CN209861778U - 信息化农业大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种信息化农业大棚，包括采集装置、控制装置、执行器、供电装置和报警装置，控制器控制执行器执行操作，大棚顶部设有风力发电装置和光伏发电装置。本实用新型采用风能和太阳能两种绿色无污染能源，将风能、太阳能转化为农业大棚所需的电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，另一方面可以实时的监测温室大棚内的相关参数息，同时能够根据需要自动控制调节相关参数和环境温湿度，监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。

Description

信息化农业大棚

技术领域

本实用新型涉及农业技术领域，具体涉及一种信息化农业大棚。

背景技术

随着社会不断进步，传统的农业生产模式已经不能满足现代文明发展的需要，新型的设施农业受到业界人士的追捧。所谓的农业装备，其实主要就是温室设施，它不受时间和空间的限制，可以在高原、深山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。

一方面，当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。随着农业科技的不时进展，温室大棚的使用也越来越普遍，但大棚的升温、保温一向是搅扰农户的重点问题，大棚内所需的光照、温度对于农作物的影响非常重要，在大棚内所需的照明等电能的消耗也是非常巨大的，如何进行对农业大棚进行改进，使得其既保证农作物生长的光照和温度，又能实现能源的节约，是一项影响未来农业发展的重要问题。

随着国际能源危机和环境保护意识的加强，风能和太阳能光伏发电得到了广泛的推广。太阳能光伏发电由于需要的场地面积较大，常常会占用大量的土地面积，使得土地资源得不到充分的利用。农业大棚式的密集型光伏发电装置可以将光伏发电装置可与农业种植相结合，充分利用风能、太阳能光伏发电设备所占的地域，既能发电又能种植农业，增加单位面积的产出，使风能效益、光伏效益、农业效益和观光效益的四者综合收益均实现最大化成为可能，也有利于分布式发电系统在农业项目上的规模应用。

农业大棚中，蔬菜的生长与大棚内的温度和湿度息息相关，对于蔬菜大棚来说，尤其是冬季大棚蔬菜，最重要的一个管理因素是温度和湿度的控制。目前，大多数农业大棚的温度调节多采用原始的燃煤供暖方式，需要人工操作，费时费力且存在安全隐患。现有技术中，具有自动调温系统的大棚中，一般设有暖气片或电加热暖吹风装置，然而，暖气片的增温效果缓慢且不具备湿度调节功能，同时，由于大棚内空间较大，需设置大量暖气片组合使用，成本较高且空间占用率大；电加热暖吹风的方式具有能耗高、湿度难以控制的缺点，使用成本较大且不能为农作物提供合适的生长环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种信息化农业大棚。它采用风能和太阳能两种绿色无污染能源，将风能、太阳能转化为农业大棚所需的电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，另一方面可以实时的监测温室大棚内的相关参数息，同时能够根据需要自动控制调节相关参数和环境温湿度，监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较高的实用价值和较广泛的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型通过以下方案实现：

本实用新型的有益效果为：一种信息化农业大棚，包括采集装置、控制装置、执行器、供电装置和报警装置，采集装置为传感器，控制装置包括CPU、存储模块、控制器、触控屏、继电器、电源模块、通信模块、继电器、硬盘录像机和采集接口；

CPU作为主控制器；

存储模块与CPU电连接，用于存储数据，存储模块还与传输设备电连接；

采集接口与CPU电连接，用于与传感器电连接；

触控屏与CPU电连接，用于显示和输入；

控制器与CPU电连接，用于控制晶闸管阵列和继电器；

继电器与控制器电连接，用于控制执行器；

通信模块与CPU电连接，用于连接终端和传感器；

图像采集器与硬盘录像机电连接，用于采集视频和图像，图像采集器还与传输设备电连接；

传输设备用于将图像采集器采集到的视频信号通过专用线缆传输到云服务平台上；

硬盘录像机与CPU电连接，用于图像查看和录像储存，硬盘录像机还与存储模块电连接；

采集装置用于采集作物生长环境气象要素数据。

所述采集装置包括温度传感器、湿度传感器、空气成分传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、PH值传感器和土壤成分传感器中的一种或多种。

所述执行器包括顶部遮阳保温装置、侧壁遮阳保温装置、照明装置、采暖装置、降温装置、通风装置、滴灌装置和水肥一体化装置中的一种或多种.

所述供电装置包括风力发电装置和光伏发电装置，光伏发电装置包括可调节支架和固定于可调节支架上的光伏组件和支架调节系统，支架调节系统与控制装置电连接。

所述的照明装置为安装在大棚顶端的补光灯；

采暖装置包括埋地保温水管；

通风装置包括设置在大棚外侧的通风管、设置在通风管上的排气扇，通风管上设有阀门，所述阀门为电动阀门，所属电动阀门上设有开关，开关通过无线与控制器连接；

滴灌装置包括水泵、水管和喷头，所述水管和喷头连接，所属喷头为可旋转式喷头。

所述报警装置包括语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

1）本实用新型在无光照的条件下，控制装置控制照明装置放电，提供给农业大棚内部的照明和植物补光，将风力发电、光伏发电与农业大棚种植相互接合，最大程度地利用土地资源和自然资源，能够有实现综合收益的最大化；模块化制作，安装方便快捷，施工时间短；易于实现，适合大规模推广应用。

2）本实用新型利用若干个设置在温室大棚内相关位置上的无线传感器将空气温度湿度、土壤温湿度光照强度、土壤PH值、视频信息实时的传输给了控制器，一 方面能够保证准确有效的采集到真实的数据，另一方面无线传感器的使用也减少了布线，降低了施工的难度，而且无线传感器的使用也为后续增加传感器的数目提供了良好的基 础；硬盘录像机和云服务平台的应用使得监测人员能远程高效的对大棚内作物进行评估监测、同时还具有防盗安防的效果。

3）本实用新型的报警装置能够使工作 人员直观的掌握到厨房内部各消防参数信息和温湿度信息，报警装置能够及时有效的引起外部人员的注意，并能根据危险等级进行语音播报和鸣笛警报，大大提高了整个管控系统 的效率。

4）本实用新型采用的无线通信模块一方面减少了施工难度，另一方面能够实时的与终端进行通信，将温室大棚内部的相关信息传送给终端的同时还能够接收终端的控制信号，大大提高了实用新型的管控系统的管控效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型各部分连接关系示意图；

图3为CPU电路图;

图4为通信模块电路图；

图5为电源模块电路图；

图6为数字信号接口电路图；

图7为模拟信号接口电路图。

图中：采集装置1，温度传感器101，湿度传感器102，空气成分传感器103，土壤温度传感器104，土壤湿度传感器105，PH值传感器106，土壤成分传感器107，控制装置2，执行器3，顶部遮阳保温装置301，侧壁遮阳保温装置302，照明装置303，采暖装置304，降温装置305，通风装置306，滴灌装置307，水肥一体化装置308，供电装置4，报警装置5。

具体实施方式

如图1所示，一种信息化农业大棚，包括采集装置1、控制装置2、执行器3、供电装置4和报警装置5，采集装置1为传感器，控制装置2包括CPU、存储模块、控制器、触控屏、继电器、电源模块、通信模块、继电器、硬盘录像机和采集接口；

CPU作为主控制器；CPU为高性能微处理器；

存储模块与CPU电连接，用于存储数据，存储模块还与传输设备电连接；

采集接口与CPU电连接，用于与传感器电连接；

触控屏与CPU电连接，用于显示和输入；

控制器与CPU电连接，用于控制晶闸管阵列和继电器；

继电器与控制器电连接，用于控制执行器；

通信模块与CPU电连接，用于连接终端和传感器；终端用于查询环境参数。可以通过专业配套的数据采集通讯线与计算机进行连接，将作物生长环境气象要素数据传输到气象计算机气象数据库中，用于统计分析和处理，指导农事生产。

图像采集器与硬盘录像机电连接，用于采集视频和图像，图像采集器还与传输设备电连接；

传输设备用于将图像采集器采集到的视频信号通过专用线缆传输到云服务平台上；

硬盘录像机与CPU电连接，用于图像查看和录像储存，硬盘录像机还与存储模块电连接；

采集装置1用于采集作物生长环境气象要素数据。

所述采集装置1包括温度传感器101、湿度传感器102、空气成分传感器103、土壤温度传感器104、土壤湿度传感器105、PH值传感器106和土壤成分传感器107中的一种或多种。

所述执行器3包括顶部遮阳保温装置301、侧壁遮阳保温装置302、照明装置303、采暖装置304、降温装置305、通风装置306、滴灌装置307和水肥一体化装置308中的一种或多种.

所述供电装置4包括风力发电装置401和光伏发电装置402，光伏发电装置402包括可调节支架和固定于可调节支架上的光伏组件和支架调节系统，支架调节系统与控制装置2电连接。由此结构，将风力发电、光伏发电与农业大棚种植相互接合，最大程度地利用土地资源和自然资源，能够有实现综合收益的最大化。

所述的照明装置303为安装在大棚顶端的补光灯；

采暖装置304包括埋地保温水管；

通风装置306包括设置在大棚外侧的通风管、设置在通风管上的排气扇，通风管上设有阀门，所述阀门为电动阀门，所属电动阀门上设有开关，开关通过无线与控制器连接；

滴灌装置307包括水泵、水管和喷头，所述水管和喷头连接，所属喷头为可旋转式喷头。

所述报警装置5包括语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。由此结构，当大棚内气象因子、病虫害信息超出设定范围时，报警装置5可将田间信息通过手机短信等方式告知用户。用户可通过视频监控查看作物生长情况，然后采取合理方式应对。

所述通信模块包括无线通信模块和网络通信模块，无线通信模块为WIFI通信模块、GPRS通信模块、Zigbee通信模块中的一种或多种。

本实用新型CPU采用STC15F2K60S2系列单片机，选择STC15F2K60S2系列单片机理由：

1. 片内大容量2048字节SRAM超级加密

2. 超强抗干扰：

高抗静电保护(ESD)整机轻松过2万伏静电测试

轻松过4KV 快速脉冲干扰(EFT测试) 宽电压，不怕电源抖动 宽温度范围，-40℃~+85℃ 大幅降低EMI(电磁辐射)，内部可配置时钟，1个时钟/机器周期，可用低频时钟

3. 超低功耗： 掉电模式：外部中断唤醒功耗<0.1uA 空闲模式：典型功耗<1mA,正常工作模式：4mA~6mA, 掉电模式可由外部中断或内部掉电唤醒专用定时器唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便携设备等 4. 在系统可编程(ISP)，无需编程器，无需仿真器，可远程升级 可送STC-ISP下载编程器，1万片/人/天 5. 可彻底省掉外部昂贵复位电路，内部集成高可靠复位电路、ISP编程时8级复位门槛电压可选 当然也可以继续用外部复位电路 6. 可彻底省掉外部昂贵的晶体时钟，内部集成高精度R/C时钟，±1%温飘(-40℃~+85℃)，常温下温飘5‰

本实用新型可以实现对设施农业种植进行智能化管理，减少一线工作人员工作强度，还可以邀请专家通过远程视频监控对设施内作物提供远程指导和诊疗，农业专家也可以根据历史数据进行分析，给出指导意见，并根据农户提供的现场拍摄图片给出解决方案，随时随地的为农户提供远程诊断服务。

以上所述仅为本实用新型专利的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本说明书内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.信息化农业大棚，其特征在于：包括采集装置（1）、控制装置（2）、执行器（3）、供电装置（4）和报警装置（5），采集装置（1）为传感器，控制装置（2）包括CPU、存储模块、控制器、触控屏、继电器、电源模块、通信模块、图像采集器、硬盘录像机和采集接口；

所述执行器（3）、供电装置（4）、报警装置（5）分别与控制装置（2）连接；

所述控制装置（2）中：CPU作为主控制器；

存储模块与CPU电连接，用于存储数据，存储模块还与传输设备电连接；

采集接口与CPU电连接，用于与传感器电连接；

触控屏与CPU电连接，用于显示和输入；

控制器与CPU电连接，用于控制晶闸管阵列和继电器；

继电器与控制器电连接，用于控制执行器（3）；

通信模块与CPU电连接，用于连接终端和传感器；

图像采集器与硬盘录像机电连接，用于采集视频和图像，图像采集器还与传输设备电连接；

传输设备用于将图像采集器采集到的视频信号通过专用线缆传输到云服务平台上；

硬盘录像机与CPU电连接，用于图像查看和录像储存，硬盘录像机还与存储模块电连接；

所述执行器（3）包括顶部遮阳保温装置（301）、侧壁遮阳保温装置（302）、照明装置（303）、采暖装置（304）、降温装置（305）、通风装置（306）、滴灌装置（307）和水肥一体化装置（308）中的一种或多种；

所述供电装置（4）包括风力发电装置（401）和光伏发电装置（402），光伏发电装置（402）包括可调节支架和固定于可调节支架上的光伏组件和支架调节系统，支架调节系统与控制装置（2）电连接，用于给控制装置（2）供电；

所述报警装置（5）包括语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

2.根据权利要求1所述的信息化农业大棚，其特征在于：所述采集装置（1）包括温度传感器（101）、湿度传感器（102）、空气成分传感器（103）、土壤温度传感器（104）、土壤湿度传感器（105）、PH值传感器（106）和土壤成分传感器（107）中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的信息化农业大棚，其特征在于：

所述的照明装置（303）为安装在大棚顶端的补光灯；

采暖装置（304）包括埋地保温水管；

通风装置（306）包括设置在大棚外侧的通风管、设置在通风管上的排气扇，通风管上设有阀门，所述阀门为电动阀门，所属电动阀门上设有开关，开关通过无线与控制器连接；

滴灌装置（307）包括水泵、水管和喷头，所述水管和喷头连接，所属喷头为可旋转式喷头。

4.根据权利要求1所述的信息化农业大棚，其特征在于：所述通信模块包括无线通信模块和网络通信模块，无线通信模块为WIFI通信模块、GPRS通信模块、Zigbee通信模块中的一种或多种。