CN220422585U - 一种蔬菜大棚远程监控装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种蔬菜大棚远程监控装置，属于自动控制领域，所述装置包括：若干土壤传感器、若干光照强度传感器、主控制器、若干供水电磁阀、若干卷帘机电控按钮以及网关；采用土壤传感器测量蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，并将温度和/或湿度测量信息实时发送到主控制器；采用光照强度传感器用于蔬菜大棚中的光照强度，并将光照强度的测量信息实时发送到主控制器；采用主控制器用于将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到所述网关，接收网关传递过来的控制指令，并以所述控制指令控制供水电磁阀以及卷帘机电控按钮的开启或关闭。本申请减少了人工操作成本和水资源的浪费，实现了远程自动控制蔬菜大棚遮阳卷帘以及浇水灌溉。
Description
技术领域
本申请属于自动控制领域，具体涉及一种蔬菜大棚远程监控装置。
背景技术
现有的种养殖基地通常具有多座蔬菜大棚，基地种植员在日常种植管理过程中，往往是根据自己的经验和猜测进行灌溉和控制遮阳卷帘操作，这样不仅会花费太多的时间和精力、浪费大量的水资源，而且不能达到蔬菜的科学、有效种植管理。其中，手动操作卷帘机会因种植员未及时到达现场，错过最佳的采光时间，错过了蔬菜采集光照量的最佳时机。手动控制供水阀门浇灌无法准确掌握蔬菜对水分的需求，同时造成水资源的浪费。
实用新型内容
基于以上技术问题，本申请提出一种蔬菜大棚远程监控装置，包括：若干土壤传感器、若干光照强度传感器、主控制器、若干供水电磁阀、若干卷帘机电控按钮以及网关；
所述土壤传感器的温湿度信号输出端与所述主控制器的第一信号输入端连接，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述主控制器的第二信号输入端连接，所述主控制的第一输出端与供水电磁阀连接，所述主控制器的第二输出端与卷帘机电控按钮连接，所述控制器的网络端口与所述网关的网络端口连接；
所述土壤传感器用于测量蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，并将温度和/或湿度测量信息实时发送到主控制器；
所述光照强度传感器用于蔬菜大棚中的光照强度，并将光照强度的测量信息实时发送到主控制器；
所述主控制器用于将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到所述网关，接收网关传递过来的控制指令，并以所述控制指令控制供水电磁阀以及卷帘机电控按钮的开启或关闭。
所述主控制器为可编程控制器，所述可编程控制器具有模拟量输入接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量输入接口的输入端连接，所述模拟量输入接口的输出端与所述可编程控制器的第二信号输入端连接。
所述主控制器为单片机，所述单片机具有模拟量采集接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量采集接口的输入端连接，所述模拟量采集接口的输出端与所述单片机的第二信号输入端连接。
所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括显示器，与所述主控制器的显示输出端连接，用于实时显示温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息。
所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括电源，与所述土壤传感器、光照强度传感器、主控制器、供水电磁阀、卷帘机电控按钮以及网关的电源端连接。
所述土壤传感器为电容型土壤传感器。
所述光照强度传感器为光电式传感器。
所述供水电磁阀为直通式电磁阀。
所述网关通过4G网络将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到云平台，云平台将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到目标应用程序。
所述可编程控制器型号为HMI200系列一体机，所述显示器为触摸屏，所述触摸屏与所述可编程控制器为组合为一体机。
有益效果：
本申请提出一种蔬菜大棚远程监控装置，实现了无人值守，减少了人工成本的操作和水资源的浪费，做到了蔬菜种植的科学管理；完全实现了通过移动网络信号为蔬菜大棚远程自动控制遮阳卷帘、自动浇灌的智能功能。
附图说明
图1为本申请实施例的一种蔬菜大棚远程监控装置原理示意图；
图2为本申请实施例的主控制器为可编程控制器连接示意图；
图3为本申请实施例的主控制器为单片机的连接示意图；
图4为本申请实施例的带有显示器的蔬菜大棚远程监控装置原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本公开作进一步说明。
现有的种养殖基地通常具有多座蔬菜大棚，基地种植员在日常种植管理过程中，往往是根据自己的经验和猜测进行灌溉和控制遮阳卷帘操作，这样不仅会花费太多的时间和精力、浪费大量的水资源，而且不能达到蔬菜的科学、有效种植管理。其中，手动操作卷帘机会因种植员未及时到达现场，错过最佳的采光时间，错过了蔬菜采集光照量的最佳时机。手动控制供水阀门浇灌无法准确掌握蔬菜对水分的需求，同时造成水资源的浪费。
本申请提出一种蔬菜大棚远程监控装置，采用土壤传感器测量蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，并将温度和/或湿度测量信息实时发送到主控制器；采用光照强度传感器检测蔬菜大棚中的光照强度，并将光照强度的测量信息实时发送到主控制器；采用主控制器将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到所述网关，并且从网关接收传递过来的控制指令，并以所述控制指令控制供水电磁阀以及卷帘机电控按钮的开启或关闭。实现了无人值守，减少了人工成本的操作和水资源的浪费，做到了蔬菜种植的科学管理；完全实现了通过移动网络信号为蔬菜大棚远程自动控制遮阳卷帘、自动浇灌的智能功能。
实施例：
本实施例提出一种蔬菜大棚远程监控装置，如图1所示，包括：若干土壤传感器、若干光照强度传感器、主控制器、若干供水电磁阀、若干卷帘机电控按钮以及网关；
所述土壤传感器的温湿度信号输出端与所述主控制器的第一信号输入端连接，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述主控制器的第二信号输入端连接，所述主控制的第一输出端与供水电磁阀连接，所述主控制器的第二输出端与卷帘机电控按钮连接，所述控制器的网络端口与所述网关的网络端口连接；其中的卷帘机用于卷起和展开遮阳卷帘，卷帘机电控按钮用于控制遮阳卷帘的卷起和展开。
所述土壤传感器用于测量蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，并将温度和/或湿度测量信息实时发送到主控制器；
所述光照强度传感器用于蔬菜大棚中的光照强度，并将光照强度的测量信息实时发送到主控制器；
所述主控制器用于将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到所述网关，接收网关传递过来的控制指令，并以所述控制指令控制供水电磁阀以及卷帘机电控按钮的开启或关闭。
在实际应用中，可以根据要监控的蔬菜大棚数量，设置土壤传感器、光照传感器、供水电磁阀、卷帘机电控按钮的数量，以蔬菜大棚数量为N个来说，本实施例的蔬菜大棚远程监控装置中包括N个土壤传感器、N个光照传感器、N个供水电磁阀和N个卷帘机电控按钮，例如N为15，N个土壤传感器、N个光照传感器、N个供水电磁阀、N个卷帘机电控按钮一一对应设置，例如：第一土壤传感器、第一光照传感器、第一供水电磁阀、第一卷帘机电控按钮均在第一座蔬菜大棚中，目标应用程序通过网关接收第一土壤传感器、第一光照传感器实时的状态信息，所述实时状态信息包括：所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息，用户可以根据所述实时的状态信息通过网关给主控制器发送控制指令，使得第一供水电磁阀开启或者关闭，从而实现自动浇灌蔬菜大棚，并可以控制第一卷帘机电控按钮开启或者关闭，从而实现卷帘机自动升降。
在一些示例中，目标应用程序可以是微信应用小程序。
在具体实施中，还可以通过目标应用程序设置土壤的温度和/或湿度的标准范围、光照强度的标准范围，并通过网关将温度和/或湿度的标准控制范围传递到主控制器，当主控制器检测到所述第一土壤传感器、第一光照传感器超出设定的相应标准范围，则控制第一供水电磁阀或第一卷帘机电控按钮开启或者关闭从而实现按照预先设定自动浇灌蔬菜大棚以及卷帘机自动升降。
在一些情况下，主控制器可以为可编程控制器，所述可编程控制器具有模拟量输入接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量输入接口的输入端连接，所述模拟量输入接口的输出端与所述可编程控制器的第二信号输入端连接，如图2所示，光照强度传感器输出的是模拟量，所以需要连接可编程控制器中的模拟量输入接口，并进行模数转换，将模拟量转换为数字量进行保存。可编程控制器中的程序本领域技术人员可以根据现场实际和用户所需的功能而独立制作，还可以在编程过程中对主控制器增加编码纠错功能，在自来水浇灌管道破裂产生漏水后及时控制对应的供水电磁阀停水，进一步提升了装置的可靠性和稳定性。所述可编程控制器型号为HMI200系列一体机，显示器为触摸屏，所述触摸屏与所述可编程控制器为组合为一体机。本实施例中可编程控制器的数据传输距离≥10km，错误率≤0.15％，调试后Bug为0；接口兼容性100％。
在另一些情况下，主控制器可以为单片机，所述单片机具有模拟量采集接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量采集接口的输入端连接，所述模拟量采集接口的输出端与所述单片机的第二信号输入端连接，如图3所示，本实施例采用单片机并增加Java接口程序，通过模拟量采集接口，将光照强度传感器的光照强度信号由模拟量转换为数字量保存在单片机中。
所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括显示器，与所述主控制器的显示输出端连接，用于实时显示温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息，如图4所示。
所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括电源，与所述土壤传感器、光照强度传感器、主控制器、供水电磁阀、卷帘机电控按钮以及网关的电源端连接。
本实施例中土壤传感器为电容型土壤传感器，由高分子薄膜电容制成、供电电源为3.6～30V DC，工作原理是当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比，利用这一特性即可测量湿度。本实施例中土壤传感器也可以多个传感器组合在一条485总线使用，理论上一条总线可以254个485传感器，另一端接入带有485接口的PLC(PLC，Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、或者通过485接口芯片连接单片机，或者使用USB转485即可与电脑连接。本实施例中土壤传感器由于电极直接测定土壤中的可溶盐离子的电导率，因此土壤体积含水率需高于约20％时土壤中的可溶离子才能正确反映土壤的电导率。在长期观测时，灌溉或者降雨后的测量值更接近真实水平。如果进行速测，可先在被测土壤处浇水，待水分充分渗透后进行测量。如果在较坚硬的地表测量时，应先钻孔(孔径应小于探针直径)，再插入土壤中并将土压实然后测量；土壤传感器应防止剧烈振动和冲击，更不能用硬物敲击。由于土壤传感器为黑色封装，在强烈阳光的照射下会使土壤传感器使急剧升温(可达50℃以上)，为了防止过高温度对土壤传感器的温度测量产生影响，需要在田间或野外使用时注意遮阳与防护。本实施例中的土壤传感器需要在土壤中垂直挖直径大于20cm的坑，在既定的深度将土壤传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可进行连续数天，数月乃至更长时间的测量和记录。
本实施例中光照强度传感器为光电式传感器，包括光源、光学通路和光电元件，工作原理是先把被测量的变化转换为光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
本实施例中供水电磁阀为直通式电磁阀，管径为DN50、最大承压能力为15Mpa，工作原理是电磁阀通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
所述网关通过4G网络将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到云平台，云平台将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到目标应用程序，本实施例中目标应用程序为手机微信小程序。本实施例中所述网关为智能网关，智能网关还可以将主控制器的报警信息通过4G网络发送到云平台，云平台数据与手机微信小程序进行对接交互，从而完成手机远程监测、手自动切换等功能。
综上所述，本实施例提供的蔬菜大棚远程监控装置中，土壤传感器将从蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，以电流信号的形式传输给主控制器，主控制器将温度和/或湿度测量信息通过网关与目标应用程序进行交互，按照目标应用程序发送的控制指令控制供水电磁阀启动或停止，从而实现自动浇灌；光照强度传感器将从室外采集到的光照强度以电流信号的形式传输给主控制器，主控制器将光照强度信号通过网关与目标应用程序进行交互，按照目标应用程序发送的控制指令控制卷帘机电控按钮，从而实现卷帘机自动升降。实现了无人值守，减少了人工成本的操作和水资源的浪费，做到了蔬菜种植的科学管理；目前已在金泉种养殖基地安装运行，运行效果良好，完全实现了通过移动网络信号为蔬菜大棚远程自动控制遮阳卷帘、自动浇灌等智能功能。
本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
本公开的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变形而不脱离本公开的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本公开权利要求及其等同技术的范围，则本公开的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (8)
1.一种蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，包括：若干土壤传感器、若干光照强度传感器、主控制器、若干供水电磁阀、若干卷帘机电控按钮以及网关；
所述土壤传感器的温湿度信号输出端与所述主控制器的第一信号输入端连接，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述主控制器的第二信号输入端连接，所述主控制的第一输出端与供水电磁阀连接，所述主控制器的第二输出端与卷帘机电控按钮连接，所述控制器的网络端口与所述网关的网络端口连接；
所述土壤传感器用于测量蔬菜大棚中土壤的温度和/或湿度，并将温度和/或湿度测量信息实时发送到主控制器；
所述光照强度传感器用于蔬菜大棚中的光照强度，并将光照强度的测量信息实时发送到主控制器；
所述主控制器用于将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到所述网关，接收网关传递过来的控制指令，并以所述控制指令控制供水电磁阀以及卷帘机电控按钮的开启或关闭；
所述主控制器为可编程控制器，所述可编程控制器具有模拟量输入接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量输入接口的输入端连接，所述模拟量输入接口的输出端与所述可编程控制器的第二信号输入端连接；
所述可编程控制器型号为HMI200系列一体机；
所述土壤传感器为电容型土壤传感器，多个土壤传感器组合在一条总线上，总线另一端接入可编程控制器。
2.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述主控制器为单片机，所述单片机具有模拟量采集接口，所述光照强度传感器的光照强度信号输出端与所述模拟量采集接口的输入端连接，所述模拟量采集接口的输出端与所述单片机的第二信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括显示器，与所述主控制器的显示输出端连接，用于实时显示温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息。
4.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述蔬菜大棚远程监控装置，还包括电源，与所述土壤传感器、光照强度传感器、主控制器、供水电磁阀、卷帘机电控按钮以及网关的电源端连接。
5.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述光照强度传感器为光电式传感器。
6.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述供水电磁阀为直通式电磁阀。
7.根据权利要求1所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述网关通过4G网络将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到云平台，云平台将所述温度和/或湿度测量信息、光照强度的测量信息发送到目标应用程序。
8.根据权利要求3所述的蔬菜大棚远程监控装置，其特征在于，所述显示器为触摸屏，所述触摸屏与所述可编程控制器为组合为一体机。
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