CN210835763U - 一种智慧农业环境监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智慧农业环境监测控制系统，包括：前端传感器设备、中心处理设备、反馈设备和驱动设备；前端传感器设备与中心处理设备连接；中心处理设备与反馈设备连接，反馈设备与驱动设备连接；其中，前端传感器设备用于监测周围第一环境参数，并将第一环境参数上传至中心处理设备；中心处理设备用于处理第一环境参数得到的第二环境参数传输至反馈设备；反馈设备用于根据接收到的第二环境参数控制驱动设备调整周围环境参数。本实用新型提供的智慧农业环境监测控制系统能够减轻操作负担，及时调整周围环境参数，从而为农作物生长营造一个空气干净、温湿度、氧气浓度适宜的优良环境，为农作物生长提供安全保障，并降低农作物的生长周期。

Description

一种智慧农业环境监测控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业领域，尤其涉及一种智慧农业环境监测控制系统。

背景技术

目前，我国耕地面积不断减少，人员不合理配置现象严重。我国耕地的主要劳动人口已经从30岁到40岁的年龄层不断上升，现在甚至60 岁以上的人依然在进行耕地劳作，年轻人现在逐渐远离耕地，为了更高的收入水平和更好的生存条件向着城市发展，而拒绝再继续在田间劳作，一直这样下去，我们未来可预见性的会面对耕地无人可种的危机，甚至在有些地方，这个问题已经极其突出与严重，有地无人的现实已经逐渐暴露。

相对于一些发达国家，我国智慧农业行业起步缓慢，发展状况难以达到美国发达国家的程度，但中国作为农业大国，智慧农业发展是必然趋势。

大部分农民不懂网络以及新技术，也从来没用过，还是依靠传统经验进行耕作，对作物生长情况不能做到有效的把控，费时费力。

因此，亟需提供一种智慧农业环境监测控制系统，该系能够依托物联网技术以及国家政策为智慧农业的发展提供了保障。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种智慧农业环境监测控制系统，包括：前端传感器设备、中心处理设备、反馈设备和驱动设备；

所述前端传感器设备包括：空气湿度传感器、空气温度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器、降水量传感器和风力传感器；

所述前端传感器设备与所述中心处理设备连接，相应的，所述空气湿度传感器、所述土壤湿度传感器、所述光照强度传感器、降水量传感器和风力传感器均与所述中心处理设备连接；

所述中心处理设备与所述反馈设备连接，所述反馈设备和驱动设备连接；

其中，前端传感器设备用于监测周围第一环境参数，并将所述第一环境参数上传至所述中心处理设备；所述中心处理设备用于处理接收的所述第一环境参数得到第二环境参数，并将所述第二环境参数传输至所述反馈设备；

所述反馈设备用于根据接收到的所述第二环境参数控制所述驱动设备调整周围环境参数。

进一步地、还包括：人机交互设备，所述人机交互设备与所述中心处理设备连接。

进一步地、还包括:警示设备，所述警示设备与所述中心处理设备连接。

进一步地、还包括：微控制器，所述微控制器与所述中心处理设备连接。

进一步地、所述警示设备为显示屏、灯光报警设备或声音报警设备中的一种或几种。

进一步地、所述驱动设备包括：水泵、排风扇、日光灯和烘干设备中的一种或几种。

进一步地、所述微控制器为PC电脑、平板电脑或智能穿戴设备。

进一步地、所述中心处理设备为单片机。

实施本发明具有以下有益效果：

本申请的智慧农业环境监测控制系统，通过前端传感器实时监测农作物生长第一环境参数，并将其发生至中心处理设备；中心处理设备根据第一环境参数生产第二环境参数，并将第二环境参数发生至人机交互设备、警示设备、反馈设备及微控制器；当第二环境参数的数值大于预设参数数值时，警示设备会生成对应的提示，以提示工作人员对周围环境进行调控，人机互动设备可以用于显示当前监测的周围环境参数，为工作人员提供调控的数据支持，反馈模块可以连接有驱动设备，并根据中心处理设备输入控制对应的驱动设备调控周围环境参数；当然人机互动设备还可以根据工作人员的输入控制驱动设备调控周围环境参数。微控制器可以用于记录、显示、查看周围环境参数，也可以对中心处理设备发生对应的控制信号，以使得驱动设备调控周围环境参数。本实用新型提供的智慧农业环境监测控制系统能够减轻操作负担，及时调整周围环境参数，从而为农作物生长营造一个空气干净、温湿度、氧气浓度适宜的优良环境，为农作物生长提供安全保障，并降低农作物的生长周期。

附图说明

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本说明书实施例提供的一种智慧农业环境监测控制系统结构示意图。

图2为本说明书实施例提供的另一种智慧农业环境监测控制系统结构示意图；

图3为本说明书实施例提供的一种智慧农业环境监测控制系统装置示意图。

其中，1-前端传感器设备、2-中心处理设备，3-反馈设备，4-驱动设备， 5-人机交互设备，6-警示设备，7-微控制器；

11-空气温度传感器，12-空气湿度传感器，13-土壤湿度传感器，14-光照强度传感器，15-降水量传感器，16-风力传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是电路连接，也可是通信连接，其中通信连接可以是有线通信连接，也可以是无线通信连接。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本实用新型为基于51单片机的小型的智慧农业环境监测传感系统，旨为广大农户提供准确的农业数据。实现农业生产的可视化信息化。

温度、湿度、光照作为最基本的环境数据，对作物的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用。因此监控作物周围环境的温湿度是非常重要的。

本实用新型提供一种智慧农业环境监测控制系统，可以应用于农业领域，具体的可以是农业耕地或植物果园，当然也可以是室内或室外，图1 为本说明书实施例提供的一种智慧农业环境监测控制系统结构示意图；如图1所示，包括：前端传感器设备1、中心处理设备2、反馈设备3和驱动设备4；

所述前端传感器设备1包括：空气湿度传感器12、空气温度传感器 11、土壤湿度传感器13和光照强度传感器14；

所述前端传感器设备1与所述中心处理设备2连接，相应的，所述空气湿度传感器12、所述土壤湿度传感器13和所述光照强度传感器14 均与所述中心处理设备2连接；

所述中心处理设备2与所述反馈设备3连接，所述反馈设备3和驱动设备4连接；

其中，前端传感器设备1用于监测周围第一环境参数，并将所述第一环境参数上传至所述中心处理设备2；所述中心处理设备2用于处理接收的所述第一环境参数得到第二环境参数，并将所述第二环境参数传输至所述反馈设备3；

所述反馈设备3用于根据接收到的所述第二环境参数控制所述驱动设备4调整周围环境参数。

具体地、前端传感器设备1可以设置在对应的农业耕地或植物果园的植物覆盖的范围内，用于实时或定时监测植物的周围第一环境参数，当然前端传感器设备1可以设置有多个，前端传感器设备1的数量可以根据农业耕地或植物果园的范围或植物的覆盖情况确定。前端传感器设备1可以至少包括：空气湿度传感器12、空气温度传感器11、土壤湿度传感器13、光照强度传感器14、降水量传感器15和风力传感器16。其中，空气湿度传感器12用于监测植物生长周围环境的空气湿度情况；空气温度传感器11用于监测植物生长周围环境的空气温度情况；土壤湿度传感器13用于监测植物生长周围环境的土壤湿度情况；光照强度传感器14用于监测植物生长周围环境的光照强度情况；降水量传感器15用于监测植物生长周围环境的预设周期内降雨量情况；风力传感器16用于监测植物生长周围环境的风力情况。上述传感器均可以与中心处理设备2通信连接或电连接，并将监测的参数上传至中心处理设备2。

在一些可能的实施例中，空气湿度传感器12、空气温度传感器11、土壤湿度传感器13、光照强度传感器14、降水量传感器15和风力传感器16的数量不是相同的，具体数量可以根据实际需要进行设置。

中心处理设备2可以接收前端传感器设备1上传的第一环境参数，并将第一环境参数转换成第二环境参数，并将第二环境参数发生给反馈设备3反馈设备3可以与所述中心处理设备2通信连接或电连接，反馈设备3可以根据第二环境参数控制驱动设备4，以使得驱动设备4调整植物周围的环境参数。其中，反馈设备3也可称为智能调节模块，如包括水泵和喷洒，当监测到土壤和空气湿度过低时，将能通过自动反馈或人工进行补水。

在一些可能的实施例中，上述传感器的第一环境参数可以通过A/D转换模块转换为数字量，这里采用PCF8591，PCF8591是具有4个模拟输入，1个模拟输出和1个串行I2C总线接口的8-bit CMOS数据获取器件。

PCF8591的3个地址引脚可用于硬件地址编程，可以在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，无需额外的硬件。

温度模块采用数字传感器ds18b20，体积较小，抗干扰能力强，测控温度为-55℃～+125℃，工作电压为3～5.5V。

需要说明的是，空气湿度模块可以采用数字传感器DHT11，该传感器可以同时监测温度和湿度，但在这里我们仅使用湿度功能。该传感器的湿度量程为20-90％RH,精度为-5～+5％，供电电压为3.3～5.5V。同样具有体积小、功耗低、抗干扰能力强的特点。

土壤湿度模块可以采用YL-69。表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命；可以宽范围控制土壤的湿度，通过电位器调节控制相应阀值，低于设定值时DO输出高电平，高于设定值时，DO输出低电平。比较器采用LM393 芯片，工作稳定。且由于采取比较输出的方法，使显示直观，使人一目了然，让使用者不需要太多的学习就能准确了解显示情况。并且在不同环境不同作物情况下，可以通过调节设定值，快速的调节到我们所需的湿度阈值，方便使用。

光照模块可以采用opt101。

本实用新型提供的智慧农业环境监测控制系统中的传感器不仅局限于以上，还可以根据实际的应用需求，再进行功能扩展，如对二氧化碳，叶绿素监测的传感器。

需要说明的是，中心处理设备2和反馈设备3均可以使用逻辑电路实现上述对应的功能。中心处理设备2也可以是单片机，优选的、stc89c52 单片机。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，图2为本说明书实施例提供的另一种智慧农业环境监测控制系统结构示意图，图3为本说明书实施例提供的一种智慧农业环境监测控制系统装置示意图，如图2-3所示，还包括：人机交互设备5，所述人机交互设备5与所述中心处理设备 2连接。

具体的，人机交互设备5可以用于实现工作人员与系统的交互，并能够对前端传感器监测的第一环境参数实时显示。在工作人员需要对驱动设备4进行操作时人机交互设备5还可以向中心处理设备2输入操作指令，中心处理设备2再将操作指令发送给驱动设备4，以实现对周围环境参数的调控。

人机交互设备5在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置，优选的显用字符型液晶显示屏LCD1602。

示例地，本申请提供的系统中的中心处理设备2、人机交互设备5、警示设备6可以集成在一个装置上，如图3所示。该装置可以设置有电源开关和系统复位键及功能键。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括:警示设备6，所述警示设备6与所述中心处理设备2连接。

具体的，警示设备6与中心处理设备2连接，用于在第一环境参数超过预设参数阈值时发出对应的提示，其中，警示设备6可以为显示屏、灯光报警设备或声音报警设备中的一种或几种。

示例地、声音报警设备可以是蜂鸣报警设备，蜂鸣报警设备主要为温度报警，当温度超过预设温度时，蜂鸣报警设备将会报警，便会激发反馈设备3连接的通风扇进行降温，或由人工进行干预。不仅控制作物生长环境，还有预防火灾的作用。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括：微控制器7，所述微控制器7与所述中心处理设备2连接。

具体的，微控制器7可以与中心处理设备2采用无线通信方式连接，微控制器7可以用于在预设时间采集并存储第一环境参数。其中微控制器 7可以是PC电脑、平板电脑或智能穿戴设备。

示例地、本系统可以设置不同的时间点，如定时半个小时，微控制器7 获取一次环境数据，保存在微控制器7中，供用户参考分析。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述驱动设备4包括：水泵、排风扇、日光灯和烘干设备中的一种或几种。

本系统的各个设备均可以采用USB接口供电。

本申请的智慧农业环境监测控制系统，通过前端传感器实时监测农作物生长第一环境参数，并将其发生至中心处理设备2；中心处理设备2根据第一环境参数生产第二环境参数，并将第二环境参数发生至人机交互设备5、警示设备6、反馈设备3及微控制器；当第二环境参数的数值大于预设参数数值时，警示设备6会生成对应的提示，以提示工作人员对周围环境进行调控，人机互动设备可以用于显示当前监测的周围环境参数，为工作人员提供调控的数据支持，反馈模块可以连接有驱动设备4，并根据中心处理设备2输入控制对应的驱动设备4调控周围环境参数；当然人机互动设备还可以根据工作人员的输入控制驱动设备4调控周围环境参数。微控制器7可以用于记录、显示、查看周围环境调控周围环境参数。本实用新型提供的智慧农业环境监测控制系统能够减轻操作负担，及时调整周围环境参数，从而为农作物生长营造一个空气干净、温湿度、氧气浓度适宜的优良环境，为农作物生长提供安全保障，并降低农作物的生长周期。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (8)

1.一种智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，包括：前端传感器设备(1)、中心处理设备(2)、反馈设备(3)和驱动设备(4)；

所述前端传感器设备(1)包括：空气湿度传感器(12)、空气温度传感器(11)、土壤湿度传感器(13)、光照强度传感器(14)、降水量传感器(15)和风力传感器(16)；

所述前端传感器设备(1)与所述中心处理设备(2)连接，相应的，所述空气湿度传感器(12)、所述土壤湿度传感器(13)、所述光照强度传感器(14)、降水量传感器(15)和风力传感器(16)均与所述中心处理设备(2)连接；

所述中心处理设备(2)与所述反馈设备(3)连接，所述反馈设备(3)和驱动设备(4)连接；

其中，前端传感器设备(1)用于监测周围第一环境参数，并将所述第一环境参数上传至所述中心处理设备(2)；所述中心处理设备(2)用于处理接收的所述第一环境参数得到第二环境参数，并将所述第二环境参数传输至所述反馈设备(3)；

所述反馈设备(3)用于根据接收到的所述第二环境参数控制所述驱动设备(4)调整周围环境参数。

2.根据权利要求1所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，还包括：人机交互设备(5)，所述人机交互设备(5)与所述中心处理设备(2)连接。

3.根据权利要求2所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，还包括:警示设备(6)，所述警示设备(6)与所述中心处理设备(2)连接。

4.根据权利要求3所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，还包括：微控制器(7)，所述微控制器(7)与所述中心处理设备(2)连接。

5.根据权利要求3所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，所述警示设备(6)为显示屏、灯光报警设备或声音报警设备中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，所述驱动设备(4)包括：水泵、排风扇、日光灯和烘干设备中的一种或几种。

7.根据权利要求4所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，所述微控制器为PC电脑、平板电脑或智能穿戴设备。

8.根据权利要求1-7任一项所述的智慧农业环境监测控制系统，其特征在于，所述中心处理设备(2)为单片机。

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