和继电器。特点是检测更快速、抗干扰性好、传输距离远；上传到中心站还可对数据进行病毒监测、存储、分析处理和决策等；且后期维护方便、成本非常低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种农业大棚监控装置，实现对大棚内农植物生长所需的各项条件进行全面控制。
本实用新型所采用的技术方案是，一种农业大棚监控装置，包括RTU主控模块，RTU主控模块分别电连接有电源模块、报警模块、IC卡模块、WIFI模块、环境调控模块、雨水回收模块、视频监控模块、环境因子采集模块和灌溉控制模块；
环境调控模块包括有第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器；
环境因子采集模块包括有pH值传感器、CO2浓度传感器、土壤墒情传感器、温湿度传感器、光照传感器；
灌溉控制模块包括灌溉模块、机井控制模块和水肥一体化模块；
RTU主控模块通过无线信号连接有用户控制端和中心站。
本实用新型的特点还在于，
IC卡模块包括有门禁IC卡模块和灌溉IC卡模块；
门禁IC卡模块包括有电磁阀。
雨水回收模块包括有雨情传感器和第一电磁阀模块。
智能灌溉模块包括第二电磁阀模块和压力传感器模块。
机井控制模块包括第一压力传感器、地下水位传感器和继电器模块。
水肥一体化模块包括继电器模块第二压力传感器、流量传感器和反冲洗模块。
RTU主控模块包括STM32主控芯片、EEPROM芯片和FLASH芯片。
电磁阀采用SLDF系列电磁阀；雨情传感器采用52203型脉冲式雨量桶；pH值传感器采用D038型传感器；CO2浓度传感器采用MG811型传感器；土壤墒情传感器采用TH-FDR-100W型传感器；温湿度传感器采用TH-WS2000网络型温湿度传感器；光照传感器采用BH1750FVI型传感器；压力传感器模块采用MPM4700型传感器；地下水位传感器采用TH-IRG2000传感器；流量传感器采用LXSY-50型脉冲式水表。
本实用新型的有益效果是，通过设置RTU主控模块，RTU主控模块分别电连接有电源模块、报警模块、IC卡模块、WIFI模块、环境调控模块、雨水回收模块、视频监控模块、环境因子采集模块和灌溉控制模块，用户控制终端通过无线通讯模块与RTU主控模块连接，环境因子采集模块能及时检测出大棚内土壤的温湿度、酸碱度，环境调控模块监测大棚内的空气温湿度和CO2含量，监控单元可帮助用户直接了解大棚内的现场状况；最终实现数据采集和监控，为大棚环境优化控制提供参数依据，实现对大棚内农植物生长所需的各项条件进行全面控制和远程管理，功能丰富、实用性强、灵活性强、操作简单便捷，还节省了人力物力。
附图说明
图1是实用新型一种农业大棚监控装置的结构示意图。
图中，1.RTU主控模块，2.电源模块，3.报警模块，4.IC卡模块，5.WIFI模块，6.环境调控模块，7.雨水回收模块，8.视频监控模块，9.电磁阀，10.门禁IC卡模块，11.灌溉IC卡模块，12.第一继电器，13.第二继电器，14.第三继电器，15.第四继电器，16.第五继电器，17.第六继电器，18.雨情传感器，19.第一电磁阀模块，20.环境因子采集模块，21.pH值传感器，22.CO2浓度传感器，23.土壤墒情传感器，24.温湿度传感器，25.光照传感器，26.灌溉控制模块，27.灌溉模块，28.第二电磁阀模块，29.压力传感器模块，30.机井控制模块，31.第一压力传感器，32.地下水位传感器，33.继电器模块，34.水肥一体化模块，35.继电器模块，36.第二压力传感器，37.流量传感器，38.反冲洗模块，39.用户控制端，40.中心站。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种农业大棚监控装置进行详细说明。
一种农业大棚监控装置，如图1所示，包括RTU主控模块1，RTU主控模块1分别电连接有电源模块2、报警模块3、IC卡模块4、WIFI模块5、环境调控模块6、雨水回收模块7、视频监控模块8、环境因子采集模块20和灌溉控制模块26；
环境调控模块6包括有第一继电器12、第二继电器13、第三继电器14、第四继电器15、第五继电器16、第六继电器17；
环境因子采集模块20包括有pH值传感器21、CO2浓度传感器22、土壤墒情传感器23、温湿度传感器24、光照传感器25；
灌溉控制模块26包括灌溉模块27、机井控制模块30和水肥一体化模块34；
RTU主控模块1通过无线信号连接有用户控制端9和中心站40；
IC卡模块4包括有门禁IC卡模块10和灌溉IC卡模块11；
门禁IC卡模块10包括有电磁阀9；
雨水回收模块7包括有雨情传感器18和第一电磁阀模块19；
智能灌溉模块27包括第二电磁阀模块28和压力传感器模块29；
机井控制模块30包括第一压力传感器31、地下水位传感器32和继电器模块33；
水肥一体化模块34包括继电器模块第二压力传感器36、流量传感器37和反冲洗模块38；
RTU主控模块1包括STM32主控芯片、EEPROM芯片和FLASH芯片；
电磁阀9采用SLDF系列电磁阀；雨情传感器18采用52203型脉冲式雨量桶；pH值传感器21采用D038型传感器；CO2浓度传感器22采用MG811型传感器；土壤墒情传感器23采用TH-FDR-100W型传感器；温湿度传感器24采用TH-WS2000网络型温湿度传感器；光照传感器25采用BH1750FVI型传感器；压力传感器模块29采用MPM4700型传感器；地下水位传感器32采用TH-IRG2000传感器；流量传感器37采用LXSY-50型脉冲式水表。
本实用新型一种农业大棚监控装置中，
首先，雨水回收模块7中，雨情传感器18监测降雨、并采集降雨量数据；雨水回收模块7中第一电磁阀模块19控制回收雨水输水管道的启闭；
视频监控模块8可对大棚内的情况进行拍照，并将数据传送至RTU主控模块1；
门禁IC卡模块10控制门禁的启闭，其中门禁IC卡模块10包括电磁阀9，灌溉IC卡模块11控制灌溉的启闭；
环境调控模块6中，第一继电器12控制大棚内LED灯开启与关闭，进而控制大棚内的光照；第二继电器13控制大棚卷帘的拉起和降落，进而控制大棚内的光照；第三继电器14控制大棚进气扇的启停，第四继电器15控制大棚排气扇的启停，第五继电器16为控制大棚内加热器的启停，进而控制大棚内的温度；第六继电器17控制大棚内加湿器的启停，进而控制大棚内的湿度；
环境因子采集模块20中的pH值传感器21可及时监测土壤中pH值；CO2浓度传感器22可及时监测大棚内口空气的CO2浓度；土壤墒情传感器23可及时监测大棚内土壤温湿度；温湿度传感器24可及时监测大棚内空气温湿度；光照传感器25可及时监测大棚内的光照数据。
灌溉模块27中，第二电磁阀模块28监测和控制装置中的电磁阀；压力传感器模块29监测大棚中输水管道压力数据；
机井控制模块30中的地下水位传感器32监测大棚区域地下水位；第一压力传感器31监测主管道压力；继电器模块33控制大棚内水泵的启停；
水肥一体化模块34中第二压力传感器36监测水肥一体化模块34的水压力；流量传感器37监测输出水管道水流量数据；继电器模块35控制水肥一体化模块34的启停；反冲洗模块38控制水肥一体化模块34的自动清洗。灌溉控制模块26可实现对水泵启停的自动、手动控制，灌溉施肥的定时定量和条件控制，灌溉信息的统计、查询、显示控制。
用户控制端39可采用手机、电脑或其他设置，通过WIFI模块5连接大棚灌溉终端RTU主控模块1发出遥测指令。
或者采用中心站40进行控制，实时召测方式采集监控各个传感器和设备。可事先对中心站40进行相关参数的设定，中心站40根据设定好的顺序和时间采集相应传感器和设备数据，控制相应设备的开启与关闭。召测命令下达时，大棚灌溉终端RTU主控模块1会根据召测命令采集相应传感器数据，控制相应电磁阀启闭或者继电器动作，并通过WIFI模块5上传至中心站供用户查看。例如在召测方式中：
当大棚土壤墒情中湿度低于阀值，中心站40发布召测命令经WIFI模块5到大棚灌溉终端RTU主控模块1中，控制灌溉控制模块26中智能灌溉模块27中该区域的第二电磁阀模块28开启。然后水肥一体化模块34中蓄水池水经流量传感器37输出进行灌溉，当该区域压力传感器模块29采集的管道水压力低于阀值时，中心站发布命令控制灌溉控制模块26中机井控制模块30中继电器模块33开启水泵给管道增压。召测湿度值到达阀值范围内时，继电器模块33和第二电磁阀模块28关闭。
当大棚田间pH值低于阀值时，中心站40开启水肥一体化模块34蓄水加肥，控制继电器模块35启动水肥一体化模块34进行水肥融合。再开启第二电磁阀模块28，流量传感器37监测加肥水经输出浇灌，压力传感器模块29采集的管道水压力低于阀值时，中心站40发布命令控制灌溉控制模块26中机井控制模块30中继电器模块33开启水泵给管道增压，第二压力传感器36采集水肥一体化模块34中蓄水池水压力，当水压力低于阀值时，中心站40控制继电器模块33启动水泵进行增压。压力传感器模块29和第二压力传感器36两者中有一个压力低于阀值，中心站40都会控制继电器模块33开启水泵增压，压力到达阀值范围内时，继电器模块33关闭水泵。pH值达到阀值范围内时，中心站40控制继电器模块33关闭水泵，控制继电器模块35关闭水肥一体化模块34停止加肥，控制第二电磁阀模块28关闭该区域灌溉水管道。施肥完成后中心站40控制反冲洗模块38开启清洗水肥一体化模块34，清洗完毕后控制反冲洗模块38关闭。
当大棚内CO2浓度超过或低于阀值时，中心站40发布控制命令经WIFI模块5到大棚灌溉终端RTU主控模块1，控制环境调控模块6中的第三继电器14和第四继电器15开启或关闭进气扇和排气扇控制大棚内CO2浓度。
当大棚内温湿度值超过或低于阀值时，中心站40发布控制命令经WIFI模块5到大棚灌溉终端RTU主控模块1，控制第五继电器16和第六继电器17开启或关闭，从而控制大棚内温湿度。
当大棚内光照强度低于或高于阀值时，大棚外光照强于大棚内，中心站40控制第二继电器13拉起或放下卷帘改变光照强度，直到光照强度到达阀值范围内，中心站40控制第二继电器13关闭；而如果卷帘已经全部拉起，但光照强度还未到阀值范围内时，中心站则控制第一继电器12开启LED灯增加光照强度，大棚内LED灯按排划分，一排一排开启，直到光照强度到达阀值范围内为止。
中心站40实时召测雨水回收模块7中雨情传感器18数据。当出现降雨时，中心站40召测降雨量数据，控制第一电磁阀模块19开启回收雨水输水管道，让雨水流入水肥一体化模块34控制的蓄水池中等待灌溉使用。
视频监控模块8实时采集监控大棚内农作物生长情况和病虫害情况，当召测命令下达时上传图片至中心站，经过图像处理技术分析农作物生长情况以及病虫害情况，当出现病虫害时，可分析出病虫害等级，并启动报警模块3报警；通过视频监控模块8实时监控大棚安防情况，当出现大棚门禁非正常开启时、用户离开大棚而门禁并未关闭时启动报警模块3同时上传数据至中心站40分析处理。
本实用新型通过设置RTU主控模块，RTU主控模块分别电连接有电源模块、报警模块、IC卡模块、WIFI模块、环境调控模块、雨水回收模块、视频监控模块、环境因子采集模块和灌溉控制模块，用户控制终端通过无线通讯模块与RTU主控模块连接，环境因子采集模块能及时检测出大棚内土壤的温湿度、酸碱度，环境调控模块监测大棚内的空气温湿度和CO2含量，监控单元可帮助用户直接了解大棚内的现场状况；最终实现数据采集和监控，为大棚环境优化控制提供参数依据，实现对大棚内农植物生长所需的各项条件进行全面控制和远程管理，功能丰富、实用性强、灵活性强、操作简单便捷，还节省了人力物力。
Claims (8)
1.一种农业大棚监控装置，其特征在于，包括RTU主控模块(1)，RTU主控模块(1)分别电连接有电源模块(2)、报警模块(3)、IC卡模块(4)、WIFI模块(5)、环境调控模块(6)、雨水回收模块(7)、视频监控模块(8)、环境因子采集模块(20)和灌溉控制模块(26)；
所述环境调控模块(6)包括有第一继电器(12)、第二继电器(13)、第三继电器(14)、第四继电器(15)、第五继电器(16)、第六继电器(17)；
所述环境因子采集模块(20)包括有pH值传感器(21)、CO2浓度传感器(22)、土壤墒情传感器(23)、温湿度传感器(24)、光照传感器(25)；
所述灌溉控制模块(26)包括灌溉模块(27)、机井控制模块(30)和水肥一体化模块(34)；
所述RTU主控模块(1)通过无线信号连接有用户控制端(39)和中心站(40)。
2.根据权利要求1所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述IC卡模块(4)包括有门禁IC卡模块(10)和灌溉IC卡模块(11)；
所述门禁IC卡模块(10)包括有电磁阀(9)。
3.根据权利要求1或2所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述雨水回收模块(7)包括有雨情传感器(18)和第一电磁阀模块(19)。
4.根据权利要求1所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述灌溉模块(27)包括第二电磁阀模块(28)和压力传感器模块(29)。
5.根据权利要求1或4所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述机井控制模块(30)包括第一压力传感器(31)、地下水位传感器(32)和继电器模块(33)。
6.根据权利要求5所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述水肥一体化模块(34)包括继电器模块第二压力传感器(36)、流量传感器(37)和反冲洗模块(38)。
7.根据权利要求1或6所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述RTU主控模块(1)包括STM32主控芯片、EEPROM芯片和FLASH芯片。
8.根据权利要求2所述的一种农业大棚监控装置，其特征在于，所述电磁阀(9)采用SLDF系列电磁阀；雨情传感器(18)采用52203型脉冲式雨量桶；pH值传感器(21)采用D038型传感器；CO2浓度传感器(22)采用MG811型传感器；土壤墒情传感器(23)采用TH-FDR-100W型传感器；温湿度传感器(24)采用TH-WS2000网络型温湿度传感器；光照传感器(25)采用BH1750FVI型传感器；压力传感器模块(29)采用MPM4700型传感器；地下水位传感器(32)采用TH-IRG2000传感器；流量传感器(37)采用LXSY-50型脉冲式水表。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111183779A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-22 | 宁波工程学院 | 一种基于云端的物联网农业浇灌系统 |
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2017
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| CN111183779A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-22 | 宁波工程学院 | 一种基于云端的物联网农业浇灌系统 |
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