WO2022032614A1 - 基于5g的智慧农业大棚监控系统 - Google Patents

基于5g的智慧农业大棚监控系统 Download PDF

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吴晋
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information

Definitions

  • the invention belongs to smart greenhouse technology, and specifically relates to a 5G-based smart agricultural greenhouse monitoring system.
  • the purpose of the present invention is to solve the deficiencies in the prior art and provide a 5G-based smart agricultural greenhouse monitoring system.
  • a 5G-based smart agricultural greenhouse monitoring system of the present invention includes a supervision center, a 5G communication module, a number of information collection components and equipment control components; each information collection component is respectively set in the corresponding crop planting area in the greenhouse, and each Each information acquisition component includes an image acquisition device and a sensor component. The image acquisition device collects images of the growth status of crops, and then transmits the growth status images to the supervision center through the 5G communication module.
  • the sensor components collect environmental parameters in the greenhouse and collect them in real time
  • the environmental parameters of the plant are transmitted to the supervision center through the 5G communication module; after the supervision center receives the corresponding data, it first confirms the position of the information collection component in the greenhouse, and then issues execution instructions according to the growth state of the crops and the environmental parameters of the corresponding area.
  • the corresponding device control component performs corresponding processing operations after receiving the execution instruction.
  • the equipment regulating components include a humidity regulator, a temperature regulator, a light regulator, a carbon dioxide gas generator and an applicator, a humidity regulator, a temperature regulator, a light regulator, a carbon dioxide gas generator and an applicator, a humidity regulator, a temperature regulator, a light regulator, a carbon dioxide gas generator and an applicator They are connected with the supervision center through the 5G communication module, respectively, and execute the instructions of the supervision center to increase or decrease humidity, temperature, light, carbon dioxide and pesticides.
  • the environmental parameters include at least one data of temperature data, air humidity data, soil humidity data, carbon dioxide concentration, oxygen concentration, and light intensity.
  • the information collection component includes a temperature sensor, a humidity sensor, an illuminance sensor and a carbon dioxide concentration sensor, and the image collection device adopts any one of a camera or a video monitor.
  • the surveillance center controls its movement.
  • the image acquisition device collects pictures or videos of crops in the current area, and the supervision center judges the growth data of the current crops according to the received images, and the growth data includes the overall color, the length and diameter of the stem, and the size of the leaves, and then judges. Based on the current crop growth status, the monitoring center will make an executive instruction on whether to pick or adjust the environmental parameters in combination with the environmental parameters.
  • the monitoring center includes a display unit, a storage unit, and an analysis processing unit; the storage unit stores all the information received from the corresponding information acquisition components and equipment control components through the 5G communication module, and the analysis processing unit obtains the information acquisition components and the equipment control components through the processor.
  • the equipment regulates the position information of the components, and analyzes the growth data and environmental parameters; the current data is checked through the display unit.
  • the supervision center includes fixed terminals and mobile terminals.
  • the fixed terminals are installed indoors, and the fixed terminals belong to the central controller.
  • Each mobile terminal can obtain the data of the fixed terminal anytime and anywhere through the 5G communication module, which is convenient for the staff. Efficiently and quickly grasp the situation in the greenhouse.
  • the supervision center detects that the data collected by the information collection component exceeds the preset threshold, it will send an alarm through the alarm module. These alarms can also be sent through the mobile terminal to remind each staff in time. respond.
  • communication interfaces are reserved on the monitoring center, the information collection component and the equipment control component, and an information exchange network is established through the communication interface and the P2P protocol.
  • the monitoring center In order to call out past historical data and compare the current crop or greenhouse state, the monitoring center is provided with a storage unit, through which each data received is stored.
  • each height sensor is installed on both sides of the crop planting area through guide rails, and collects the height of the corresponding crop as one of the signs of whether the crop is mature to increase the judgment accuracy.
  • the present invention utilizes a supervision center, a 5G communication module, several information collection components and equipment control components to detect the normal data of crops and the environment in the greenhouse in time, transmit data and instructions of the supervision center in time through the 5G communication module, and make intelligent judgment and analysis. Quickly intelligently adjust the environment of the greenhouse, which helps to improve the management effect of the greenhouse, and has the advantages of stable operation, high acquisition accuracy, easy control, and low cost.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the overall system structure of the present invention.
  • a 5G-based smart agricultural greenhouse monitoring system of the present invention includes a supervision center, a 5G communication module, a number of information collection components and equipment control components; each information collection component is respectively arranged in the corresponding crop planting area in the greenhouse
  • each information acquisition component includes an image acquisition device and a sensor component.
  • the image acquisition device collects images of the growth status of crops, and then transmits the growth status images to the supervision center through the 5G communication module.
  • the sensor components collect environmental parameters in the greenhouse, and The environmental parameters collected in real time are transmitted to the supervision center through the 5G communication module; after receiving the corresponding data, the supervision center first confirms the position of the information collection component in the greenhouse, and then according to the growth state of the crops and the environmental parameters of the corresponding area.
  • the execution instruction is issued to the equipment control component, and the corresponding equipment control component performs corresponding processing operations after receiving the execution instruction.
  • the above-mentioned equipment control components include a humidity regulator, a temperature regulator, a light regulator, a carbon dioxide gas generator, and a drug dispenser, and the humidity regulator, the temperature regulator, the light regulator, the carbon dioxide gas generator, and the drug dispenser communicate through 5G respectively.
  • the module communicates with the supervision center, and executes the instructions of the supervision center to increase or decrease humidity, temperature, light, carbon dioxide and pesticides.
  • the above-mentioned environmental parameters include at least one data of temperature data, air humidity data, soil humidity data, carbon dioxide concentration, oxygen concentration, and light intensity.
  • the information collection component includes a temperature sensor, a humidity sensor, an illuminance sensor and a carbon dioxide concentration sensor, and the image collection device adopts any one of a camera or a video monitor.
  • the surveillance center controls its movement.
  • the above-mentioned image acquisition device collects pictures or videos of crops in the current area, and the supervision center judges the growth data of the current crop according to the received images, and the growth data includes the overall color, the length and diameter of the stem, and the size of the leaves, and then judges the growth of the current crop. state, the supervision center makes an execution instruction on whether to pick or adjust the environmental parameters in combination with the environmental parameters.
  • the above-mentioned supervision center includes a display unit, a storage unit and an analysis and processing unit; the storage unit stores all the information of the corresponding information collection components and equipment control components received through the 5G communication module, and the analysis and processing unit obtains the information of the information collection components and equipment control components through the processor. position information, and analyze growth data and environmental parameters; find current data through the display unit.
  • the supervision center in order to facilitate the realization of intelligent management of modern people, the supervision center includes fixed terminals and mobile terminals, the fixed terminals are set indoors, and the fixed terminals belong to the central controller, and each mobile terminal obtains the fixed terminals anytime and anywhere through the 5G communication module.
  • the terminal data is convenient for the staff to grasp the situation in the greenhouse efficiently and quickly.
  • an alarm module is provided in the supervision center.
  • the supervision center detects that the data collected by the information collection component exceeds a preset threshold, an alarm is issued through the alarm module.
  • alarms can also be issued through a mobile terminal to remind them in time. All staff responded immediately.
  • a communication interface is reserved on the monitoring center, the information collection component and the equipment control component, and an information exchange network is established through the communication interface and the P2P protocol.
  • the monitoring center in order to call out past historical data and compare the current crop or greenhouse state, is provided with a storage unit, which stores various data received through the storage unit.
  • a number of height sensors are also provided in the crop planting area in the greenhouse, and each height sensor is installed on both sides of the crop planting area through guide rails to collect the height of the corresponding crop, as one of the signs of whether the crop is mature, to increase the judgment precision.
  • These height sensors are controlled by the supervision center and can move freely on the guide rails, saving installation costs and being easy to use.
  • the entire greenhouse is managed by partition, and the top of each crop area is provided with an information collection component through the guide rail.
  • the 5G communication module is transmitted to the supervision center, and the supervision center combines the environmental data of the area where the crop is located to determine whether the crop is mature, whether it needs to be treated with temperature and humidity, whether it is malnourished and needs to be sprayed with pesticides, etc. device to issue an execution command.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Greenhouses (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于5G的智慧农业大棚监控系统，在大棚内每个作物区的顶部均通过导轨设置有信息采集组件，信息采集组件能够根据监管中心的指令移动到需要观察的作物上方，将采集到的作物图像和视频通过5G通信模块传至监管中心，监管中心结合该作物所在区域的环境数据，来判断作物是否成熟、是否需要做温湿度、是否营养不良需要喷洒农药等等，如果有需要则向设备调控组件中对应的设备发出执行指令。

Description

基于5G的智慧农业大棚监控系统 技术领域
本发明属于智慧大棚技术，具体涉及一种基于5G的智慧农业大棚监控系统。
背景技术
传统的大棚主要依靠人力实现作物种植、作物生长检测以及作物采摘等等，需要消耗更多的人力、物力、精力，且效率不高，浪费人工成本，农副产品的品控质量参差不齐，精度低、劳动强度大。
而现有的农作物智能化大棚在进行智能化种植时，设备较多较复杂，各种信息数据不能够快速统一集中管理，不适用于大型农场大棚。大型农场大棚通常是划分区域进行种植管理，会花费大量的人力物力进行电线电缆设备的铺设，十分不利于智能化大棚的监控管理，不能实现对各个大棚之间进行无线区域数据传输和通讯，不能实现在方便监控人员对智能大棚进行监控和管理。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于5G的智慧农业大棚监控系统。
技术方案：本发明的一种基于5G的智慧农业大棚监控系统，包括监管中心、5G通信模块、若干信息采集组件和设备调控组件；各个信息采集组件分别设置于对应大棚内作物种植区内，每个信息采集组件均包括图像采集装置和传感器组件，图像采集装置采集作物的生长状态图像，然后将生长状态图像通过5G通信模块传输至监管中心，传感器组件采集大棚内的环境参数，并将实时采集的环境参数通过5G通信模块传输至监管中心；所述监管中心接收到相应的数据后，先确认信息采集组件在大棚内的位置，然后根据作物的生长状态和对应区域的环境参数来下达执行指令给设备调控组件，对应设备调控组件收到执行指令后进行相应处理操作。
进一步的，所述设备调控组件包括湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器，湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器分别通过5G通信模块与监管中心联通，分别执行监管中心的指令进行湿度、温度、光照、二氧化碳以及农药的增添或减少。
进一步的，所述环境参数包括温度数据、空气湿度数据、土壤湿度数据、 二氧化碳浓度、氧气浓度、光照强度中的至少一种数据。
进一步的，信息采集组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述图像采集装置采用摄像机或视频监控器中的任意一种，图像采集装置通过导轨设置于作物种植区上方，通过监管中心控制其移动。
进一步的，所述图像采集装置采集当前区域作物的图片或视频，监管中心根据接收到的图像，判断当前作物的生长数据，生长数据包括作为整体颜色、茎的长度和直径、叶子大小，然后判断当前作物的生长状态，监管中心结合环境参数来作出是否需要采摘或者调整环境参数的执行指令。
进一步的，所述监管中心包括显示单元、存储单元和分析处理单元；存储单元存储所有通过5G通信模块接收到相应信息采集组件和设备调控组件的信息，分析处理单元通过处理器得到信息采集组件和设备调控组件的位置信息，并分析生长数据和环境参数；通过显示单元查到当前数据。
为便于实现现代人智能管理，所述监管中心包括固定终端和移动终端，固定终端设置于室内，固定终端属于中央控制器，各个移动终端通过5G通信模块随时随地获取固定终端的数据，便于工作人员高效快捷掌握大棚内情况。
监管中心中设有报警模块，当监管中心检测到信息采集组件采集的数据超出预设阈值时，即通过报警模块发出警报，这些警报也可以通过移动终端发出，及时提醒各个工作人员，第一时间做出响应。
为及时高效传输所有数据，所述监管中心、信息采集组件和设备调控组件上均预留有通信接口，通过通信接口和P2P协议建立信息交换网络。
为调出以往历史数据，对当前作物或大棚状态做出比较，所述监管中心中设有存储单元，通过存储单元存储接收到的各个数据。
进一步，所述大棚内作物种植区中还设有若干高度传感器，各个高度传感器通过导轨安装于作物种植区两侧，采集对应作物的高度，作为作物是否成熟的表征之一，增加判断精度。
有益效果：本发明利用监管中心、5G通信模块、若干信息采集组件和设备调控组件，及时检测作物正常数据和大棚内环境，通过5G通信模块及时传输数据以及监管中心的指令，智能判断以及分析，快速对大棚的环境进行智能调节，有助于提高对大棚的管理效果，具有运行稳定、采集精度高、易于控制、成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明整体系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本发明的一种基于5G的智慧农业大棚监控系统，包括监管中心、5G通信模块、若干信息采集组件和设备调控组件；各个信息采集组件分别设置于对应大棚内作物种植区内，每个信息采集组件均包括图像采集装置和传感器组件，图像采集装置采集作物的生长状态图像，然后将生长状态图像通过5G通信模块传输至监管中心，传感器组件采集大棚内的环境参数，并将实时采集的环境参数通过5G通信模块传输至监管中心；所述监管中心接收到相应的数据后，先确认信息采集组件在大棚内的位置，然后根据作物的生长状态和对应区域的环境参数来下达执行指令给设备调控组件，对应设备调控组件收到执行指令后进行相应处理操作。
上述设备调控组件包括湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器，湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器分别通过5G通信模块与监管中心联通，分别执行监管中心的指令进行湿度、温度、光照、二氧化碳以及农药的增添或减少。
上述环境参数包括温度数据、空气湿度数据、土壤湿度数据、二氧化碳浓度、氧气浓度、光照强度中的至少一种数据。
进一步的，信息采集组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述图像采集装置采用摄像机或视频监控器中的任意一种，图像采集装置通过导轨设置于作物种植区上方，通过监管中心控制其移动。
上述图像采集装置采集当前区域作物的图片或视频，监管中心根据接收到的图像，判断当前作物的生长数据，生长数据包括作为整体颜色、茎的长度和直径、叶子大小，然后判断当前作物的生长状态，监管中心结合环境参数来作出是否需要采摘或者调整环境参数的执行指令。
上述监管中心包括显示单元、存储单元和分析处理单元；存储单元存储所有通过5G通信模块接收到相应信息采集组件和设备调控组件的信息，分析处理单元通过处理器得到信息采集组件和设备调控组件的位置信息，并分析生长数据和 环境参数；通过显示单元查到当前数据。
本发明的一个实施例，为便于实现现代人智能管理，所述监管中心包括固定终端和移动终端，固定终端设置于室内，固定终端属于中央控制器，各个移动终端通过5G通信模块随时随地获取固定终端的数据，便于工作人员高效快捷掌握大棚内情况。
本发明的一个实施例，监管中心中设有报警模块，当监管中心检测到信息采集组件采集的数据超出预设阈值时，即通过报警模块发出警报，这些警报也可以通过移动终端发出，及时提醒各个工作人员，第一时间做出响应。
本发明的一个实施例，为及时高效传输所有数据，所述监管中心、信息采集组件和设备调控组件上均预留有通信接口，通过通信接口和P2P协议建立信息交换网络。
本发明的一个实施例，为调出以往历史数据，对当前作物或大棚状态做出比较，所述监管中心中设有存储单元，通过存储单元存储接收到的各个数据。
本发明的一个实施例，大棚内作物种植区中还设有若干高度传感器，各个高度传感器通过导轨安装于作物种植区两侧，采集对应作物的高度，作为作物是否成熟的表征之一，增加判断精度。这些高度传感器由监管中心控制可以在导轨上自由移动，节省安装成本，使用便捷。
实际应用中，整个大棚分区管理，每个作物区的顶部均通过导轨设置有信息采集组件，信息采集组件能够根据监管中心的指令移动到需要观察的作物上方，将采集到的作物图像和视频通过5G通信模块传至监管中心，监管中心结合该作物所在区域的环境数据，来判断作物是否成熟、是否需要做温湿度、是否营养不良需要喷洒农药等等，如果有需要则向设备调控组件中对应的设备发出执行指令。

Claims (11)

  1. 一种基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：包括监管中心、5G通信模块、若干信息采集组件和设备调控组件；各个信息采集组件分别设置于对应大棚内作物种植区内，每个信息采集组件均包括图像采集装置和传感器组件，图像采集装置采集作物的生长状态图像，然后将生长状态图像通过5G通信模块传输至监管中心，传感器组件采集大棚内的环境参数，并将实时采集的环境参数通过5G通信模块传输至监管中心；所述监管中心接收到相应的数据后，先确认信息采集组件在大棚内的位置，然后根据作物的生长状态和对应区域的环境参数来下达执行指令给设备调控组件，对应设备调控组件收到执行指令后进行相应处理操作。
  2. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述设备调控组件包括湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器，湿度调节器、温度调节器、光照调节器、二氧化碳气体生成器以及给药器分别通过5G通信模块与监管中心联通，分别执行监管中心的指令进行湿度、温度、光照、二氧化碳以及农药的增添或减少。
  3. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述环境参数包括温度数据、空气湿度数据、土壤湿度数据、二氧化碳浓度、氧气浓度、光照强度中的至少一种数据。
  4. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：信息采集组件包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述图像采集装置采用摄像机或视频监控器中的任意一种，图像采集装置通过导轨设置于作物种植区上方，通过监管中心控制其移动。
  5. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述图像采集装置采集当前区域作物的图片或视频，监管中心根据接收到的图像，判断当前作物的生长数据，生长数据包括作为整体颜色、茎的长度和直径、叶子大小，然后判断当前作物的生长状态，监管中心结合环境参数来作出是否需要采摘或者调整环境参数的执行指令。
  6. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述监管中心包括显示单元、存储单元和分析处理单元；存储单元存储所有通过5G通信模块接收到相应信息采集组件和设备调控组件的信息，分析处理单元 通过处理器得到信息采集组件和设备调控组件的位置信息，并分析生长数据和环境参数；通过显示单元查到当前数据。
  7. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述监管中心包括固定终端和移动终端，固定终端设置于室内，固定终端属于中央控制器，各个移动终端通过5G通信模块随时随地获取固定终端的数据。
  8. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述监管中心中设有报警模块，当监管中心检测到信息采集组件采集的数据超出预设阈值时，即通过报警模块发出警报。
  9. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述监管中心、信息采集组件和设备调控组件上均预留有通信接口，通过通信接口和P2P协议建立信息交换网络。
  10. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述监管中心中设有存储单元，通过存储单元存储接收到的各个数据。
  11. 根据权利要求1所述的基于5G的智慧农业大棚监控系统，其特征在于：所述大棚内作物种植区中还设有若干高度传感器，各个高度传感器通过导轨安装于作物种植区两侧，采集对应作物的高度。
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