CN212647329U - 智慧农业控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智慧农业控制技术领域，特别涉及智慧农业控制系统，环境采集模块、报警模块、服务器分别与智能终端连接，第一控制模块与服务器相连接，第二控制模块与第一控制模块相连接，环境控制模块与第二控制模块相连接，通信单元、电源管理单元分别与第一控制单元相连接，电源管理单元与通信单元相连接，通信单元与第二控制模块相连接。与现有技术相比，本实用新型的智慧农业控制系统可方便农业人员远程查看并控制农作物的生长环境，并可以在环境条件不满足预设的环境条件时，及时报警，提高了农产品产量，提升了农作物种植效率，节约人工及管理成本。

Description

智慧农业控制系统

【技术领域】

本实用新型涉及智慧农业控制技术领域，特别涉及智慧农业控制系统。

【背景技术】

在农作物的生长过程中，外部气候环境因素尤为重要，这些外部因素主要有光照强度、空气的温度和温度、土壤的温度和湿度、二氧化碳浓度以及风速等。这些气候因素的数据目前多数通过传统的天气预报获取。

由于传统天气预报的局限性，不能针对不同区域范围作出精准的判断。农业人员需要在查看农作物长势或者病虫害、风害等情况时，都需要去现场查看，无形之中会浪费人力、物力和财力。

【实用新型内容】

为了克服上述问题，本实用新型提出一种可有效解决上述问题的智慧农业控制系统。

本实用新型解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种智慧农业控制系统，包括智能终端、环境采集模块、报警模块、服务器、第一控制模块、第二控制模块、环境控制模块，所述环境采集模块、报警模块、服务器分别与智能终端连接，所述第一控制模块与服务器相连接，第二控制模块与第一控制模块相连接，环境控制模块与第二控制模块相连接；所述第一控制模块包括电源管理单元、通信单元和第一控制单元，所述通信单元、电源管理单元分别与第一控制单元相连接，所述电源管理单元与通信单元相连接，所述通信单元与第二控制模块相连接。

优选地，所述电源管理单元包括24V电源适配器输入模块、DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块、LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块，所述DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块分别与24V电源适配器输入模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块分别与第一DC-DC5V输出模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块还分别与第一控制单元相连接。

优选地，所述通信单元包括以太网输出接口、4G模块和LORA模块，所述以太网输出接口、4G模块和LORA模块分别与第一控制单元相连接，所述LDO3.3V第一输出模块与4G模块相连接。

优选地，所述第一控制单元还连接有RS485输出接口、LM2904运放电路，所述LM2904运放电路与DC-DC12V输出模块相连接，所述LM2904运放电路连接有0-10V模拟电源输出接口。

优选地，所述第二控制模块包括第二控制单元，所述第二控制单元连接有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、LORA模块和定时看门狗模块。

优选地，所述第二控制模块还包括5V适配器供电模块、电池供电模块、第二DC-DC5V输出模块、LDO2.85V输出模块、LDO2.8V输出模块，所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.85V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.8V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块。

优选地，所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于第二控制单元、第一接口、第二接口、第三接口，所述LDO2.85V输出模块分别连接于第二控制单元和LORA模块，所述LDO2.8V输出模块连接于第四接口。

优选地，所述第一控制单元采用STM32F429VIT型号芯片。

优选地，所述第二控制单元采用STM32L051C6型号芯片。

优选地，所述芯片STM32L051C6通过IO口与定时看门狗模块通讯。

与现有技术相比，本实用新型的智慧农业控制系统可方便农业人员远程查看并控制农作物的生长环境，并可以在环境条件不满足预设的环境条件时，及时报警，提高了农产品产量，提升了农作物种植效率，节约人工及管理成本。

【附图说明】

图1为本实用新型智慧农业控制系统的整体结构图；

图2为本实用新型智慧农业控制系统的第一控制模块结构图；

图3为本实用新型智慧农业控制系统的第二控制模块结构图。

【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实例，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于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本实用新型的智慧农业控制系统，包括智能终端、环境采集模块、报警模块、服务器、第一控制模块、第二控制模块、环境控制模块，所述环境采集模块、报警模块、服务器分别与智能终端连接，所述第一控制模块与服务器相连接，第二控制模块与第一控制模块相连接，环境控制模块与第二控制模块相连接。

所述环境采集模块用于采集农作物所处的环境的环境数据，并上传至智能终端；所述智能终端用于获取用户设置的数据或将环境采集模块采集的环境数据上传至服务器，并获取服务器返回的数据，以及获取第一控制模块的数据，并下发数据至第一控制模块；所述服务器用于将智能终端上传的数据下发至第一控制模块，并将第一控制模块返回的数据传输至智能终端，根据智能终端的查询指令提供对应查询服务信息；所述第一控制模块用于获取服务器传输的数据传输至第二控制模块，并将第二控制模块反馈的数据上传至服务器，以及将智能终端下发的数据传输至第二控制模块，根据智能终端的查询指令提供对应查询服务信息；所述第二控制模块用于将第一控制模块传输的数据传输至环境控制模块，并获取环境控制模块反馈的数据上传至第一控制模块；所述环境控制模块用于获取第二控制模块传输的数据并执行对应的操作；所述报警模块用于检测到环境采集模块采集的环境数据不满足预设的阈值条件时，向智能终端发送报警数据。

工作时，环境采集模块采集农作物所处的环境的环境数据，并上传至智能终端；智能终端上传控制数据至服务器，服务器将控制数据发送至第一控制模块，或智能终端下发控制数据至第一控制模块；第一控制模块通过将控制数据发送至第二控制模块，第二控制模块将控制数据传送至环境控制模块；环境控制模块根据接收到的控制数据执行对应的环境控制参数；报警模块检测到采集的环境数据不满足预设的阈值条件时，向智能终端发送报警数据。本实用新型的智慧农业控制系统可方便农业人员远程查看并控制农作物的生长环境，并可以在环境条件不满足预设的环境条件时，及时报警，提高了农产品产量，提升了农作物种植效率，节约成本。

所述第一控制模块包括电源管理单元、通信单元和第一控制单元，所述通信单元、电源管理单元分别与第一控制单元相连接，所述电源管理单元与通信单元相连接，所述通信单元与第二控制模块相连接。所述电源管理单元用于为通信单元和第一控制单元提供工作电压，所述第一控制单元用于根据获取的数据生成控制指令，所述通信单元用于在第一控制单元下传输数据。

所述电源管理单元包括24V电源适配器输入模块、DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块、LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块，所述DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块分别与24V电源适配器输入模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块分别与第一DC-DC5V输出模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块还分别与第一控制单元相连接。

所述通信单元包括以太网输出接口、4G模块和LORA模块，所述以太网输出接口、4G模块和LORA模块分别与第一控制单元相连接，所述LDO3.3V第一输出模块与4G模块相连接。

所述第一控制单元还连接有RS485输出接口、LM2904运放电路，所述LM2904运放电路与DC-DC12V输出模块相连接，所述LM2904运放电路连接有0-10V模拟电源输出接口。所述第一控制单元还与外部时钟相连接。

所述第一控制单元采用STM32F429VIT型号芯片；所述DC-DC12V输出模块采用TPS5430DDA型号芯片；所述第一DC-DC5V输出模块采用TPS5450DDA型号芯片；所述LDO3.3V第一输出模块采用MC29302型号芯片；所述LDO3.3V第二输出模块采用AMS1117型号芯片。

工作时，通过24V电源适配器输入模块给电到芯片TPS5450DDA转成5V电压，5V电压通过芯片AMS1117转成3.3V电压给到芯片STM32F429VIT供电；5V电压通过芯片MC29302且使能受芯片STM32F429VIT”控制输出3.3V电压给到4G模块供电；通过24V电源适配器输入模块给电到芯片TPS5430DDA转成12V电压给到LM2904运放电路供电；供电系统正常后，芯片STM32F429VIT通过连接外部时钟16MHZ和32.768KHZ系统正常工作，芯片STM32F429VIT通过串口与4G模块数据传输，4G模块通过4G网络传输到服务器并数据转换；芯片STM32F429VIT也可以通过RMII通讯方式通过以太网输出接口连接到internet与服务器之间数据转换；芯片STM32F429VIT通过串口与LORA模块数据传输，与另外带LORA模块的第二控制模块之间通过无线数据传输；芯片STM32F429VIT通过TIM控制LM2904运放电路输出0-10V模拟电源输出接口，对接镇流器设备或者带0-10V输入的外围设备；芯片STM32F429VIT通过串口转RS485输出RS485输出接口对接外围设备。

所述第二控制模块包括第二控制单元，所述第二控制单元采用STM32L051C6型号芯片。所述第二控制单元连接有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、LORA模块和定时看门狗模块。所述第二控制模块还包括5V适配器供电模块、电池供电模块、第二DC-DC5V输出模块、LDO2.85V输出模块、LDO2.8V输出模块，所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.85V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.8V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块。所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于第二控制单元、第一接口、第二接口、第三接口，所述LDO2.85V输出模块分别连接于第二控制单元和LORA模块，所述LDO2.8V输出模块连接于第四接口。

所述第二DC-DC5V输出模块采用TPS61041型号芯片；所述LDO2.85V输出模块采用TPS7A05型号芯片；所述LDO2.8V输出模块采用TPS78228型号芯片；所述第一接口包括土壤EC值接口、土壤PH值接口、光合有效值接口；所述第二接口包括土壤温度接口、土壤湿度接口；所述第三接口包括二氧化碳传感器接口；所述第四接口包括光照传感器接口。所述第二控制单元还与外部时钟相连接。

工作时，通过5V适配器供电模块或者电池供电模块给电到给到芯片TPS7A05转2.85V电压给到LORA模块供电和芯片STM32L051C6供电；通过5V适配器供电模块或者电池供电模块给电到芯片TPS61041且使能受芯片STM32L051C6控制输出5V电压给到土壤EC值接口、土壤PH值接口、光合有效值接口、土壤温度接口、土壤湿度接口、二氧化碳传感器接口供电；通过5V适配器供电模块或者电池供电模块给电到芯片TPS78228转2.8V电压给到光照传感器接口供电；供电系统正常后，芯片STM32L051C6通过外部时钟12MHZ和32.768KHZ系统正常工作后，芯片STM32L051C6通过串口与LORA模块数据传输，与带LORA模块的第一控制模块之间通过无线数据传输；芯片STM32L051C6通过AD口去收集土壤EC值、土壤PH值、光合有效值、土壤温度、土壤湿度，得到的数据通过LORA模块无线传输到第一控制模块；芯片STM32L051C6通过串口与二氧化碳传感器接口数据通讯，得到采集数据通过LORA模块无线传输到第一控制模块；芯片STM32L051C6通过I2C与光照传感器接口数据通讯，得到采集数据通过LORA模块无线传输到第一控制模块；芯片STM32L051C6通过IO口与定时看门狗模块通讯，在软件发生故障时，使其自动复位重启后正常工作。

所述环境采集模块包括但不限于温度传感器、光照传感器及图像采集单元，温度传感器用于获取农作物所处的环境的温度，光照传感器用于采集农作物所处的环境的光照，图像采集单元用于采集农作物的图像。所述图像采集单元用于采集农作物的实时图像，并与预先存储的成熟的农作物的目标图像进行对比，若实时图像与目标图像相同，则判定农作物成熟，并将成熟信息发送至智能终端。

所述环境控制模块包括光照控制单元和温度控制单元，所述温度控制单元用于对农作物环境的温度进行控制，所述光照控制单元包括农作物补光电子镇流器和光源，所述农作物补光电子镇流器用于点亮光源，所述光源用于对农作物进行补光。农作物补光镇流器安装在植物附近，但具体的安装位置是由于用户确定的。光源为钠灯、金卤灯、陶瓷金卤灯、LED中的一种。温度控制单元根据环境控制模块的指令，对农作物环境的温度进行控制，从而使农作物处于更合适的温度，进一步地提高农作物产量。

所述智能终端从服务器调取数据，然后通过第一网络发送至第一控制模块，第一控制模块通过第二网络发送给第二控制模块，第二控制模块将接收到的数据透传给环境控制模块，环境控制模块根据接收到数据执行相应的动作。第一网络和第二网络均是无线网络。无线网络为为ISM通信子单元、Zigbee通信子单元、GPRS通信子单元、GSM通信子单元、CDMA无线通信子单元、蓝牙通信子单元、WIFI通信子单元和433M无线通信子单元中的至少一种。例如，第一网络可以为WIFI或者蓝牙，第二网络可以为433M无线信号。环境控制模块在执行相应的动作后生成反馈信号，反馈信号上传至第二控制模块，第二控制模块通过第二网络透传给第一控制模块，第一控制模块通过第一网络上传到服务器。智能终端可以是手机、平板电脑、台式机等智能电子设备。其中智能终端调取的数据具体指用户的注册的信息、用户设置的信息、安装的信息等；用户可在由智慧农业控制系统生成的平台上注册，成为注册用户，只有注册用户才可以调取数据，并且这数据只是客户的数据和平台公开的数据。

与现有技术相比，本实用新型的智慧农业控制系统可方便农业人员远程查看并控制农作物的生长环境，并可以在环境条件不满足预设的环境条件时，及时报警，提高了农产品产量，提升了农作物种植效率，节约人工及管理成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思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专利保护范围内。

Claims (10)

1.智慧农业控制系统，其特征在于，包括智能终端、环境采集模块、报警模块、服务器、第一控制模块、第二控制模块、环境控制模块，所述环境采集模块、报警模块、服务器分别与智能终端连接，所述第一控制模块与服务器相连接，第二控制模块与第一控制模块相连接，环境控制模块与第二控制模块相连接；

所述第一控制模块包括电源管理单元、通信单元和第一控制单元，所述通信单元、电源管理单元分别与第一控制单元相连接，所述电源管理单元与通信单元相连接，所述通信单元与第二控制模块相连接。

2.如权利要求1所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述电源管理单元包括24V电源适配器输入模块、DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块、LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块，所述DC-DC12V输出模块、第一DC-DC5V输出模块分别与24V电源适配器输入模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块分别与第一DC-DC5V输出模块相连接，所述LDO3.3V第一输出模块、LDO3.3V第二输出模块还分别与第一控制单元相连接。

3.如权利要求2所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述通信单元包括以太网输出接口、4G模块和LORA模块，所述以太网输出接口、4G模块和LORA模块分别与第一控制单元相连接，所述LDO3.3V第一输出模块与4G模块相连接。

4.如权利要求2所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第一控制单元还连接有RS485输出接口、LM2904运放电路，所述LM2904运放电路与DC-DC12V输出模块相连接，所述LM2904运放电路连接有0-10V模拟电源输出接口。

5.如权利要求1所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第二控制模块包括第二控制单元，所述第二控制单元连接有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、LORA模块和定时看门狗模块。

6.如权利要求5所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第二控制模块还包括5V适配器供电模块、电池供电模块、第二DC-DC5V输出模块、LDO2.85V输出模块、LDO2.8V输出模块，所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.85V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块，所述LDO2.8V输出模块分别连接于5V适配器供电模块、电池供电模块。

7.如权利要求6所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第二DC-DC5V输出模块分别连接于第二控制单元、第一接口、第二接口、第三接口，所述LDO2.85V输出模块分别连接于第二控制单元和LORA模块，所述LDO2.8V输出模块连接于第四接口。

8.如权利要求1所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第一控制单元采用STM32F429VIT型号芯片。

9.如权利要求5所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述第二控制单元采用STM32L051C6型号芯片。

10.如权利要求9所述的智慧农业控制系统，其特征在于，所述芯片STM32L051C6通过IO口与定时看门狗模块通讯。

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