CN211979535U - 一种智慧农业控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智慧农业控制系统，涉及智慧农业技术领域，包括电源模块，控制器，传感器模块，太阳能控制器模块，执行模块，无线通讯模块，云服务器，所述控制器与所述传感器模块、执行模块、无线通讯模块、电源模块分别相连，所述无线通讯模块连接控制器与云服务器，所述太阳能控制器模块与电源模块相连；所述控制器、传感器模块、执行模块上均设置有无线短距离通信模块。本实用新型通过设置太阳能控制器模块实现供电，声敏传感器感应鸟类鸣叫并联动声光报警机构对其进行驱赶，无线短距离通信模块进行模块间的通信，保证了农作物处于利于生长的环境中，并且无需专门布线，安装方便，简单高效，实用性强。

Description

一种智慧农业控制系统

技术领域

本实用新型涉及智慧农业技术领域，具体涉及一种智慧农业控制系统。

背景技术

智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。智慧农业是云计算、传感网、3S等多种信息技术在农业中综合、全面的应用，实现更完备的信息化基础支撑、更透彻的农业信息感知、更集中的数据资源、更广泛的互联互通、更深入的智能控制、更贴心的公众服务。“智慧农业”与现代生物技术、种植技术等高新技术融合于一体，对建设世界水平农业具有重要意义。然而现有的智慧农业控制系统为了实现联动多个装置运行，都需要专门进行布线，供电不易，线路较多，安装较为复杂，维修不便，并且会出现有鸟进入大棚无法进行驱赶造成作物被破坏的情况。因此，设计一种无需专门布线，能够根据传感器采集到的数据控制相应机构运行，能够根据鸟类鸣叫进行报警驱赶，保证农作物健康生长并能使相关人员随时查看系统状态的智慧农业控制系统对本领域人员来说很有现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有农业系统需要专门布线、成本较高、供电不易，系统内各装置维修不便，并且难以在鸟类进入农作物区域后进行报警驱赶的情况，本实用新型提供了一种智慧农业控制系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种智慧农业控制系统，包括电源模块，包括：

控制器，用于根据传感器模块采集到的农作物生长环境信息控制执行模块中相应装置运行并且控制无线通讯模块将数据传送至云服务器；

传感器模块，用于采集农作物的生长环境信息并将相关数据发送至控制器；

太阳能控制器模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能逆变器，用于控制太阳能电池板对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电；

执行模块，用于根据控制器的指令控制相应装置运行；

无线通讯模块，用于根据控制模块的指令与云服务器进行数据交换；

云服务器，用于存储与读取从所述系统与终端设备获取的信息；

所述控制器与所述传感器模块、执行模块、无线通讯模块、电源模块分别相连，所述无线通讯模块连接控制器与云服务器，所述太阳能控制器模块与电源模块相连；

所述控制器、传感器模块、执行模块上均设置有无线短距离通信模块。

优选地，所述传感器模块包括：

CO₂传感器，用于检测周围环境中CO₂的浓度；

湿度传感器模块，包括土壤湿度传感器、空气湿度传感器，用于检测土壤与空气中的水分值；

光照传感器，用于检测周围环境中的光照强度；

土壤PH传感器，用于检测土壤中PH值；

温度传感器，用于检测周围环境中的温度值；

声敏传感器，用于检测周围环境中鸟类鸣叫音量；

土壤电导率传感器，用于检测土壤中的电导率值。

优选地，所述执行模块包括：

摄像装置，用于对农作物生长情况进行实时监控；

灌溉机构，用于对农作物进行灌溉加湿；

声光报警机构，用于提醒工作人员查看故障设备与驱赶停留鸟类；

排风扇机构，用于排出含有高浓度CO₂的空气；

遮光布机构，用于减弱农作物所受光照强度；

光照机构，用于加强农作物所受光照强度；

加热机构，用于提高周围环境温度。

优选地，所述灌溉机构包括滴灌式灌溉机构与喷灌式灌溉机构。

优选地，所述太阳能控制器模块中还设置有太阳能控制器电路，具体连接关系如下：

稳压二极管DW1的阴极与继电器4123的3引脚相连，稳压二极管DW1的阳极分别依次与电阻R1、R2相连后接地，继电器4123的3引脚还连接电阻R3后与三极管Q1的集电极相连，在电阻R1、R2之间连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接继电器4123的5引脚，三极管Q2的发射极接地，继电器4123的2引脚连接二极管D3后与三极管Q2的集电极相连，电压源E1的正极与二极管D3的负极相连，电压源E1的负极接地，电阻R2并联按动按钮开关K1，三极管Q2并联按动按钮开关K2，蓄电池B.T1的一端连接稳压二极管DW1的阴极，蓄电池B.T1的另一端接地。

优选地，所述无线通讯模块通过TD-LTE网络或CDMA2000网络或WCDMA网络或TD-SCDMA网络或cdmaOne网络或GPRS网络或EDGE网络或GSM网络或UMTS网络与所述云服务器通信连接。

优选地，所述无线短距离通信模块通过蓝牙或WiFi或Mesh或Zigbee或Thread或Z-Wave或NFC或UWB进行数据传输。

优选地，还包括终端设备，用于实时掌握农作物区域的生长状况数据信息，接收各模块故障消息推送。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，设置有太阳能控制器模块，通过控制太阳能电池板对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电来实现对于整个控制系统的供电，环保节能，并且无需接入外部电源，简单方便，成本较低。

2、本实用新型中，设置有多个传感器，能够对农作物生长状况进行掌控，其中所设置的声敏传感器用于感应鸟类鸣叫声，以便联动声光报警机构驱赶鸟类，避免其在农作物区域觅食造成农作物的损失，简单高效。

3、本实用新型中，设置有无线通讯模块与云服务器进行数据交换，无需专门布线，简化了安装程序，不受线路影响，通信效率高，简单方便。

4、本实用新型中，设置有无线短距离通信模块，简洁高效，当各类监控指标处于正常值时，执行模块处于待机状态，功耗低，且各模块之间互不影响，当某一模块出现故障后，其他模块均能继续工作，维修替换也很方便，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的太阳能控制器电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实用新型较佳实施例提供的一种智慧农业控制系统，包括电源模块，如图1所示，包括：

控制器，用于根据传感器模块采集到的农作物生长环境信息控制执行模块中相应装置运行并且控制无线通讯模块将数据传送至云服务器；

传感器模块，用于采集农作物的生长环境信息并将相关数据发送至控制器；

太阳能控制器模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能逆变器，用于控制太阳能电池板对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电。通过控制太阳能电池板对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电来实现对于整个控制系统的供电，环保节能，并且无需接入外部电源，简单方便，成本较低。

执行模块，用于根据控制器的指令控制相应装置运行；

无线通讯模块，用于根据控制模块的指令与云服务器进行数据交换，无需专门布线，简化了安装程序，不受线路影响，通信效率高，简单方便。

云服务器，用于存储与读取从所述系统与终端设备获取的信息；

所述控制器与所述传感器模块、执行模块、无线通讯模块、电源模块分别相连，所述无线通讯模块连接控制器与云服务器，所述太阳能控制器模块与电源模块相连；

所述控制器、传感器模块、执行模块上均设置有无线短距离通信模块，简洁高效，当各类监控指标处于正常值时，执行模块处于待机状态，功耗低，且各模块之间互不影响，当某一模块出现故障后，其他模块均能继续工作，维修替换也很方便。

所述传感器模块包括：

CO₂传感器，用于检测周围环境中CO₂的浓度，可选用红外二氧化碳传感器或催化二氧化碳传感器或热传导二氧化碳传感器。

湿度传感器模块，包括土壤湿度传感器、空气湿度传感器，用于检测土壤与空气中的水分值，可以选用氯化锂湿度传感器或氧化铝湿度计或陶瓷湿度传感器。

光照传感器，用于检测周围环境中的光照强度；

土壤PH传感器，用于检测土壤中PH值，由数值指示的电流表、金属传感器和功能数值切换装置而组合构成。

温度传感器，用于检测周围环境中的温度值，可以采用金属膨胀原理设计的传感器或双金属片式传感器或双金属杆和金属管传感器。

声敏传感器，用于检测周围环境中鸟类鸣叫音量，可以采用电阻变换型声敏传感器或压电声敏传感器或电容式声敏传感器。

土壤电导率传感器，用于检测土壤中的电导率值，优选地采用TDR-4型土壤电导率传感器。本实用新型设置的多个传感器，能够对农作物生长状况进行掌控，其中所设置的声敏传感器用于感应鸟类鸣叫声，以便联动声光报警机构驱赶鸟类，避免其在农作物区域觅食造成农作物的损失，简单高效。

所述执行模块包括：

摄像装置，用于对农作物生长情况进行实时监控，并且摄像视频会上传至云服务器以供相关人员查看。

灌溉机构，用于对农作物进行灌溉加湿；

声光报警机构，用于提醒工作人员查看故障设备与驱赶停留鸟类，周围值守人员可以进行现场查看。

排风扇机构，用于排出含有高浓度CO₂的空气，以保证农作物处于适宜生长的环境中。

遮光布机构，当光照传感器检测到光照强度高于适宜农作物生长的值时，展开遮光布遮光，用于减弱农作物所受光照强度；

光照机构，当光照传感器检测到光照强度低于适宜农作物生长的值时，打开光照灯，用于加强农作物所受光照强度。

加热机构，当温度传感器检测到周围环境温度较低不利于农作物生长时，运行加热装置，用于提高周围环境温度。

所述灌溉机构包括滴灌式灌溉机构与喷灌式灌溉机构。滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95％。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。喷灌设备由进水管、抽水机、输水管、配水管和喷头(或喷嘴)等部分组成，可以是固定式的，半固定式的或移动式的。具有节省水量、不破坏土壤结构、调节地面气候且不受地形限制等优点。两种灌溉方式结合可以有效提高灌溉效率，人们可以通过实际情况进行选择。

如图2所示，所述太阳能控制器模块中还设置有太阳能控制器电路，具体连接关系如下：

稳压二极管DW1的阴极与继电器4123的3引脚相连，稳压二极管DW1的阳极分别依次与电阻R1、R2相连后接地，继电器4123的3引脚还连接电阻R3后与三极管Q1的集电极相连，在电阻R1、R2之间连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接继电器4123的5引脚，三极管Q2的发射极接地，继电器4123的2引脚连接二极管D3后与三极管Q2的集电极相连，电压源E1的正极与二极管D3的负极相连，电压源E1的负极接地，电阻R2并联按动按钮开关K1，三极管Q2并联按动按钮开关K2，蓄电池B.T1的一端连接稳压二极管DW1的阴极，蓄电池B.T1的另一端接地。

工作原理如下：当需要用电时，按动按钮开关K2，此时继电器线圈得电吸合；同时继电器触点1和触点3闭合接通，蓄电池的正电压从触点1流过触点3，电路得电工作；当蓄电池电压高于10.8V时稳压二极管D1被击穿导通，三极管Q1、Q2正偏导通，此时继电器维持自保导通状态，即使松开按钮K2，电路依然处于正常工作状态。当需要关闭电源时，用手按动关断按钮K1，此时Q1基极b接地，Q1、Q2同步截止，继电器断开，关机断电。当蓄电池的放电电压低于10.8V时，应停止放电，以防过放电损坏蓄电池。这一功能由欠电压检测电路DW1、R1、R2和执行电路Q1、Q2、R3和继电器完成。当蓄电池电压低于10.8V时、DW1反向截止，从而导致Q1、Q1截止、继电器断电，达到了自动断电，保护蓄电池过放电的目的。

所述无线通讯模块通过TD-LTE网络或CDMA2000网络或WCDMA网络或TD-SCDMA网络或cdmaOne网络或GPRS网络或EDGE网络或GSM网络或UMTS网络与所述云服务器通信连接。

所述无线短距离通信模块通过蓝牙或WiFi或Mesh或Zigbee或Thread或Z-Wave或NFC或UWB进行数据传输。

还包括终端设备，用于实时掌握农作物区域的生长状况数据信息，接收各模块故障消息推送。

本实用新型的实际应用过程如下：

传感器模块对农作物区域环境的CO₂的浓度、土壤与空气湿度、光照强度、土壤PH值、温度、音量、土壤电导率等指标进行实时监控，当数值超过设定值时，控制执行模块中的相应灌溉机构、声光报警机构、排风扇机构、遮光布机构、光照机构、加热机构运行，以保证农作物处于利于生长的环境中。系统运行过程中依靠太阳能供电，并且各模块之间采用无线短距离通信技术(蓝牙或WiFi或Mesh或Zigbee或Thread或Z-Wave或NFC或UWB)进行通信，整个系统与云服务器采用无线通讯网络(TD-LTE网络或CDMA2000网络或WCDMA网络或TD-SCDMA网络或cdmaOne网络或GPRS网络或EDGE网络或GSM网络或UMTS网络)进行数据交换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智慧农业控制系统，包括电源模块，其特征在于，包括：

控制器，用于根据传感器模块采集到的农作物生长环境信息控制执行模块中相应装置运行并且控制无线通讯模块将数据传送至云服务器；

传感器模块，用于采集农作物的生长环境信息并将相关数据发送至控制器；

太阳能控制器模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和太阳能逆变器，用于控制太阳能电池板对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电；

执行模块，用于根据控制器的指令控制相应装置运行；

无线通讯模块，用于根据控制模块的指令与云服务器进行数据交换；

云服务器，用于存储与读取从所述系统与终端设备获取的信息；

所述控制器与所述传感器模块、执行模块、无线通讯模块、电源模块分别相连，所述无线通讯模块连接控制器与云服务器，所述太阳能控制器模块与电源模块相连；

所述控制器、传感器模块、执行模块上均设置有无线短距离通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：所述传感器模块包括：

CO₂传感器，用于检测周围环境中CO₂的浓度；

湿度传感器模块，包括土壤湿度传感器、空气湿度传感器，用于检测土壤与空气中的水分值；

光照传感器，用于检测周围环境中的光照强度；

土壤PH传感器，用于检测土壤中PH值；

温度传感器，用于检测周围环境中的温度值；

声敏传感器，用于检测周围环境中鸟类鸣叫音量；

土壤电导率传感器，用于检测土壤中的电导率值。

3.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：所述执行模块包括：

摄像装置，用于对农作物生长情况进行实时监控；

灌溉机构，用于对农作物进行灌溉加湿；

声光报警机构，用于提醒工作人员查看故障设备与驱赶停留鸟类；

排风扇机构，用于排出含有高浓度CO₂的空气；

遮光布机构，用于减弱农作物所受光照强度；

光照机构，用于加强农作物所受光照强度；

加热机构，用于提高周围环境温度。

4.根据权利要求3所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：所述灌溉机构包括滴灌式灌溉机构与喷灌式灌溉机构。

5.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：

所述太阳能控制器模块中还设置有太阳能控制器电路，具体连接关系如下：

稳压二极管DW1的阴极与继电器4123的3引脚相连，稳压二极管DW1的阳极分别依次与电阻R1、R2相连后接地，继电器4123的3引脚还连接电阻R3后与三极管Q1的集电极相连，在电阻R1、R2之间连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接继电器4123的5引脚，三极管Q2的发射极接地，继电器4123的2引脚连接二极管D3后与三极管Q2的集电极相连，电压源E1的正极与二极管D3的负极相连，电压源E1的负极接地，电阻R2并联按动按钮开关K1，三极管Q2并联按动按钮开关K2，蓄电池B.T1的一端连接稳压二极管DW1的阴极，蓄电池B.T1的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：所述无线通讯模块通过TD-LTE网络或CDMA2000网络或WCDMA网络或TD-SCDMA网络或cdmaOne网络或GPRS网络或EDGE网络或GSM网络或UMTS网络与所述云服务器通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：所述无线短距离通信模块通过蓝牙或WiFi或Mesh或Zigbee或Thread或Z-Wave或NFC或UWB进行数据传输。

8.根据权利要求1所述的一种智慧农业控制系统，其特征在于：还包括终端设备，用于实时掌握农作物区域的生长状况数据信息，接收各模块故障消息推送。

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