CN209388204U - 一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，包括棚体，棚体顶部上方安有支架，在支架上安有太阳能电池板，在棚体侧壁上安有卷帘机，在棚体的另一侧壁上安有风机，棚体内设养殖土壤，养殖土壤内插有土壤水分传感器，在养殖土壤上方悬挂有水喷头，水喷头经管路与水泵相连，水泵经管路与水池相连，在养殖土壤上面还设有温度传感器和光照传感器。该装置能够实时监测棚体内的温度、土壤湿度以及光照强度并做出相应的调整措施，避免对棚体内植物产生影响，并且本装置监测各数据的传感器能够实现即插即拔，操作便捷。

Description

一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置

技术领域

本实用新型涉及一种装置，具体而言涉及一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置。

背景技术

目前，大棚植物养殖是一种重要的植物养殖方式，利用棚体为植物生长制造适宜的环境，大棚内的温度、土壤湿度以及光照强度是影响植物生长的重要因素，因此对于这些因素的实时监测以及调整是大棚养殖中的一个十分重要的环节。目前市场上，已有很多厂家生产了各种的物联网监测设备用于植物养殖，尤其在农业物联网中，各种监测设备的种类很多，如授权公告号为CN208317614即公开了利用物联网对棚体温度进行检测和实时调节，又如授权公告号为CN207037510U的实用新型专利也公开了一种基于物联网的农业大棚，能够根据外部环境做出及时的调整。但是，现有上述的设备对棚体内光照和温湿度等条件的监测并不是很完善，并不能对这些因素同时进行实时监测并根据实际情况做出相应的调整，且市面上的设备在数据处理方面也有很大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，该装置能够实时监测棚体内的温度、土壤湿度以及光照强度并做出相应的调整措施，避免对棚体内植物产生影响，并且本装置监测各数据的传感器能够实现即插即拔，操作便捷。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，包括棚体，其特征在于，所述棚体顶部上方安有支架，在支架上安有太阳能电池板，在棚体侧壁上安有卷帘机，在棚体的另一侧壁上安有风机，棚体内设养殖土壤，养殖土壤内插有土壤水分传感器，在养殖土壤上方悬挂有水喷头，所述水喷头经管路与水泵相连，水泵经管路与水池相连，在养殖土壤上面还设有温度传感器和光照传感器，所述土壤水分传感器包括土壤水分数据采集模块和数据编码模块、温度传感器包括温度数据采集模块和数据编码模块、光照传感器包括光数据采集模块和数据编码模块，所述数据编码模块采用STM32单片机，各数据采集模块通过485通讯与采集节点的STM32单片机相连，采集节点经NB-IOT BC95网络通信模块与服务器相连，所述土壤水分传感器还与水泵控制模块相连，温度传感器还与风机的控制模块相连，光照传感器还与卷帘机的控制模块相连。

优选的，所述土壤水分传感器插入所述养殖土壤表面4~6厘米，并且当检测电流小于12mA时控制水泵工作开始喷水，当检测电流大于16mA时停止喷水。

优选的，当所述温度传感器检测到所述棚体温度高于30℃时启动所述风机工作进行排风。

优选的，在与所述风机相对的棚体侧壁上安装有水帘墙，所述水帘墙与所述水池相连。

上述技术方案中，风机、卷帘机、水泵能够在STM32单片机的控制下实现智能开闭，利于控制棚体内的温度、光照度和土壤湿度保持在适宜植物生长的范围内；采集节点使用STM32单片机作为主控芯片，将各传感器读取到的原始数据转换成标准的带设备号和具体传感器数值的编码信号，各个传感器的数据信号有标准的格式，从而对于节点来说，每种传感器只能接一个，那么每一个传感器的传回数据即为一个标准的数值，实现即插即用；每一个节点将各自数据编码后通过网络通信模块（NB-IOT技术，BC95模块）传至云端，实现异地设备实时读取，操作便捷，便于使用者进行实时监测。

附图说明

图1为本实用新型结构一角度示意图；

图2为本实用新型结构另一角度示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

如图1至图2所示，本植物养殖装置包括棚体1，棚体1包括呈立方体的支柱101和侧壁102，侧壁围合在支柱所组成的立方体的左侧壁、后侧壁和上侧壁上，在前侧留有开口，其中上侧壁103上方安装有支架2，在支架2上安装有多个太阳能电池板3，优选的，支架2倾斜安装在上侧壁103的上方，支架2倾斜设置便于顶部雨水排下，各太阳能电池板3均与用电器和蓄电池相连，该处连接为常见的电连接，能够将光能转换为电能并为用电器进行供电。在前侧开口104的上方安装有卷帘机4，卷帘机4与电机相连，二者均安装在支架101上，并且在当卷帘机4放下卷帘时，能够遮住前侧开口104。在棚体1的内部顶侧安装有光照传感器5，光照传感器5包括光数据采集模块和数据编码模块，光数据采集模块能够感应并采集棚体内部的光照强度，数据编码模块能够将采集到的光照强度编码成为数据并进行记录处理，数据编码模块采用STM32单片机，卷帘机4的控制电机与STM32单片机相连，将STM32单片机预设一个适于棚体1内植物生长的光照数值，当光传感器5采集的数值高于预设数值时，STM32单片机能够控制卷帘机4的控制电机转动，进而驱动卷帘机将卷帘放下以降低棚体内的光照强度，避免过强光照产生对植物造成伤害。

在棚体1的左侧壁上安装有风机6，风机6的吹风口朝向棚体1内部，风机与电机相连并且电机与温度传感器7相连，温度传感器DS18B20模块设置在棚体1的顶部。温度传感器7包括温度数据采集模块和数据编码模块，温度采集模块能够采集棚体内的温度并传递给数据编码模块，数据编码模块采用STM32单片机，风机的电机采用步进电机且与STM32单片机相连，将STM32单片机预设温度一个适于棚体1内植物生长的温度数值，当温度传感器传递给STM32单片机的温度高于预设数值时，控制单元控制风机启动，加快空气流动以加速降低棚体内的温度。优选的，将控制单元的预设数值设定为30℃，即当温度传感器检测到棚体温度高于30℃，风机启动为棚体内排风散热。进一步的，棚体1的右侧壁安装有水帘墙20，水帘墙内设有进水口和出水口，并且内设水循管路和水泵，其中水帘墙的进水口与水池11相连，水帘墙为现有技术，能够在淘宝等电商平台上购买得到。水帘墙与风机位于相对的侧壁上，这样当风机工作时，流动的空气经过水帘时，水帘中的水会蒸发吸收空气中的热量，使经过的空气温度降低，增加降温效果。

棚体1的底部铺设有养殖土壤（图中未画出），养殖土壤中用于种植植物，在养殖土壤内部插有土壤水分传感器8，土壤水分传感器8包括土壤水分数据采集模块和数据编码模块，数据编码模块采用STM32单片机。在养殖土壤的上方悬挂有水喷头9，水喷头经管路与水泵10相连，水泵10的另一端伸出棚体1外侧并经管路与水池11相连，水喷头9能够在水泵10的驱动下将水池11中的水经过水喷头喷洒在土壤以及植物上，水泵10选用微型水泵并且与土壤水分传感器8的STM32单片机相连，能够在STM32单片机的命令下控制水喷头的开闭。将土壤水分传感器的STM32单片机预先设定一个适用于植物生长的湿度数值，当土壤水分传感器中的采集的水分数据低于预设的数值时，STM32单片机命令水喷头开启为土壤喷水，直至土壤中的水分达到预设数值时，水喷头停止工作。优选的，土壤水分传感器插入养殖土壤表面4~6厘米，并且当检测电流小于12mA即土壤湿度低于12%时STM32单片机控制水泵工作开始喷水，当检测电流大于16mA即土壤湿度18%时停止喷水。

上述装置中，各采集节点上不同的传感器分别放于不同位置，如土壤水分传感器插在土壤4 ~6厘米处，将光照传感器和温度传感器DS18B20模块置在空气中并固定在棚体内部顶端，将风机和卷帘机分别安装在棚体的不同侧壁，由步进电机做驱动的微型抽水泵将水抽出并通过水喷头浇在土壤上。其中，微型抽水泵由土壤水分传感器所在采集节点的主控芯片STM32单片机控制工作，当土壤水分不足检测电流值低于12mA即土壤湿度低于12%时需要进行浇水且当电流值达到16mA即土壤湿度18%时停止浇水；风机由温度传感器DS18B20模块所在采集节点的主控芯片STM32单片机控制工作当温度检测高于30℃时风机工作加速空气流动达到降温效果；卷帘机由光照传感器所在采集节点的主控芯片STM32单片机控制工作形成自动控制。传感器检测到的数据通过BC95模块上传至云端。数据经过加权平均滤波算法进行滤波处理后生成图表方便在移动终端上查看，根据采集节点和传感器对微型抽水泵，风机和卷帘机进行控制解决浇水，温度过高和阳光过强问题。用加权平均滤波算法对数据进行滤波处理提高采样值变化的灵敏度并通过网络通信模块(NB-IOT技术，BC95模块)上传至云端，实现异地设备实时读取，数据上传时使用窄带NB-IoT通信设备可以拥有更高的穿透性，保证系统的通信稳定性。上述采集节点使用STM32单片机作为主控芯片，各个传感器上也有一个STM32芯片，将传感器读取到的原始数据转换成标准的带设备号和具体传感器数值的编码信号。采集节点和传感器通过485通信，采集节点经NB-IOT BC95网络通信模块与服务器相连。

本实施例只是对本实用新型构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本实用新型构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，包括棚体，其特征在于，所述棚体顶部上方安有支架，在支架上安有太阳能电池板，在棚体侧壁上安有卷帘机，在棚体的另一侧壁上安有风机，棚体内设养殖土壤，养殖土壤内插有土壤水分传感器，在养殖土壤上方悬挂有水喷头，所述水喷头经管路与水泵相连，水泵经管路与水池相连，在养殖土壤上面还设有温度传感器和光照传感器，所述土壤水分传感器包括土壤水分数据采集模块和数据编码模块、温度传感器包括温度数据采集模块和数据编码模块、光照传感器包括光数据采集模块和数据编码模块，所述数据编码模块采用STM32单片机，各数据采集模块通过485通讯与采集节点的STM32单片机相连，采集节点经NB-IOT BC95网络通信模块与服务器相连，所述土壤水分传感器的STM32单片机还与水泵控制模块相连，温度传感器的STM32单片机还与风机的控制模块相连，光照传感器的STM32单片机还与卷帘机的控制模块相连。

2.如权利要求1所述的基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，其特征在于，所述土壤水分传感器插入所述养殖土壤表面4~6厘米，并且当检测电流小于12mA时控制水泵工作开始喷水，当检测电流大于16mA时停止喷水。

3.如权利要求1所述的基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，其特征在于，当所述温度传感器检测到所述棚体温度高于30℃时启动所述风机工作进行排风。

4.如权利要求1、2或者3所述的基于数据采集监测及自动控制的植物养殖装置，其特征在于，在与所述风机相对的棚体侧壁上安装有水帘墙，所述水帘墙与所述水池相连。